แรงและกฎการเคลื่อนที่เรื่อง แรงดึงดูดระหว่างมวล
แรงดึงดูดระหว่างมวล
1.แรง แปรผันตรง กับผลคูณของมวล
2.แรง แปรผกผัน กับระยะห่างยกกำลังสอง
1.มวล A และ B กิโลกรัม อยู่ห่างกันเป็นระยะทาง 5 เมตร ดึงดูดกันด้วยแรง 20 นิวตัน หากเพิ่มระยะห่างเป็น 2 เท่าของเดิม แรงดึงดูดจะมีค่ากี่นิวตัน
2.มวล A และ B กิโลกรัม อยู่ห่างกันเป็นระยะทาง 5 เมตร ดึงดูดกันด้วยแรง 20 นิวตัน หากเพิ่มระยะห่างเป็น 4 เท่าของเดิม แรงดึงดูดจะมีค่ากี่นิวตัน
3.มวล m และ 2m วางห่างกันเกิดแรงกระทำ 200 นิวตัน ถ้าเปลี่ยนจากมวล m เป็น 10m และ 2m เป็น 5m แรงกระทำจะมีค่ากี่นิวตัน
4.มวล m และ 2m วางห่างกันเกิดแรงกระทำ 200 นิวตัน ถ้าเปลี่ยนจากมวล m เป็น 6m และ
จาก 2m เป็น 8m แรงกระทำจะมีค่ากี่นิวตัน
กรณีที่ 4 การหาแรงโน้มถ่วงเมือออกจากโลกเป็นระยะทางเป็นจำนวนเท่าของรัศมีโลก
1.หากเราอยู่ห่างผิวโลกเป็นระยะทาง 1 เท่าของรัศมีโลก จะมีแรงโน้มถ่วงเป็นกี่เท่าของแรงโน้มถ่วงที่ผิวโลก
2.หากเราอยู่ห่างผิวโลกเป็นระยะทาง 2 เท่าของรัศมีโลก จะมีแรงโน้มถ่วงเป็นกี่เท่าของแรงโน้มถ่วงที่ผิวโลก
3.หากเราอยู่ห่าง แกนกลางโลกเป็นระยะทาง 3 เท่าของรัศมีโลก จะมีแรงโน้มถ่วงเป็นกี่เท่าของแรงโน้มถ่วงที่ผิวโลก
แบบทดสอบที่ 3.5 แรงดึงดูดระหว่างมวล
1.สมหมาย ชั่งน้ำหนักบนโลกได้ 600 นิวตัน เมื่อไปชั่ง ณ จุดที่อยู่ห่างผิวโลกเป็น 2 เท่าของรัศมีโลก จะชั่ง
ได้กี่นิวตัน
2.สมหมาย ชั่งน้ำหนักบนโลกได้ 600 นิวตัน เมื่อไปชั่ง ณ ดาวดวงหนึ่งที่มีมวลดาวเป็น 8 เท่าของมวลโลก และรัศมีดาวเป็น 2 เท่าของรัศมีโลก จะชั่งน้ำหนักได้กี่นิวตัน
3.สมหมาย ชั่งน้ำหนักบนโลกได้ 600 นิวตัน เมื่อไปชั่ง ณ ดาวพรอกซีมา ซึ่งมีมวลดาวเป็น 27 เท่าของโลก และรัศมีดาวเป็น 3 เท่าของโลกจะชั่งน้ำหนักได้กี่นิวตัน
4.เอกชัยเดินทางไปยังดาวดวงหนึ่งที่มีมวล เป็น 12 เท่าของโลก และมีรัศมีเป็น 2 เท่าของโลก หากเขามีมวล 80 กิโลกรัม จงหาน้ำหนักของเขาบนดาวดวงนั้น
สภาพไร้น้ำหนัก
ตามความหมายของน้ำหนัก ซึ่งหมายถึงแรงโน้มถ่วงของโลกที่กระทำต่อวัตถุ หรือถ้าเป็นน้ำหนักบนดวงดาวอื่นก็คือแรงโน้มถ่วงบนดาวดวงนั้นกระทำต่อวัตถุ ในที่นี้เราจะพิจารณาน้ำหนักที่เกิดขึ้นจากแรงโน้มถ่วงของโลกเท่านั้น เพราะเหตุว่าน้ำหนักของวัตถุมีความสัมพันธ์กับค่าความเร่ง g และ g ก็มีความสัมพันธ์กับ R (ระยะจากศูนย์กลางของโลก) ดังสมการ (3.14)
ถ้า R มีค่ามาก จะทำให้ค่า g เข้าสู่ศูนย์ หมายความว่าวัตถุที่อยู่ห่างโลกมากๆ แรงโน้มถ่วงของโลกที่กระทำต่อวัตถุจะน้อยมาก จนเกือบมีค่าเป็นศูนย์ได้ แต่เราทราบว่าที่ระยะถึงดวงจันทร์ หรือดวงอาทิตย์ ก็ยังมีแรงดึงดูดของโลกอยู่ (มีค่าเท่ากับที่ดวงอาทิตย์ดึงดูดโลก)
สำหรับคนที่อยู่ในดาวเทียมที่กำลังโคจรรอบโลกอยู่ จะไม่รู้สึกว่ามีน้ำหนักเลย ทั้งนี้ในการเคลื่อนที่สัมพัทธ์กับตัวดาวเทียม ทุกสิ่งทุกอย่างปรากฏเสมือนลอยอยู่ในดาวเทียมได้โดยไม่ตก เช่น เวลาเทน้ำออกจากแก้ว น้ำก็ลอยเป็นก้อนกลมอยู่ (เป็นทรงกลมจากความตึงผิว) ความจริงทุกสิ่งทุกอย่างในดาวเทียมเคลื่อนที่เป็นวิถีโค้งอย่างเดียวกับดาวเทียม สิ่งที่เกิดขึ้นเรียกว่า สภาพไร้น้ำหนัก (weightlessness)
ดังนั้น สภาพไร้น้ำหนักเป็นสภาพที่ปรากฏเฉพาะต่อผู้สังเกตที่มีความเร่ง เช่นคนที่อยู่ในดาวเทียม ทั้งที่ความจริงยังมีแรงที่โลกดึงดูดอยู่ และแรงที่โลกดึงดูดนี้ทำให้ผู้สังเกตนั้นมีความเร่งและเคลื่อนที่เป็นวิถีโค้ง แต่ผู้สังเกตคิดว่าตนเองอยู่กับที่เสมอ จึงเห็นตนเองอยู่กับที่ในดาวเทียมซึ่งเคลื่อนที่เป็นวิถีโค้งเช่นกัน ถ้าอยู่ในลิฟท์ที่ขาดและตกลงด้วยความเร่ง ทุกคนในนั้นก็ตกลงด้วยความเร่งเท่ากัน ช่วงที่กำลังตกก่อนถึงพื้นก็จะอยู่ในสภาพไร้น้ำหนักเช่นเดียวกัน