ประโยชน์ของแรง
แรง หมายถึง อำนาจภายนอกที่สามารถทำให้วัตถุเปลี่ยนแปลงสภาพ เช่นทำให้วัตถุที่อยู่นิ่งเคลื่อนที่ไป ทำให้วัตถุที่เคลื่อนที่อยู่แล้วเคลื่อนที่เร็วหรือช้าลง ทำให้วัตถุมีการเปลี่ยนทิศตลอดจนทำให้วัตถุมีการเปลี่ยนขนาดหรือรูปทรงไปจากเดิมได้แรงเป็นปริมาณเวกเตอร์ ที่มีทั้งขนาดและทิศทางการรวมหรือหักล้างกันของแรงจึงต้องเป็นไปตามแบบเวกเตอร์
เวกเตอร์ของแรง
ปริมาณบางปริมาณที่ใช้กันอยู่ในชีวิตประจำวันบอกเฉพาะขนาดเพียงอย่างเดียวก็ได้ความหมายสมบูรณ์แล้ว แต่บางปริมาณจะต้องบอกทั้งขนาดและทิศทางจึงจะได้ความหมายที่สมบูรณ์ ปริมาณในทางฟิสิกส์แบ่งออกเป็น 2 ประเภท คือ
- ปริมาณสเกลาร์ (scalar quantity) คือ ปริมาณที่บอกแต่ขนาดอย่างเดียวก็ได้ความหมายที่สมบูรณ์ โดยไม่ต้องบอกทิศทาง เช่น เวลา ระยะทาง มวล พลังงาน งาน ปริมาตร ฯลฯ ในการหาผลลัพธ์ของปริมาณสเกลาร์ทำได้โดยอาศัยหลักทางพีชคณิต คือ ใช้วิธีการบวก ลบ คูณ หาร
- ปริมาณเวกเตอร์ (vector quantity) คือ ปริมาณที่ต้องการบอกทั้งขนาดและทิศทางจึงจะได้ความหมายที่สมบูรณ์ เช่น ความเร็ว ความเร่ง การกระจัด โมเมนตัม แรง ฯลฯ
แรง แบ่งออกเป็น 2 ประเภท คือ
- แรงที่เกิดจากธรรมชาติ เช่น แรงลม แรงดันน้า แรงโน้มถ่วง แรงแม่เหล็ก ฯลฯ
- แรงที่เกิดจากการกระทาของมนุษย์ หมายถึง แรงที่เกิดจากการออกกาลังของมนุษย์ อาจเป็นแรงจากกล้ามเนื้อ เช่น การขว้าง แรงดึง แรงผลัก การยกของ ฯลฯ
นอกจากนี้ แรงที่มนุษย์ประดิษฐ์ขึ้นก็เป็นแรงที่เกิดจากการกระทาของมนุษย์ เช่น แรงจากเครื่องกล เช่น รถยนต์ เรือ เครื่องบิน และยังมีแรงที่เกิดจากเครื่องผ่อนแรงทั้งหลาย เช่น ลูกรอก คานดีดคานงัด ฯลฯ
ผลของแรงต่อการเคลื่อนที่ของวัตถุ
วัตถุต่างๆ เมื่อมีแรงมากระทำ วัตถุจะมีการเปลี่ยนแปลงสภาพเดิมใน 3 ลักษณะ คือ
- มีการเปลี่ยนแปลงตำแหน่ง
- มีการเปลี่ยนแปลงความเร็ว
- มีการเปลี่ยนแปลงรูปร่างและขนาด
เมื่อแรงที่กระทบต่อวัตถุแตกต่างกัน ย่อมทำให้ผลของการเปลี่ยนแปลงแตกต่างกันไปด้วย ถ้าแรงที่กระทำมีค่ามาก การเปลี่ยนแปลงซึ่งเป็นผลของแรงนั้นย่อมมีการเปลี่ยนแปลงมากด้วย
ในชีวิตประจำวัน การที่วัตถุมีการเปลี่ยนแปลงต่างๆ จะเกิดจากอิทธิพลของแรง แรงที่พบตามธรรมชาติมีอยู่มากมายหลายชนิด ซึ่งก็มีผลต่อการเปลี่ยนแปลงของวัตถุได้แตกต่างกัน
แรงชนิดต่างๆ
- แรงลัพธ์หรือแรงรวม หมายถึง ผลรวมของแรงย่อยแบบเวกเตอร์ของแรงทั้งหมดที่กระทำต่อวัตถุ ถ้าแรงลัพธ์มีค่าเป็นศูนย์ แสดงว่าวัตถุไม่มีการเคลื่อนที่อันเนื่องมาจากแรงที่มากระทำต่อวัตถุ
- แรงย่อย หมายถึง แรงที่เป็นองค์ประกอบของแรงลัพธ์
การหาค่าแรงลัพธ์จากเวกเตอร์
