การเคลื่อนที่ของวัตถุมีกี่แบบ

We’ve updated our privacy policy so that we are compliant with changing global privacy regulations and to provide you with insight into the limited ways in which we use your data.

You can read the details below. By accepting, you agree to the updated privacy policy.

Thank you!

View updated privacy policy

We've encountered a problem, please try again.

ชีวิตประจำวันของเราเกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่อยู่ตลอดเวลา ไม่ว่าจะเป็นการเดิน การวิ่ง เราเรียกการเคลื่อนที่ตามแนวเส้นตรงในมิติเดียวแบบนี้ว่า “การเคลื่อนที่แนวตรง” ซึ่งเป็นการเคลื่อนที่แบบง่าย ๆ แบ่งออกเป็น 2 ประเภท คือ การเคลื่อนที่ในแนวราบ และการเคลื่อนที่ในแนวดิ่ง แต่ก่อนจะไปรู้จักการเคลื่อนที่แนวตรงแบบต่าง ๆ StartDee อยากพาเพื่อน ๆ ไปทำความรู้จักกับ “ปริมาณที่เกี่ยวกับการเคลื่อนที่” กันก่อน

เพื่อน ๆ จะอ่านต่อที่บทความนี้ หรือไปเรียนกับครูเฟิร์นที่แอปพลิเคชัน StartDee ก็ได้นะ คลิกแบนเนอร์ด้านล่างเลย

รู้จักปริมาณที่เกี่ยวกับการเคลื่อนที่

ในการศึกษาการเคลื่อนที่ สิ่งที่เราสนใจคือ “วัตถุเคลื่อนที่จากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่งได้อย่างไร” ซึ่งในการวัดการเปลี่ยนแปลงการเคลื่อนที่ของวัตถุนี้จะมีปริมาณมากมายเข้ามาเกี่ยวข้อง ได้แก่

1. การกระจัดและระยะทาง

ถ้าอยากรู้ว่า “วัตถุที่เราสนใจเคลื่อนที่จากจุดเริ่มต้นมาไกลแค่ไหน” ระยะทางและการกระจัดเป็นปริมาณที่จะตอบคำถามของเราได้ เพราะระยะทางและการกระจัดเป็นปริมาณที่บ่งบอกถึงระยะห่างระหว่าง “จุดเริ่มต้น” และ “จุดสุดท้าย” โดย ระยะทาง (Distance) เป็นระยะทั้งหมดของการเคลื่อนที่จริง ๆ เป็นปริมาณสเกลาร์ มีแค่ขนาด ไม่มีทิศทาง ส่วน การกระจัด (Displacement) เป็นปริมาณที่บอกระยะห่างของจุดเริ่มต้นและจุดสุดท้าย เป็นปริมาณเวกเตอร์เพราะมีทั้งขนาดและทิศทาง การกระจัดจะมีค่าน้อยกว่าหรือเท่ากับระยะทางเสมอ การกระจัดส่วนใหญ่มักมีขนาดที่น้อยกว่าระยะทาง (โดยกรณีที่จุดเริ่มต้นกับจุดสุดท้ายห่างกันเป็นเส้นตรง การกระจัดและระยะทางจะมีขนาดเท่ากัน) และทั้งระยะทางและการกระจัดจะมีหน่วยวัดเป็นเมตร (m)

มาดูความแตกต่างระหว่างระยะทางและการกระจัดกันดีกว่า ในการเดินจากห้องเรียนไปห้องน้ำ เพื่อน ๆ ต้องเดินตรงไปทางทิศตะวันออกเพื่อออกจากห้องเรียน และเลี้ยวขวาเพื่อไปที่ห้องน้ำ มาลองคิดกันเล่น ๆ ว่าระยะทางและการกระจัดของการเดินครั้งนี้จะมีค่าเท่าไหร่ (อย่าเพิ่งแอบดูเฉลยก่อนนะ !)

