กฎของนิวตัน, แรงและโมเมนตัม
| English | ไทย |
|---|---|
| momentum/məʊˈmentəm/ | โมเมนตัม |
| impulse/ˈɪmpʌls/ | สัญญาณ |
| collision/kəˈlɪʒn/ | การชนกัน |
| weight/weɪt/ | น้ำหนัก |
| resultant force/rɪˈzʌltənt fɔːs/ | แรงลัพธ์ |
| inertia/ɪˈnɜːʃə/ | ความเฉื่อย |
ทำไมมืออ่อนจึงจับไข่ได้โดยไม่แตก
- จับไข่ที่โยนมาด้วยมือแข็งแล้วมันจะแตก; แต่ด้วยมืออ่อนที่ยืดหยุ่น มันจะรอด.
- ทั้งสองหยุดไข่ตัวเดียวกัน — แต่มืออ่อนใช้เวลา นานกว่า, ดังนั้น แรง จะน้อยลง.
- ความสัมพันธ์ระหว่างแรง โมเมนตัม และเวลานี้คือหัวใจของพลศาสตร์.
โมเมนตัม
- โมเมนตัม $p = mv$ — มวลคูณกับความเร็ว มันคือ เวกเตอร์ (ทิศทางเดียวกับ $v$)
- หน่วย: $\dfrac{\text{kg}\cdot\text{m}}{\text{s}}$, เหมือนกับ $\text{N}\cdot\text{s}$.
จรวดดันก๊าซลง; ตามกฎที่สามของนิวตัน ก๊าซก็ดันจรวดขึ้น
แผนภาพร่างกายอิสระ (F = ma)
ผลรวมของแรง หารด้วยมวล จะให้ความเร่ง
กฎข้อที่สองของนิวตัน
F = ma ( resultant )
แรงลัพธ์ กำหนดความเร่ง; แรงสมดุล ⇒ ไม่มีความเร่ง
物体 $2.0\ \text{kg}$ เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว $3.0\ \dfrac{\text{m}}{\text{s}}$. โมเมนตัมของ它有是多少?
$p = mv = 2.0 \times 3.0 = 6.0\ \dfrac{\text{kg}\cdot\text{m}}{\text{s}}$.
โมเมนตัมเป็นเวกเตอร์
ใช่ — $p = mv$ ชี้ไปในทิศทางเดียวกับความเร็ว ดังนั้นมันจึงมีทิศทาง
แรง = อัตราการเปลี่ยนแปลงของโมเมนตัม
- กฎที่สองของนิวตัน, แบบสมบูรณ์: $F = \dfrac{\Delta p}{\Delta t}$.
- เมื่อมวลคงที่ มันจะกลายเป็น $F = ma$ ที่คุ้นเคย.
ในการชน, แรงมหาศาลกระทำภายในช่วงเวลาสั้นมากเพื่อเปลี่ยนโมเมนตัม
ในรูปแบบทั่วไป กฎข้อที่สองของนิวตันบอกว่า แรงลัพธ์เท่ากับ:
$F = \dfrac{\Delta p}{\Delta t}$ — อัตราการเปลี่ยนแปลงของโมเมนตัม. สำหรับมวลคงที่ สิ่งนี้คือ $F = ma$.
จับคู่กฎของนิวตันแต่ละข้อกับข้อความอธิบาย
คำอธิบายของกฎข้อที่สองเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงของโมเมนตัม F = ma เป็นกรณีพิเศษ ใช้ได้ก็ต่อเมื่อมวลคงที่เท่านั้น
พลังงานจลน์และการชน
- แรงเฉลี่ยในการชนคือ $F = \dfrac{\Delta p}{\Delta t}$ — การเปลี่ยนแปลงโมเมนตัมหารด้วยเวลาสัมผัส.
- ระยะเวลาสัมผัสที่ยาวกว่า หมายถึง แรงที่น้อยกว่า (เช่น ไข่, โซนบดอัด, หรือการงอเข่าตอนลง).
- ความสัมพันธ์ทางพลังงาน: $E_{\text{k}} = \dfrac{p^{2}}{2m}$.
น้ำหนักและแรงปฏิกิริยาปกติบนหนังสือที่วางอยู่บนโต๊ะ
การจับไข่ด้วยมืออ่อนนุ่มจะทำให้เวลาสัมผัสยาวนานขึ้น ซึ่งทำให้แรงเฉลี่ย ____
การเปลี่ยนแปลงโมเมนตัมเท่ากันในเวลานานกว่า significaแรงน้อยกว่า: $F = \dfrac{\Delta p}{\Delta t}$.
ลูกบอลมวล 0.15 kg ตอกกำแพงด้วยความเร็ว 12 m/s และดีดกลับด้วยความเร็ว 8.0 m/s ตามเส้นตรงเดิม. ขนาดของแรงกระแทก (impulse) ที่กระทำต่อ它有是多少 N s?
