กฎของนิวตัน

กฎของนิวตัน

        นิวตันชื่อเต็มว่า เซอร์ ไอแซค นิวตัน(Sir Isaac Newton) เป็นนักคณิตศาสตร์ชาวอังกฤษ นิวตันสงสัยว่า แรงอะไรทำให้แอปเปิลตกลงบนพื้นดินและตรึงดวงจันทร์ไว้กับโลก และสิ่งนี้เองที่นำไปสู่การค้นพบกฎที่สำคัญ 3 ข้อ ได้แก่

        กฎข้อที่ 1 กฎของความเฉื่อย (Inertia) 
“วัตถุที่หยุดนิ่งจะพยายามหยุดนิ่งอยู่กับที่ เมื่อไม่มีแรงมากระทำกับวัตถุ ส่วนวัตถุที่เคลื่อนที่จะเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงด้วยความเร็วคงตัว เมื่อไม่มีแรงภายนอกมากระทำเช่นกัน” พูดอีกอย่างก็คือ วัตถุที่ไม่ถูกกระทำด้วยแรงภายนอกจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัว (อาจจะเป็นศูนย์) และด้วยความเร่งเท่ากับศูนย์  ∑F = 0

จากการเคลื่อนที่ของวัตถุต่างๆ ในชีวิตประจำวัน จะพบว่าวัตถุที่วางนิ่งอยู่บนพื้นราบเรียบจะ อยู่นิ่งต่อไปถ้าไม่ออกแรงกับวัตถุนั้น เช่นก้อนหินที่วางบนพื้นเฉยๆ และวัตถุที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ถ้าไม่มีการออกแรงกับวัตถุนั้น หรือออกแรง 2 แรงกับวัตถุนั้นในแรงที่เท่ากันและทิศตรงข้ามกันแล้ว วัตถุจะยังเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่เท่าเดิม เช่นเมื่อเราอยู่ในรถ แล้วรถเกิดเบรกกะทันหัน ทำให้รถหยุดนิ่งอย่างรวดเร็ว นั่นคือ มีแรงจากการเคลื่อนที่ไปข้างหน้า และแรงเสียดทานในการเบรกในทิศตรงข้ามกัน แต่ตัวเรายังเคลื่อนที่ไปข้างหน้าแม้รถจะหยุดแล้วก็ตาม กฎข้อที่ 1 ของนิวตัน เรียกอีกอย่างได้ว่า “กฎความเฉื่อย”       

กฎข้อที่ 2 กฎของแรง (Force) 
“ความเร่งของวัตถุจะแปรผันตามแรงที่กระทำต่อวัตถุ แต่จะแปรผกผันกับมวลของวัตถุ”

 ถ้ามีแรงภายนอกกระทำกับวัตถุ วัตถุนั้นจะมีความเร่ง ทิศของความเร่งจะมีทิศเดียวกับแรงภายนอก   ∑F = ma

ตัวอย่าง: เมื่อเราออกแรงเท่ากัน เพื่อผลักรถให้เคลื่อนที่ไปข้างหน้า รถที่ไม่บรรทุกของจะเคลื่อนที่ด้วยความเร่งมากกว่ารถที่บรรทุกของ

        • ถ้าเราผลักวัตถุให้แรงขึ้น ความเร่งของวัตถุก็จะมากขึ้นตามไปด้วย
        • ถ้าเราออกแรงเท่า ๆ กัน ผลักวัตถุสองชนิดซึ่งมีมวลไม่เท่ากัน วัตถุที่มีมวลมากจะเคลื่อนที่ด้วยความเร่งน้อยกว่าวัตถุที่มีมวลน้อย

ความเร่งของวัตถุ = แรงที่กระทำต่อวัตถุ / มวลของวัตถุ (หรือ a = F/m)

จากการเคลื่อนที่ของวัตถุต่างๆ ในชีวิตประจำวัน จะพบว่า วัตถุที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ เมื่อเราออกแรงผลัก หรือ ดึงวัตถุที่เคลื่อนที่อยู่นั้น ความเร็วจะเพิ่มขึ้นหรือลดลงได้ ซึ่งเรียกว่า วัตถุมี ความเร่ง เช่น เมื่อเราขับรถอยู่ แล้วเหยียบคันเร่งให้รถวิงเร็วขึ้น ความเร็วที่เพิ่มขึ้น เกิดจากแรงของรถ ที่เรียกว่า
ความเร่งนั้นเอง และขนาดของความเร่งนั้นจะขึ้นอยู่กับน้ำหนักของวัตถุนั้นด้วย โดยถ้า น้ำหนักของวัตถุ 2 วัตถุ เท่ากัน แต่ออกแรงให้วัตถุแต่ละวัตถุไม่เท่ากัน วัตถุที่ถูกออกแรงมากกว่าจะมีความเร่งมากกว่า และถ้าออกแรงให้กับวัตถุ 2 วัตถุเท่ากัน ในขณะที่น้ำหนักทั้ง 2 วัตถุ ไม่เท่ากัน วัตถุที่น้ำหนักมากกว่าจะมีความเร่งน้อยกว่า วัตถุที่มีน้ำหนักน้อยกว่า
วัตถุที่เคลื่อนที่ตกจากที่สูง จะเคลื่อนที่ด้วยความเร่งคงตัว แสดงว่า วัตถุนั้นต้องมีแรงกระทำอยู่ จึงทำให้วัตถุเคลื่อนที่ด้วยความเร่ง แรงที่ทำกับวัตถุนั้น เราเรียกว่า แรงดึงดูดของโลก หรือ แรงโน้มถ่วงของโลก และอาจเรียกได้อีกอย่างว่า น้ำหนักของวัตถุ

       

กฎข้อที่ 3 กฎของแรงปฏิกิริยา
“แรงที่วัตถุที่หนึ่งกระทำต่อวัตถุที่สอง ย่อมเท่ากับ แรงที่วัตถุที่สองกระทำต่อวัตถุที่หนึ่ง แต่ทิศทางตรงข้ามกัน”  (Action = Reaction) ขนาดเท่ากัน ทิศทางตรงข้ามกัน วัตถุคนละชนิด แรงทั้ง 2 จะไม่กระทำต่อวัตถุชนิดเดียวกัน

ตัวอย่าง: เราสวมรองเท้าสเก็ตแล้วหันหน้าเข้ากำแพง เมื่อเราออกแรงผลักกำแพง ตัวเราจะเคลื่อนที่ออกจากกำแพง นั้นแสดงว่า กำแพงต้องมีแรงกระทำต่อเราด้วย 
ในชีวิตประจำวันเราพบว่า เมื่อออกแรงกระทำกับวัตถุหนึ่ง วัตถุนั้นจะออกแรงตอบโต้กับแรงที่เรากระทำในทันที

                                แรงกริยา = แรงปฏิกิริยา

แหล่งที่มาของเนื้อหา

สรุปจาก  โครงการเรียนรู้เรื่องวิทยาศาสตร์โลกและอวกาศ (LESA)