2. ความเร็วและอัตราเร็ว

ความเร็วและอัตราเร็วเป็นปริมาณที่จะบอกเราว่า “วัตถุที่เราสนใจเคลื่อนที่เร็วแค่ไหน” หน่วยของความเร็วและอัตราเร็วจะเป็นเมตรต่อวินาที (m/s) 

1. ความเร็วเฉลี่ย (
   
   ) เป็นการพิจารณาความเร็วเฉลี่ยตลอดการเคลื่อนที่ของวัตถุ  
2. ความเร็วขณะใดขณะหนึ่ง (
   
   ) เป็นการพิจารณาความเร็วในช่วงเวลาที่เราสนใจ
3. ความเร็วคงที่ (
   
   ) ถ้าวัตถุเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเท่าเดิมตลอดการเคลื่อนที่ จะทำให้ 
   

ส่วน อัตราเร็ว (Speed) หาได้จากอัตราส่วนระหว่างระยะทางต่อเวลา อัตราเร็วจึงเป็นปริมาณสเกลาร์เหมือนกับระยะทาง อัตราเร็วมี 3 แบบ คือ

1. อัตราเร็วเฉลี่ย (vav) เป็นการพิจารณาจากอัตราเร็วเฉลี่ยตลอดการเคลื่อนที่ของวัตถุ 
2. อัตราเร็วขณะใดขณะหนึ่ง (vt) เป็นการพิจารณาอัตราเร็วในช่วงเวลาที่เราสนใจ
3. อัตราเร็วคงที่ (v) ถ้าวัตถุเคลื่อนที่ด้วยอัตราเร็วเท่าเดิมตลอดการเคลื่อนที่ ในกรณีนี้
   

3. ความเร่งและอัตราเร่ง

ในระหว่างการเคลื่อนที่ วัตถุที่เราสนใจอาจเคลื่อนที่ด้วยความเร็วไม่สม่ำเสมอ นั่นคืออาจจะเคลื่อนที่เร็วขึ้นหรือช้าลง เพราะมีปริมาณที่เรียกว่าความเร่งและอัตราเร่งเข้ามาเกี่ยวข้อง 

หน่วยของอัตราเร่งและความเร่งคือเมตรต่อวินาที2 (m/s2) โดย ความเร่ง (Acceleration) หาได้จากความเร็วที่เปลี่ยนไป (Δ

1. ความเร่งเฉลี่ย (
   
   ) เป็นการพิจารณาความเร่งเฉลี่ยตลอดการเคลื่อนที่ของวัตถุ
2. ความเร่งขณะใดขณะหนึ่ง (
   
   ) เป็นการพิจารณาความเร็วในช่วงเวลาที่เราสนใจ
3. ความเร่งคงที่ (
   
   ) ถ้าวัตถุเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเท่าเดิมตลอดการเคลื่อนที่ จะทำให้ 
   

ปกติความเร่งจะมีทิศทางเดียวกับทิศของการเปลี่ยนแปลงความเร็วเสมอ แต่ถ้าความเร่งเป็นลบ ทิศทางของความเร่งจะตรงกันข้ามกับทิศของการเคลื่อนที่ เราเรียกความเร่งนี้ว่าความหน่วง (Deceleration)

อัตราเร่ง (Acceleration) หาได้จากอัตราเร็วที่เปลี่ยนไป (Δv) หารด้วยเวลาที่เปลี่ยนไป (Δt) เป็นปริมาณสเกลาร์ เราสามารถพิจารณาอัตราเร่งได้ 3 แบบเช่นเดียวกับความเร่ง คือ อัตราเร่งเฉลี่ย (aav) อัตราเร่งขณะใดขณะหนึ่ง (at) และอัตราเร่งคงที่ (a) แต่ในการคำนวณมักใช้ความเร่ง ซึ่งมีทั้งขนาดและทิศทางมากกว่าอัตราเร่งที่เป็นปริมาณสเกลาร์

จากตารางสรุปจะเห็นได้ว่าปริมาณที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่จะมีทั้งปริมาณที่เป็นเวกเตอร์และสเกลาร์แยกกันชัดเจน เพื่อน ๆ อย่าสับสนล่ะ (แอบเตือนก่อนว่าเวลาทำโจทย์จริง ๆ หน่วยที่โจทย์ให้มาอาจไม่ได้อยู่ในรูปของเมตรและวินาทีซะทีเดียว เราขอแนะนำให้เพื่อน ๆ ไปทบทวนเรื่อง หน่วย SI และคำอุปสรรค อีกครั้งก่อนเพื่อความเป๊ะ)

การเคลื่อนที่แนวตรงมีกี่แบบ ?

