แรงและการเคลื่อนที่

แรงและการเคลื่อนที่

วัตถุหรือสิ่งต่างๆ สามารถเคลื่อนที่เปลี่ยนแปลงรูปร่างหรือหยุดนิ่งได้ เมื่อมีพลังงานรูปหนึ่งซึ่งเรียกว่า "แรง" มากระทำกับวัตถุนั้น

แรงที่รู้จัดกันในปัจจุบัน แบ่งออกเป็น 3 ประเภท คือ

1.             แรงที่เกิดจากธรรมชาติ เช่น แรงลม แรงน้ำ แรงโน้มถ่วง เป็นต้น

2.             แรงที่เกิดจากกล้ามเนื้อ คือ แรงที่เกิดจาการเคลื่อนไหว ซึ่งอาจเป็นแรงจากกล้ามเนื้อของเรา เช่น การยกของ ขว้างก้อนหิน แรงดึง แรงผลัก เป็นต้น

3.             แรงที่ได้จากเครื่องจักรกล เป็นแรงที่เกิดจากมนุษย์ประดิษฐ์ขึ้น เช่น แรงจากเครื่องกล ได้แก่ รถยนต์ เรือ รวมไปถึงแรงที่เกิดจากเครื่องผ่อนแรงทั้งหลาย เช่น ลูกรอก เป็นต้น

แรงโน้มถ่วงของโลก

วัตถุต่างๆ ที่ปล่อยจากที่สูง จะตกลงสู่ผิวโลกเสมอ เพราะโลกและวัตถุต่างๆ นั้น จะออกแรงดึงดูดซึ่งกันและกัน จึงเรียกแรงจึงดูดที่โลกดึงดูดวัตถุนี้ว่า แรงโน้มถ่วงของโลก

เซอร์ไอแซก นิวตัน (Sir Isaac Newton) นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ เป็นผู้ค้นพบแรงโน้มถ่วงจากการสังเกตการหล่นของลูกแอปเปิล จากการสังเกตถึงผลแรงโน้มถ่วงของโลกที่กระทำต่อวัตถุต่างๆ ในโลกแล้วอธิบายว่า "วัตถุทุกอย่างจะออกแรงดึงดูดซึ่งกันและกัน เหมือนกับแรงโน้มถ่วงของโลกที่กระทำต่อวัตถุทุกอย่างในโลก"

กาลิเลโอ กาลิเลอิ (Galileo Galilei) นักวิทยาศาสตร์ชาวอิตาเลียน เป็นผู้ค้นพบว่า แรงโน้มถ่วงดึงดูดวัตถุด้วยความเร่งเดียวกันและทำให้วัตถุตกลงมาด้วยความเร่งคงที่ แม้ว่าวัตถุจะมีน้ำหนักไม่เท่ากัน นั่นคือ วัตถุใดๆ เมื่อปล่อยจากที่สูงเท่ากัน จะตกลงสู่พื้นผิวโลกพร้อมกัน

แรงดึงดูดของโลกหรือ แรงโน้มถ่วงของโลก (gravity) ทำให้วัตถุสิ่งของต่างๆ ที่อยู่บนโลกมีน้ำหนัก ดังนั้น เมื่อเรายกสิ่งของต่างๆ จะรู้สึกว่าสิ่งของเหล่านั้นมีน้ำหนัก เราต้องออกแรงยกขึ้นซึ่งจะมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับสิ่งของเหล่านั้นมีน้ำหนักมากหรือน้อย ทั้งนี้เพราะ มีแรงดึงดูดระหว่างโลกกับสิ่งของเหล่านั้น

แรงโน้มถ่วงของโลกที่กระทำต่อวัตถุต่างๆ จะมีขนาดเท่ากันไม่ว่าวัตถุนั้นจะเป็นอะไรก็ตาม แต่สาเหตุที่ทำให้วัตถุต่างๆ มีน้ำหนักไม่เท่ากันทั้งๆ ที่ถูกแรงดึงดูดเท่าๆ กัน ก็เพราะว่าวัตถุต่างๆ มีมวลต่างกันนั่นเอง

ดังนั้น น้องๆ จะเห็นว่า การเคลื่อนย้ายหรือยกสิ่งของ เช่น โต๊ะขนาดใหญ่ หรือตู้เย็น จะต้องออกแรงมาก ตรงกันข้ามกับดินสอ กระเป๋านักเรียน ใช้แรงน้อยมากในการเคลื่อนย้ายหรือยก เพราะ มีมวลน้อย จึงมีน้ำหนักน้อยกว่า มวลและน้ำหนักจึงมีความหมายแตกต่างกัน

