การเคลื่อนที่แบบต่างๆ

การเคลื่อนที่แบบต่างๆ


--------------------------------------------------------------------------------



ความสัมพันธ์ระหว่างแรงลัพธ์กับการเคลื่อนที่แบบต่าง ๆ ถ้าสังเกตการเคลื่อนที่ที่พบเห็นในชีวิตประจำวันนั้นจะพบว่า วัตถุเคลื่นอที่ได้หล่ยรูปแบบบางครั้งก็เคลื่อนที่ในแนวตรง แนวโค้ง หรือแนวดิ่ง ดราทราบว่า ถ้าออกแรงหลายแรงกระทำต่อวัตถุและผลของแรงลัพธ์ไม่เท่ากับศูนย์ วัตถุจะเปลียนสภาพการเคลื่อนที่ตามแนวแรงนั้น แสดงว่าทิศของแรงที่กระทำต่อวัตถุมีผลต่อการเคลื่อนที่ของวัตถุ

3.1 การเคลื่อนที่ในแนวตรง

จากความหมายของแรงที่ว่า เป็นอำนาจที่ทำให้วัตถุเปลี่ยนสภาพการเคลื่อนที่ ซึ่งอาจเป็นการเปลี่ยนจากวัตถุหยุดนิ่งเป็นการเคลื่อนที่หรือเปลี่ยนจากการเคลื่อนที่เป็นหยุดนิ่งก็ได้ นั่นแสดงว่าการเปลี่ยนแปลงการเคลื่อนที่ของวัตถุนั้นเป็นผลของแรงที่ไปกระทำ

ถ้าออกแรงกระทำต่อวัตถุให้เคลื่อนที่บนพื้นราบ โดยออกแรงในแนวแรงผ่านจุดศูนย์กลางมวล ซึ่งเป็นจุดศูนย์รวมมวลของวัตภถุทั้งก้อน ถ้าวัตถุมีความหนาแน่นของมวลสม่ำเสมอ แล้วตรงตำแหน่งที่เส้นทะแยงมุมตัดกันจะเป้นจุดศูนย์กลางมวล วัตถุจะเคลื่อนที่อย่างไร ให้นักเรียนออกแรงผลักวัตถุบนพื้นราบดังภาพข้างล่างนี้ที่ตำแหน่งต่าง ๆ แล้วสังเกตการเคลื่อนที่ของวัตถุ



จากการออกแรงกระทำต่อวัตถุในแนวพื้นราบโดยทิศของแรงผ่านจุดศูนย์กลางมวลจะพบว่า ทิศของแรงและทิศการเคลื่อนที่ของวัตถุอยู่ในแนวเดียวกัน การเคลื่อนที่ของวัตถุมีทิศทางเดียวกันว่าการเคลื่อนที่แนวตรง หรือกล่าวว่าทิศการเคลื่อนที่ของวัตถุจะไม่เปลี่ยน ถ้าทิศของแรงและทิศของการเคลื่อนที่อยู่ในทิศเดียวกัน

3.2 การเคลื่อนที่ในแนวโค้งและวงกลม

3.2.1 การเคลื่อนที่ในแนวโค้ง เราเรียกการเคลื่อนที่ในแนวโค้งอีกอย่างหนึ่งว่า การเคลื่อนที่แบบโปรเจกไตล์ (Projectlie)การเคลื่อนที่แบบโปรเจ็กไตล์เป็นการเคลื่อนที่ใน 2 มิติ คือ เคลื่อนที่ในแนวระดับและและแนวดิ่งพร้อมกัน ในแนวดิ่งเป็นการเคลื่อนที่ที่ี่มีความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงของโลก (ซึ่งสม่ำเสมอในบริเวณที่ใกล้ผิวโลก) ในขณะที่การเคลื่อนที่ในแนวราบไม่มีความเร่งเพราะไม่มีแรงกระทำในแนวระดับ ทำให้เส้นทางการเคลือนที่เป็นแนวโค้ง

การเคลื่อนที่แนวโค้งของวัตถุนั้น มีแรงเกี่ยวข้องอยู่ 2 แรงคือ แรงที่จะทำใหลูกเหล็กตกลงมาตามแนวดิ่ง ซึ่งก็คือ แรงดึงดูดของโลก และแรงผลักวัตถุ

3.2.2 การเคลื่อนที่แบบวงกลม มีอัตราเร็วคงตัว นั่นคือ การเคลื่อนที่ที่้มีขนาดของความเร็วเท่าเดิม สม่ำเสมอแต่มีทิศเปลี่ยนไปทีละน้อย
เราอาจหาประสบการณ์การเคลื่อนที่แบบวงกลมจากการแกว่งวัตถุที่ปลายเชือกให้เป็นวงกลม เราจะรู้สึกว่า มือจะต้องใช้แรงดึงมากขึ้นเมื่อแกว่งให้เร็วขึ้นด้วย เราเรียกแรงที่กระทำต่อมือที่กำลังแกว่งจุกยางว่า แรงสู่ศูนย์กลาง ซึ่งเป็นแรงที่ทำให้จุึกยางเคลื่อนที่อยู่ในอากาศได้ โดยไม่ทำให้จุกยางตกลงสู่พื้น และทิศของแรงสู่ศูนย์กลางจะตั้งฉากกับทิศการเคลื่อนที่ของจุกยาง ดังนั้นจึงสรุปได้ว่า ถ้าออกแรงในแนวแรงตั้งฉากกับการเคลื่อนที่ของวัตถุจะทำให้วัตถุเคลื่อนที่เป็นวงกลม

ประโยชน์ของการเคลื่อนที่แนวโค้งและวงกลม
ในชีวิตประจำวันเราจะพบเห้นการเคลื่อนที่ของวัตถุหรือสิ่งมีชีวิตเคลื่อนที่แบบต่าง ๆ มากมายทั้งการเคลื่อนที่แนวตรง การเคลื่อนที่แนวโค้งหรือโปรเจ็กไตล์ หรือการเคลื่อนที่แนววงกลม เป็นต้น การเคลื่อนที่ดังกล่าว สามารถอธิบายโดยหลักการทางวิทยาศาสตร์ เช่น การที่ขับรถยนต์บนทางโค้งและสามารถเลี้ยวโค้งได้เพราะมีแรงเสียดทานระหว่างล้อรถกับพื้นถนน หากแรงเสียดทานน้อยเกิดไปก็ไม่สามารถเลี้ยวโค้งได้ ในการเลี้ยวรถที่มีความ่เร็วสูงเกินไป จะทำให้เกิด แรงหนีศูนย์กลาง ของรถทำให้แรงเสียดทานมีน้อย อาจทำให้รถหลุดโค้งเกิดอันตรายถึงแก่ชีวิตได้ ดังนั้นในการใช้รถใช้ถนนควรปฏิบัติตามกฏการจำกัดความเร็ว เพื่อความปลอดภัยของชีวิตและทรัพย์สิน