เมื่อแรงย่อยมีทิศทางเดียวกัน ให้นำแรงย่อยมารวมกัน สามารถเขียนเวกเตอร์แทนแรงได้ด้วยเส้นตรงและหัวลูกศร
เมื่อแรงย่อยมีทิศทางตรงกันข้าม ให้นำค่าของแรงย่อยมาหักล้างกัน เวกเตอร์ของแรงลัพธ์จะมีทิศไปทางแรงที่มากกว่า ค่าของแรงลัพธ์เท่ากับผลต่างของแรงย่อยทั้งสอง
ถ้าแรงย่อยเท่ากัน แต่มีทิศทางตรงข้าม จะได้แรงลัพธ์มีค่าเป็นศูนย์และไม่มีความเร่ง ดังนั้นวัตถุจะคงสภาพเดิม
- แรงขนานคือ แรงที่ที่มีทิศทางขนานกัน ซึ่งอาจกระทำที่จุดเดียวกันหรือต่างจุดกันก็ได้ มีอยู่ 2 ชนิด
– แรงขนานพวกเดียวกัน หมายถึง แรงขนานที่มีทิศทางไปทางเดียวกัน
– แรงขนานต่างพวกกัน หมายถึง แรงขนานที่มีทิศทางตรงข้ามกัน - แรงหมุนหมายถึง แรงที่กระทำต่อวัตถุ ทำให้วัตถุเคลื่อนที่โดยหมุนรอบจุดหมุน ผลของการหมุนของ เรียกว่าโมเมนต์ เช่น การปิด-เปิด ประตูหน้าต่าง
- แรงคู่ควบคือ แรงขนานต่างพวกกันคู่หนึ่งที่มีขนาดเท่ากัน แรงลัพธ์มีค่าเป็นศูนย์ และวัตถุที่ถูกแรงคู่ควบกระทำ 1 คู่กระทำ จะไม่อยู่นิ่งแต่จะเกิดแรงหมุน
6. แรงดึงคือ แรงที่เกิดจากการเกร็งตัวเพื่อต่อต้านแรงกระทำของวัตถุ เป็นแรงที่เกิดในวัตถุที่ลักษณะยาวๆ เช่น เส้นเชือก เส้นลวด
7. แรงสู่ศูนย์กลาง หมายถึง แรงที่มีทิศเข้าสู่ศูนย์กลางของวงกลมหรือทรงกลมอันหนึ่งๆ เสมอ
8. แรงต้าน คือ แรงที่มีทิศทางต่อต้านการเคลื่อนที่หรือทิศทางตรงข้ามกับแรงที่พยายามจะทำให้วัตถุเกิดการเคลื่อนที่ เช่น แรงต้านของอากาศ แรงเสียดทาน
9. แรงโน้มถ่วงของโลก คือ แรงดึงดูดที่มวลของโลกกระทำกับมวลของวัตถุ เพื่อดึงดูดวัตถุนั้นเข้าสู่ศูนย์กลางของโลก
10. แรงกิริยาและแรงปฏิกิริยา
– แรงกิริยา คือ แรงที่กระทำต่อวัตถุที่จุดจุดหนึ่ง อาจเป็นแรงเพียงแรงเดียวหรือแรงลัพธ์ของแรงย่อยก็ได้
– แรงปฏิกิริยา คือ แรงที่กระทำตอบโต้ต่อแรงกิริยาที่จุดเดียวกัน โดยมีขนาดเท่ากับแรงกิริยา แต่ทิศทางของแรงทั้งสองจะตรงข้ามกัน
ประโยชน์แรง
ในชีวิตประจำวันของเรามีการนำแรงลัพธ์มาใช้ประโยชน์มากมาย ตัวอย่างเช่น การสร้างสะพานแขวน การปั่นจักรยานพ่วง การใช้สุนัขหลาย ๆ ตัวหลากเลื่อน
แหล่งที่มา
ชุดกิจกรรมการเรียนรู้ เรื่องแรงในชีวิตประจำวัน กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ ชั้นประถมศึกษา. สืบค้นเมื่อวันที่ 19 สิงหาคม 2560.จาก
http://www.kroobannok.com/news_file/p24475190545.pdf
แรงกับการเคลื่อนที่.สืบค้นเมื่อวันที่ 19 สิงหาคม จาก
http://www.pctutorkrupe.com/doc/krusupanus/p3/แรงกับการเคลื่อนที่.pdf
สราวุธ สุธีรวงศ์. แรงในชีวิตประจำวัน. สืบค้นเมื่อวันที่ 19 สิงหาคม 2560 ,จาก
http://www.krusarawut.net/wp/?p=15434
และ https://www.scimath.org/lesson-physics/item/7870-2018-02-26-08-33-15