การเคลื่อนที่แนวตรงเป็นการเคลื่อนที่ใน “1 มิติ” เหมือนกับเส้นตรงที่มีทิศทางแค่ 2 แบบคือเดินหน้ากับถอยหลัง ถ้าเส้นกราฟนั้นวางอยู่ในแนวราบแบบแกน x ก็จะเป็นการเคลื่อนที่ในแนวราบ แต่ถ้ากราฟนั้นตั้งอยู่ในแนวดิ่งแบบแกน y การเคลื่อนที่นั้นก็จะเป็นการเคลื่อนที่ในแนวดิ่ง หรือการตกแบบอิสระ (Free fall) นั่นเอง

1. การเคลื่อนที่ในแนวราบ

เป็นการเคลื่อนที่แบบไปซ้ายหรือขวา หรือไปข้างหน้าหรือหลัง ทิศทางหลัก ๆ จะเป็นเส้นตรง ส่วนสมการสำหรับการเคลื่อนที่ในแนวราบ เราจะหยิบปริมาณต่าง ๆ ที่เราได้เรียนรู้กันไปในหัวข้อก่อนหน้านี้มาใช้ในการคำนวณ

t = เวลาที่ใช้ในการเคลื่อนที่ หน่วยเป็นวินาที (s)

สมการเหล่านี้จะช่วยให้เราแก้โจทย์ได้เร็วขึ้น (ถ้าเพื่อน ๆ เลือกใช้สมการที่ถูกต้อง)  เคล็ดลับคือการอ่านโจทย์ให้ละเอียด ลิสต์ตัวแปรที่โจทย์ให้ค่ามาให้ครบแล้วเลือกสมการที่มีตัวแปรครอบคลุมทั้งหมด ถึงสูตรจะเยอะไปนิด แต่ท่องไว้รับรองว่าทำโจทย์สนุกแน่นอน

*อีกหนึ่งข้อควรระวังก็คือการกำหนดทิศทางของตัวแปรด้วยเครื่องหมาย + และ - เราแนะนำให้เพื่อน ๆ กำหนดจุดอ้างอิงเป็น 0 ถ้าวัตถุเคลื่อนไปทางขวาหรือข้างหน้า ปริมาณต่าง ๆ จะมีค่าเป็น + และถ้าวัตถุเคลื่อนไปทางซ้ายหรือถอยหลังให้แทนค่าปริมาณต่าง ๆ เป็น -

2. การเคลื่อนที่ในแนวดิ่ง หรือการตกแบบอิสระ (Free fall) 

ในการตกแบบอิสระ ความเร่งของเราจะเป็นความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง (

สำหรับสมการของการตกแบบอิสระ เหมือนกับสมการของการเคลื่อนที่ในแนวราบ แต่เปลี่ยนความเร่ง (

) ให้เป็นความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง (

)

นอกจากการเข้าใจนิยามและที่มาของสูตรต่าง ๆ สิ่งที่สำคัญไม่แพ้กันก็คือการทำโจทย์และแบบฝึกหัดที่หลากหลายเพื่อทดสอบความเข้าใจ แต่เรื่องราวของการเคลื่อนที่แนวตรงยังมีเนื้อหาส่วนอื่น ๆ อีกนะ ไม่ว่าจะเป็นเรื่องการทดลองเครื่องเคาะสัญญาณเวลา หรือกราฟของการเคลื่อนที่แนวตรงที่เราไม่ได้พูดถึงในบทความนี้ แต่เพื่อน ๆ สามารถติดตามต่อได้แล้วที่แอปพลิเคชัน StartDee หรือจะกลับไปทำ โจทย์ฟิสิกส์เรื่องบทนำและหน่วยวัด กันอีกครั้งก็ได้ ลุยยย

 ขอขอบคุณข้อมูลจาก: 

1. ธนกฤติ สุหลง (ครูซู)
2. สุวิชญา เศรษฐหิรัญ (ครูเฟิร์น)