แรง กฎของนิวตัน และโมเมนต์
| English | ไทย |
|---|---|
| force/fɔːs/ | แรง |
| friction/ˈfrɪkʃn/ | แรงเสียดทาน |
| extension/ekˈstenʃn/ | 扩张 |
| limit of proportionality/ˈlɪmɪt ɒv prəˌpɔːʃəˈnælɪti/ | ขีดจำกัดของสัดส่วน |
| spring constant/sprɪŋ ˈkɒnstənt/ | ค่าคงที่ของสปริง |
| resultant force/rɪˈzʌltənt fɔːs/ | แรงลัพธ์ |
| drag/dræɡ/ | แรงต้านทานการเคลื่อนที่ |
| moment/ˈməʊmənt/ | ปัจจุบัน |
| pivot/ˈpɪvət/ | จุดหมุน |
| equilibrium/ˌiːkwɪˈlɪbrɪəm/ | จุดดุลยภาพ |
| centre of gravity/ˈsentə ɒv ˈɡrævɪti/ | ศูนย์ถ่วง |
การดันและดึง
- แรง คือการดันหรือการดึง
- แรงสามารถเปลี่ยน รูปร่าง, ความเร็ว, หรือ ทิศทาง ของวัตถุได้
- บทเรียนนี้ครอบคลุมเรื่องการยืดออก, กฎของนิวตัน, แรงเสียดทาน, ผลการหมุน และการสมดุล
การยืดออก: กฎของฮุก
- แขวนน้ำหนักไว้กับสปริงแล้วมันจะยืดออก ส่วนที่ยืดเพิ่มเรียกว่า ส่วนขยาย
- ในกราฟ น้ำหนัก–ส่วนขยาย เส้นจะเป็นเส้นตรงในแรกเริ่ม: ส่วนขยายแปรผันตรงกับน้ำหนัก
- จุดที่เส้นเริ่มไม่เป็นเส้นตรงเรียกว่า ขีดจำกัดของความแปรผันตรง
- ค่าคงที่สปริง คือแรงต่อหน่วยส่วนขยาย:
- ค่า $k$ ที่มากแสดงว่าสปริงแข็งตัว
แรง & กฎของนิวตัน
F = ma ( resultant )
แรงลัพธ์ กำหนดความเร่ง; แรงสมดุล ⇒ ไม่มีความเร่ง
แรง $8.0\ \text{N}$ ดึงสปริงให้ยืดออก $0.040\ \text{m}$ (ภายในขีดจำกัดความแปรผันตรง) ค่าคงที่ของสปริง是多少? ในหน่วย N/m?
$k = \dfrac{F}{x} = \dfrac{8.0}{0.040} = 200\ \text{N/m}$.
แรงลัพธ์และกฎของนิวตัน
- บวกแรงตามแนวเส้นตรงเพื่อหา แรงลัพธ์ (ทางหนึ่งเป็นบวก อีกทางเป็นลบ)
- ถ้าแรงลัพธ์เป็น ศูนย์: วัตถุดังนั้นจะหยุดนิ่ง หรือเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ (กฎข้อแรกของนิวตัน)
- ถ้าแรงลัพธ์ ไม่ใช่ศูนย์: วัตถุจะเร่งความเร็วไปในทิศทางของแรง:
- ทุกแรงเกิดเป็นคู่: ถ้า A ดัน B แล้ว B ก็ดันกลับหา A ด้วยแรงที่มีขนาดเท่ากันแต่ทิศตรงข้าม (กฎข้อสามของนิวตัน)
Resultant force ของรถที่กำลังเคลื่อนที่เป็นศูนย์ รถจะทำอะไร?
กฎข้อหนึ่งของนิวตัน: เมื่อแรงลัพธ์เป็นศูนย์ วัตถุจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ (หรือหยุดนิ่งอยู่)
แรงลัพธ์ $6.0\ \text{N}$ กระทำต่อรถเข็นมวล $2.0\ \text{kg}$ ความเร่ง是多少? ในหน่วย m/s²?