มวลและน้ำหนัก

มวล หมายถึง ปริมาณของเนื้อสารที่มีอยู่ในวัตถุ ซึ่งจะมีค่าคงที่ตลอดเวลา ไม่ว่าวัตถุจะอยู่ที่ไหนก็ตาม วัตถุใดมีเนื้อสารมากจะมีมวลมาก และถ้าวัตถุใดมีเนื้อสารน้อยจะมีมวลน้อย เราสามารถวัดมวลของวัตถุได้ โดยใช้เรื่องมือที่เรียกว่า เครื่องชั่ง

น้ำหนัก คือ แรงดึงดูดของโลก ที่ดึงให้วัตถุตกลงสู่พื้น น้ำหนักของวัตถุขึ้นกับแรงดึงดูดของโลกที่กระทำต่อวัตถุนั้น แรงดึงดูดของโลกจะแตกต่างกันไปตามแต่ละสถานที่

เครื่องมือในการหาน้ำหนักของวัตถุ เรียกว่า เครื่องชั่งน้ำหนัก มีหลายแบบ แล้วแต่ความเหมาะสมของสิ่งของ เช่น เครื่องชั่งสปริง

น้ำหนักมีหน่วยเป็นนิวตัน แต่เครื่องชั่งน้ำหนักในชีวิตประจำวันใช้หลักการเปรียบเทียบกับน้ำหนักของมวลมาตรฐาน (1 กิโลกรัม) และกำหนดให้ค่าที่อ่านได้บนเครื่องชั่งเป็นกิโลกรัม
ประโยชน์ของแรงโน้มถ่วง

1.             ช่วยดึงดูดวัตถุในโลกไม่ให้หลุดลอยไปในอวกาศ

2.             ช่วยผ่อนแรงเวลายกของลงจากที่สูง

3.             ทำให้วัตถุบนโลกทุกชนิดมีน้ำหนัก

4.             ทำให้เกิดแรงน้ำ เนื่องจากทำให้น้ำไหลจากที่สูงลงสู่ที่ต่ำ

โทษของแรงโน้มถ่วง

1.             ทำให้ร่างกายได้รับอันตรายจากการตกจากที่สูง

2.             สิ่งของที่ตกจากที่สูงได้รับความเสียหาย

3.             ต้องออกแรงมากเมื่อต้องการเคลื่อนย้ายวัตถุ

แรงเสียดทาน

แรงเสียดทาน (friction)เป็นแรงที่ต่อต้านการเคลื่อนที่ของวัตถุโดยมีทิศทางไปทางตรงข้ามกับวัตถุที่เคลื่อนที่ไป แรงเสียดทานนี้จะปรากฏอยู่ที่ผิวของวัตถุที่จะเคลื่อนที่ น้องๆ ลองสังเกตคนที่เล่นสเก็ตน้ำแข็ง เขาจะไถลไปบนน้ำแข็งได้อย่างรวดเร็ว ทั้งนี้เพราะมีแรงเสียดทานน้อย เนื่องจากผิวสัมผัสเป็นโลหะกับน้ำแข็ง ซึ่งต่างกับรองเท้ายางกับพื้นซีเมนต์ที่ทำให้การไถลเกิดขึ้นได้ยาก เพราะมีแรงเสียดทานมากระหว่างผิวสัมผัสยางกับพื้นซีเมนต์ การย้ายโต๊ะ ตู้ ไปบนพื้นที่ลื่นสามารถทำได้ง่ายขึ้นเมื่อใช้ผ้าหนาๆ มารองข้างล่างแล้วดันไป

ดังนั้น จึงมีการประดิษฐ์อุปกรณ์ที่ช่วยลดแรงเสียดทานที่เกิดขึ้น เพื่อลดการสัมผัสระหว่างวัตถุกับพื้นผิว เช่น การทำล้อเลื่อน และการใช้น้ำมันหล่อลื่น เป็นต้น

แรงแม่เหล็ก

แม่เหล็กเป็นวัตถุชนิดหนึ่ง ที่สามารถดูดหรือผลักสิ่งของที่เป็นสารแม่เหล็กได้ แม่เหล็กมี 2 ขั้ว คือ ขั้วเหนือ และขั้วใต้ แม่เหล็กขั้วเดียวกันเมื่อนำมาใกล้กันจะผลักกัน ส่วนขั้วต่างกันจะดูดกัน

แม่เหล็ก เป็นวัตถุที่มีแรงดึงดูดเหล็กหรือวัตถุโลหะเล็กๆ บางชนิดเข้าหาตัวเองได้ โดยที่เราไม่สามารถมองเห็นแรงดึงดูดนั้น เราเรียกแรงที่แม่เหล็กดึงดูดว่า "อำนาจแม่เหล็ก"