กำหนดให้ทิศทางหนึ่งเป็นบวก: การเปลี่ยนแปลงคือ 0.15 x (8.0 - (-12)) = 3.0 N s การบวกความเร็วโดยไม่ใช้เครื่องหมายจะได้ค่าเดียวกันในที่นี้เพียงเพราะลูกบอลเปลี่ยนทิศ; หากเลือกสัญญาณผิดหรือเกิดแรงกระแทกเฉียงจะนำไปสู่ความผิดพลาดได้
กฎข้อที่หนึ่งของนิวตัน
- ด้วย แรงลัพธ์เป็นศูนย์, วัตถุจะอยู่นิ่งหรือเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่.
- คุณเหวี่ยงไปข้างหน้าเมื่อรถบัสเบรก เพราะร่างกายของคุณ "ต้องการ" จะคงการเคลื่อนที่ — ความเฉื่อย.
กฎข้อที่สองของนิวตัน
- แรงลัพธ์ทำให้เกิดความเร่ง: $F = ma$
- ความเร่งชี้ไปในทิศทาง เดียวกับ แรงลัพธ์เสมอ.
กฎข้อที่สามของนิวตัน
- หาก A ดัน B, แล้ว B ดัน A กลับ — มีขนาดเท่ากัน, ทิศทางตรงข้าม.
- แรงทั้งสองกระทำต่อ วัตถุต่างกัน และเป็นแรง ประเภทเดียวกัน.
น้ำหนัก ของหนังสือและ แรงผลักขึ้น ของโต๊ะ ไม่ใช่ คู่กฎข้อที่สาม —因为它们作用于 同一 物体（书）且是不同类型的力。
คู่ใดเป็นคู่ของกฎข้อที่สามของนิวตันที่แท้จริง?
แรงสัมผัส "หนังสือบนโต๊ะ" และ "โต๊ะบนหนังสือ" มีขนาดเท่ากัน ทิศทางตรงข้าม เป็นชนิดเดียวกัน และกระทำต่อวัตถุคนละตัว น้ำหนักของหนังสือและแรงดันของโต๊ะกระทำต่อ วัตถุเดียวกัน ดังนั้นจึงไม่ใช่คู่
เลือก ทุก ข้อความที่ถูกต้องเกี่ยวกับคู่แรงตามกฎข้อที่สามของนิวตัน
คู่ตามกฎข้อที่สามมีขนาดเท่ากัน ทิศทางตรงข้าม เป็นชนิดเดียวกัน และกระทำต่อ สองวัตถุที่แตกต่างกัน — ไม่เคยกระทำต่อวัตถุเดียวกัน
น้ำหนัก
- น้ำหนัก คือแรงโน้มถ่วงที่ทำต่อมวล: $W = mg$.
- มวลเท่าเดิมทุกที่; น้ำหนักเปลี่ยนตาม $g$ (น้อยกว่าบนดวงจันทร์).
น้ำหนักของกระเป๋า $5.0\ \text{kg}$ ใกล้ผิวโลกคืออะไร? (ใช้ $g = 9.81\ \dfrac{\text{m}}{\text{s}^2}$.)
$W = mg = 5.0 \times 9.81 \approx 49\ \text{N}$.
สำหรับวัตถุ处于平衡状态，不要说力相互抵消。应该说作用在它上面的 ____ 力为零。
"Balanced" 和 "cancel out" 都不被接受。考官检查的是你能否命名所有力的单一矢量和。
将判断牛顿第三定律对的测试按顺序排列。
最后两项是排除经典错误答案的关键。书的重力（引力）和桌子的支持力（接触力）两者都不符合：同一物体，不同类型。
คะแนนที่หลุดหายไป
- อย่าเขียนว่า "แรงสมดุลกัน" หรือ "แรงหักล้างกัน". คำที่เน้นคือ แรงลัพธ์ที่กระทำต่อวัตถุเป็นศูนย์.
- กฎที่สองของนิวตันเกี่ยวกับ อัตราการเปลี่ยนแปลงของโมเมนตัม, ไม่ใช่เพียง $F = ma$. รูปแบบนั้นสมมติว่ามวลคงที่
- คู่แรงกฎข้อที่สาม ทำ作用于 วัตถุสองชิ้นที่แตกต่างกัน และเป็น แรงชนิดเดียวกัน น้ำหนักของหนังสือและแรงดันจากโต๊ะต่อหนังสือไม่ใช่คู่กัน: ทั้งสองแรงทำ作用于หนังสือ
- การอนุรักษ์โมเมนตัม ต้องระบุเงื่อนไขให้ชัดเจน: เมื่อไม่มีแรงภายนอกลัพธ์กระทำต่อระบบ
- มวล ทนต่อการเปลี่ยนแปลงการเคลื่อนที่และมีหน่วยเป็นกิโลกรัม; น้ำหนัก เป็นแรงในหน่วยนิวตัน เท่ากับ $mg$. ข้อสอบที่ถามว่า "มวล" ต้องการคำตอบเป็นกิโลกรัม
คุณเข้าใจแล้ว
- โมเมนตัม $p = mv$ (เวกเตอร์); แรง $F = \dfrac{\Delta p}{\Delta t} = ma$
- เวลาสัมผัสที่ยาวนานขึ้น ทำให้เกิด แรงที่น้อยลง (แรงกระแทก)
- คู่แรงกฎข้อที่สามมีค่าเท่ากัน ทิศทางตรงข้าม ชนิดเดียวกัน วัตถุต่างกัน; $W = mg$