$F = ma$, ดังนั้น $a = \dfrac{F}{m} = \dfrac{6.0}{2.0} = 3.0\ \text{m/s}^2$.
แรงเสียดทาน
- แรงเสียดทาน คือแรงระหว่างพื้นผิวสองผิวที่สัมผัสกัน
- มันทำ在所有方向都 opposing การเคลื่อนที่เสมอ, และทำให้พื้นผิวร้อนขึ้น
- แรงต้าน (แรงเสียดทานในของเหลวหรือแก๊ส เช่น แรงต้านอากาศ) ชะลอวัตถุได้เหมือนกัน
แรงสี่อย่าง作用于被推动的盒子上
โมเมนต์ — ผลการหมุน
- โมเมนต์ ของแรง คือผลการหมุนของแรงรอบ จุดหมุน:
- หน่วยเป็นนิวตันเมตร (N m)
- หลักการของโมเมนต์: เมื่อสิ่งใด equilibrates, โมเมนต์รวมตามนัยนาฬิกา = โมเมนต์รวมทวนนัยนาฬิกา
- วัตถุอยู่ใน สภาวะสมดุล เมื่อไม่มีแรงลัพธ์ และ ไม่มีโมเมนต์ลัพธ์
ประแจถูกผลักด้วยแรง $20\ \text{N}$ ที่ระยะตั้งฉากจากน็อต $0.50\ \text{m}$ โมเมนต์是多少? ในหน่วย N m?
โมเมนต์ = แรง × ระยะตั้งฉาก = $20 \times 0.50 = 10\ \text{N m}$
แกว่งوازنอยู่ ทางซ้าย มีน้ำหนัก $30\ \text{N}$ วางอยู่ห่างจุดหมุน $0.20\ \text{m}$ ทางขวา มีน้ำหนักวางอยู่ห่างจุดหมุน $0.60\ \text{m}$ น้ำหนักทางขวา是多少? ในหน่วย N?
สมดุล ⇒ เหนือหัว = ต่อต้านทศนาฬิกา: $30 \times 0.20 = F \times 0.60$, ดังนั้น $F = \dfrac{6.0}{0.60} = 10\ \text{N}$
จับคู่แต่ละแนวคิดกับสิ่งที่มันกล่าวถึง
แต่ละรายการเชื่อมโยงพจน์กับความหมายที่ถูกต้อง
ศูนย์กลางแรงโน้มถ่วงและความมั่นคง
- ศูนย์กลางแรงโน้มถ่วง คือจุดเดียวที่ดูเหมือนว่าน้ำหนักทั้งหมดกระทำลง
- วัตถุจะ มั่นคง มากขึ้นเมื่อศูนย์กลางแรงโน้มถ่วงอยู่ที่ ต่ำ และฐานมี กว้าง
- วัตถุจะล้มเมื่อจุดศูนย์กลางมวลเคลื่อนที่ออกไปนอกฐานรองรับ
วัตถุใดมีความเสถียรสูงสุด (ยากที่จะล้มมากที่สุด)?
จุดศูนย์กลาง gravedad ต่ำและฐานกว้างทำให้วัตถุเสถียร รูปทรงสูงและบางล้มง่าย
คุณเข้าใจแล้ว
- ค่าคงที่สปริง $k = \dfrac{F}{x}$, เส้นตรงถึงขีดจำกัดของความแปรผันตรง
- แรงลัพธ์เป็นศูนย์ → ความเร็วคงที่; แรงลัพธ์ $F = ma$
- โมเมนต์ = แรง × ระยะตั้งฉาก; equilibrates ⇒ โมเมนต์ตามนัยนาฬิกา = โมเมนต์ทวนนัยนาฬิกา
- มั่นคง = ต่ำ ศูนย์กลางแรงโน้มถ่วง + กว้าง ฐาน