วิทยาศาสตร์ระดับประถม สารบัญ


แรง (Force) คือ สิ่งที่ทำให้วัตถุเกิดการเปลี่ยนแปลงสภาพ เช่น เปลี่ยนแปลงการเคลื่อนที่,เปลี่ยนแปลงขนาดความเร็ว, เปลี่ยนแปลงรูปทรงเป็นต้น
แรง เขียนย่อเป็นตัวภาษาอังกฤษได้เป็น F
แรง มีหน่วยเป็น นิวตัน

แรงลัพธ์

  • คือผลรวมของแรงทั้งหมดที่กระทำต่อวัตถุ
  • ถ้าแรงสองแรงกระทำในทิศทางเดียวกัน ให้นำแรงมาบวกกัน
  • ถ้าแรงสองแรงกระทำใหนทิศทางตรงกันข้าม ให้นำแรงมาหักลบกัน
ตัวอย่างเช่น

แรงในชีวิตประจำวัน

แรงดึงดูดของโลก (Gravitational Force)

คือ แรงดึงดูดที่โลกดึงวัตถุเข้าหาโลก



เซอร์ไอแซค นิวตัน เกิดความสงสัยว่าทำไมผลแอปเปิ้ลจึงหล่นพื้น ไม่ลอยขึ้น เขาคิดว่าต้องมีแรงอะไรบางอย่างมากระทำกับลูกแอปเปิ้ล และก็น่าจะเป็นแรงเดียวกับแรงที่ดึงดวงจันทร์ไว้ ทำให้ดวงจันทร์โคจรรอบโลก

แรงดึงดูดของโลกมากน้อยขึ้นตามขนาดของมวล น้ำหนักคือแรงดึงดูดของโลกที่กระทำต่อวัตถุ People vector created by Brgfx - Freepik.com,Designed by Freepik,



แรงเสียดทาน (friction, f)

คือ แรงที่ต้านทานการเคลื่อนที่ จะเกิดขึ้นระหว่างผิวสัมผัสของวัตถุ 2 ชิ้น

ประเภทของแรงเสียดทาน
  1. แรงเสียดทานสถิต (static friction)
    คือ แรงเสียดทานที่เกิดขึ้นระหว่างผิวสัมผัสวัตถุในสภาวะที่วัตถุได้รับแรงกระทำแล้วอยู่นิ่ง
  2. แรงเสียดทานจลน์ (kinetic friction)
    คือ แรงเสียดทานที่เกิดขึ้นระหว่างผิวสัมผัสของวัตถุในสภาวะที่วัตถุได้รับแรงกระทำแล้วเกิดการการเคลื่อนที่
ปัจจัยที่มีผลต่อแรงเสียดทาน
  1. แรงกดที่ตั้งฉากกับผิวสัมผัส เช่น น้ำหนัก

    จากรูปจะเห็นว่า ยิ่งน้ำหนักมากทำให้แรงกดที่ตั้งฉากกับผิวสัมผัสเพิ่มมากขึ้นส่งผลให้แรงเสียดทานเพิ่มมากขึ้นเวลาดึงจึงต้องออกแรงดึงมากขึ้นเพื่อให้วัตถุเคลื่อนที่

  2. ลักษณะของผิวสัมผัส

    ถ้าวัตถุมีขนาดเท่ากัน ดึงบนพื้นผิวต่างกันจะพบว่า ผิวเรียบออกแรงดึงน้อยกว่าเพราะมีแรงเสียดทานน้อยกว่า

ตัวอย่างการลดแรงเสียดทาน ตัวอย่างการเพิ่มแรงเสียดทาน
1. การใช้น้ำมันหล่อลื่นหรือจารบี 1. การออกแบบดอกยางรถยนต์
2. การออกรูปร่างให้เพรียวลม 2. การปูพื้นด้วยวัสดุที่มีผิวสัมผัสหยาบ
3. การใช้ระบบลูกปืนในอุปกรณ์ 3. การออกแบบพื้นยางรองเท้า

แรงลอยตัว (Buoyant Force)

จากภาพเมื่อนำวัตถุไปชั่งในอากาศจะหนักกว่าวัตถุที่ชั่งในน้ำ (วัตถุเดียวกัน) แสดงว่ามีแรงบางอย่างมาช่วยพยุงวัตถุไว้ แรงนั้นคือ “แรงลอยตัว”

ตามหลักของอาร์คิมีดีส (Archimedes’Principle) แรงลอยตัวหมายถึง แรงพยุงที่ของเหลวกระทำต่อวัตถุมีขนาดเท่ากับน้ำหนักของของเหลวที่มีปริมาตรเท่ากับปริมาตรของวัตถุส่วนที่จมในของเหลว

“ปริมาตรของวัตถุส่วนที่จม”

จากสูตรแรงลอยตัว ถ้านำวัตถุไปลอยในของเหลวชนิดเดียวัน (ความหนาแน่นของของเหลวเท่ากัน)
แรงลอยตัวจะขึ้นกับ ปริมาตรของวัตถุส่วนที่จม ยิ่งปริมาตรของวัตถุส่วนที่จมมาก แรงลอยตัวก็จะมีค่ามากขึ้น จากรูป ขนาดของแรงลอยตัว C = D > B > A
เนื่องจาก ปริมาตรส่วนที่จมของ C เท่ากับ D แต่มากกว่า A และ B

“ความหนาแน่นของของเหลว”

จากสูตรแรงลอยตัว ถ้านำวัตถุเดียวกันไปลอยในของเหลวต่างชนิดซึ่งมีความหนาแน่นต่างกัน
แรงลอยตัวจะขึ้นกับ ความหนาแน่นของของเหลว ยิ่งมีความหนาแน่นมาก แรงลอยตัวก็ยิ่งมีค่ามากขึ้น

“ความหนาแน่นของของวัตถุ”


ถ้าวัตถุมีความหนาแน่นน้อยกว่าของเหลว (Dวัตถุ < D ของเหลว ) ---> วัตถุจะลอย
ถ้าวัตถุมีความหนาแน่นเท่ากับของเหลว (Dวัตถุ = D ของเหลว ) ---> วัตถุจะอยู่ระดับเดียวกับของเหลว
ถ้าวัตถุมีความหนาแน่นน้อยกว่าของเหลว (Dวัตถุ < D ของเหลว ) ---> วัตถุจะจม