อำนาจแม่เหล็ก จะแรงที่สุดที่ตรงปลายทั้งสองข้าง ที่เราเรียกว่า "ขั้วแม่เหล็ก" แม่เหล็กแต่ละแท่งจะมี 2 ขั้ว คือ ขั้วเหนือเหนือและขั้วใต้ (ขั้วบวกและขั้วลบ) ถ้าแท่งแม่เหล็กอยู่ใกล้กันจะแสดงอำนาจแม่เหล็กออกมา โดยขั้วแม่เหล็กที่เหมือนกันจะผลักกัน และขั้วที่ต่างกันจะดูดกัน

แม่เหล็กทุกแท่งจะส่งแรงแม่เหล็กไปรอบๆ โดยที่เรามองไม่เห็นเราเรียกบริเวณนั้นว่า "สนามแม่เหล็ก"

ไฟฟ้าทำให้เกิดแม่เหล็กได้โดย นำลวดทองแดงมาพันรอบแท่งเหล็กที่ต้องการทำให้เป็นแม่เหล็กแล้วต่อเข้ากับแบตเตอร์รี่ เมื่อกระแสไฟฟ้าจากแบตเตอร์รี่ไหลผ่านลวดและแท่งเหล็กจะทำให้แท่งเหล็กกลายเป็นแม่เหล็ก และเมื่อเอาแบตเตอร์รี่ออกแท่งเหล็กก็จะหมดอำนาจความเป็นแม่เหล็กทันที

ดังนั้น เราจะสรุปเรื่องแรงและการเคลื่อนที่ได้ดังนี้

1.             แรงทำให้วัตถุเคลื่อนที่หรือเปลี่ยนแปลงไปจากเดิม เช่น ตำแหน่ง ความเร็ว ขนาด รูปร่าง

2.             แรงแบ่งออกเป็น 2 ประเภทใหญ่ๆ คือ แรงที่เกิดจากการกระทำของมนุษย์ และแรงที่เกิดจากธรรมชาติ

3.             แรงที่เกิดจากการกระทำของมนุษย์ เช่น แรงดึง แรงผลัก แรงจากเครื่องกล

4.             แรงที่เกิดจากธรรมชาติ เช่น แรงลม แรงน้ำ แรงแม่เหล็ก

5.             แรงโน้มถ่วงของโลก หรือแรงดึงดูดของโลก คือ แรงดึงดูดที่โลกดึงดูดวัตถุทุกอย่างเข้าหาโลกเสมอ แรงโน้มถ่วงที่โลกกระทำต่อวัตถุใดๆ มีค่าเท่ากับ การที่วัตถุแต่ละชนิดมีน้ำหนักไม่เท่ากัน ก็เนื่องมาจาก มวลของวัตถุแต่ละชนิดนั่นเอง

6.             มวลและน้ำหนักมีความหมายแตกต่างกัน

มวล หมายถึง ปริมาณของเนื้อสารที่มีอยู่ในวัตถุ ซึ่งจะมีค่าคงที่ตลอดเวลา ไม่ว่าวัตถุจะอยู่ที่ไหนก็ตาม

น้ำหนัก คือ แรงดึงดูดของโลก ที่ดึงให้วัตถุตกลงสู่พื้น

7.             น้ำหนักของวัตถุขึ้นกับแรงโน้มถ่วงของโลกที่กระทำต่อวัตถุนั้น

8.             แม่เหล็ก เป็นวัตถุที่มีแรงดึงดูดเหล็กหรือวัตถุโลหะเล็กๆ บางชนิดเข้าหาตัวเองได้ โดยที่เราไม่สามารถมองเห็นแรงดึงดูดนั้น เราเรียกแรงที่แม่เหล็กดึงดูดว่า "อำนาจแม่เหล็ก"

9.             อำนาจแม่เหล็ก จะแรงที่สุดที่ตรงปลายทั้งสองข้าง ที่เราเรียกว่า "ขั้วแม่เหล็ก" แม่เหล็กแต่ละแท่งจะมี 2 ขั้ว คือ ขั้วเหนือเหนือและขั้วใต้

แม่เหล็กทุกแท่งจะส่งแรงแม่เหล็กไปรอบๆ โดยที่เรามองไม่เห็นเราเรียกบริเวณนั้นว่า "สนามแม่เหล็ก"


ชมวีดีโอเพิ่มเติม http://www.youtube.com/watch?v=b8EDuyOJPGg



ที่มา : http://www.myfirstbrain.com/student_view.aspx?ID=63330

          http://www.myfirstbrain.com/teacher_view.aspx?ID=46116

          https://www.google.co.th/search?q=เอกสารประกอบการสอนวิทยาศาสตร์ชั้นประถมศึกษาปีที่ 3