กิจกรรม 17-21 มกราคม 2554

ตอบ 3.

ที่มา

ในทางฟิสิกส์ ความเร็ว คืออัตราการเปลี่ยนแปลงของตำแหน่งต่อหน่วยเวลา มีหน่วยเป็นเมตรต่อวินาที (m/s) ในหน่วยเอสไอ ความเร็วเป็นปริมาณเวกเตอร์ซึ่งประกอบด้วยอัตราเร็วและทิศทาง ขนาดของความเร็วคืออัตราเร็วซึ่งเป็นปริมาณสเกลาร์ ตัวอย่างเช่น "5 เมตรต่อวินาที" เป็นอัตราเร็ว ในขณะที่ "5 เมตรต่อวินาทีไปทางทิศตะวันออก" เป็นความเร็ว ความเร็วเฉลี่ย v ของวัตถุที่เคลื่อนที่ไปด้วยการกระจัดขนาดหนึ่ง ∆x ในช่วงเวลาหนึ่ง ∆t สามารถอธิบายได้ด้วยสูตรนี้

อัตราการเปลี่ยนแปลงของความเร็วคือความเร่ง คือการอธิบายว่าอัตราเร็วและทิศทางของวัตถุเปลี่ยนไปอย่างไรในช่วงเวลาหนึ่ง และเปลี่ยนไปอย่างไร ณ เวลาหนึ่ง

ตอบ  2. 10m/s

ที่มา

รถยนต์คันหนึ่งเคลื่อนที่ด้วยอัตราเร็วคงที่ 15 เมตรต่อวินาที เมื่อเสาไฟฟ้าอยู่ห่างกันต้นละ 50 เมตร  รถยนต์คันนี้จะเคลื่อนที่ผ่านเสาไฟฟ้าจากต้นที่ 1 ถึงต้นที่ 10 ใช้เวลากี่วินาที
        แนวคิด                         S  =  ระยะทาง  =  9  x  5o = 450  เมตร
                         v  =  อัตราเร็ว   = 15  เมตรต่อวินาที
                         t  =  เวลาที่ใช้ในการเคลื่อนที่

        จากสมการ                   S =  vt            แทนค่าในสมการ จะได้
                                         450  =  15  x  t
                                            t   =   450 / 15
                                                =  30  วินาที       

ตอบ 4. 49 m/s

ที่มา

กรณีวัตถุตกอย่างเสรี
                            เมื่อปล่อยให้วัตถุตกอย่างเสรี วัตถุจะมีความเร็วเพิ่มขึ้นอย่างสม่ำเสมอ นั่นคือ วัตถุเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัว เรียกความเร่งเนื่องจากการตกของวัตถุว่า ความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงของโลก (gravitational acceleration) ใช้สัญลักษณ์  g  มีค่าเท่ากับ  9.80665 m/s  เพื่อความสะดวกในการคำนวณมักใช้ค่าเป็น  9.8 m/s  หรือ  10  m/s มีทิศดิ่งลงสู่พื้นเสมอ
                        2.2 กรณีที่วัตถุเคลื่อนที่ขึ้นในแนวดิ่ง
                              การเคลื่อนที่ของวัตถุที่มีแนวการเคลื่อนที่ขึ้นในแนวดิ่ง เป็นการเคลื่อนที่ภายใต้แรงโน้มถ่วงของโลก ความเร็วของวัตถุจะลดลงอย่างสม่ำเสมอ แสดงว่าเคลื่อนที่ขึ้นไปด้วยความเร่งที่มีทิศตรงข้ามกับความเร็ว
                              เนื่องจากการเคลื่อนที่ในแนวดิ่ง ก็คือ การเคลื่อนที่ในแนวเส้นตรงแบบหนึ่ง  ดังนั้นสูตรที่ใช้ในการคำนวณ จึงเหมือนกับสูตรที่ใช้คำนวณในการเคลื่อนที่ตามแนวราบ เพียงแต่เปลี่ยนค่า a   เป็น  g  เท่านี้เอง

                                                 1.  v  =  u  +  gt                เมื่อ  u = ความเร็วต้น

                                                2.  s  =                         v = ความเร็วปลาย

                                                3.  s  = ut + gt                      g = ความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงของโลก มีค่า= 10 m/s

                                                4.  v = u + 2gs                        t = เวลา

                                                                                                s = การกระจัด

ข้อควรจำ

    1. กำหนดให้ทิศของ u  เป็น บวกเสมอ ปริมาณใดที่มีทิศตรงข้ามกับ u ให้เป็น ลบ
    2. เครื่องหมายของ     g
        - วัตถุเคลื่อนที่ขึ้น ค่า  g  เป็นลบ
       -  วัตถุเคลื่อนที่ลง  ค่า  g  เป็นบวก
    3. ปล่อยวัตถุให้ตกลงมา แสดงว่า u=0 ถ้่าขว้างวัตถุ แสดงว่า u 0
    4. เมื่อวัตถุเคลื่อนที่ขึ้นไปถึงจุดสูงสุด  แสดงว่า  v=0
    5. เมื่อปล่อยวัตถุบนวัตถุที่กำัลังเคลื่อนที่อยู่ เช่น ปล่อยก้อนหินอยู่บนรถ ขณะรถกำลังเคลื่อนที่  ก้อนหินจะมีความเร็วต้น เท่ากับความเร็วของรถ
    6. เมื่อโยนวัตถุขึ้นไปตรง ๆ ในอากาศแล้วตกลงมา ถ้าจุดตกอยู่ต่ำกว่าระดับของจุดปล่อย ค่า s จะเป็นลบ

ตัวอย่างการคำนวณ
        ปล่อยก้อนหินจากหน้าผา เมื่อเวลาผ่านไป 2 วินาที ก้อนหินจึงตกกระทบพื้น จงหาว่าหน้าผาสูงกี่เมตร
        แนวคิด    วิเคราะห์โจทย์ว่า  โจทย์ให้ปริมาณใดมาบ้าง
                            จากโจทย์    u  =  0  เพราะปล่อยจากจุดหยุดนิ่ง
                                                s  =  ?
                                                t  =  2
                                                g  = 10

                            เลือกสูตรที่สุดคล้องกับปริมาณที่รู้ค่า และปริมาณที่ต้องการทราบ

                            จะได้สูตร                                     s  = ut + gt
                            แทนค่าปริมาณที่ทราบค่า            s  = (0 x 2) + x 10 x(2)
                                                                                s  = 0 + x 10 x 4
                                                                                   =  
                                                                                  s  =  20        m

ตอบ 3. 4 s

ที่มา

เป็นการเคลื่อนที่แบบกลับไป กลับมา ซ้ำรอยเดิม

• ไม่มีการสูญเสียพลังงาน เป็นการเปลี่ยนรูประหว่างพลังงานศักย์ยืดหยุ่นกับพลังงานจลน์

• แรงดึงกลับ (ความเร่ง) มีขนาดแปรผันตรงกับขนาดของการกระจัดแต่มีทิศตรงข้าม

• แอมพลิจูด ( Amplitude) คือ ขนาดการกระจัดสูงสุดของการเคลื่อนที่แบบ S.H.M. มีค่าคงตัวเป็นจุดที่วัตถุมีความเร็วเป็นศูนย์ และพลังงานศักย์ยืดหยุ่นมากที่สุดของลวดสปริงเท่านั้น ถูกเขียนแทนด้วย สัญลักษณ์ A

• คาบ (Period) คือเวลาที่ใช้ในการเคลื่อนที่ครบ 1 รอบ ถูกเขียนแทนด้วยสัญลักษณ์ T

• ความถี่ (Frequency) คือ จำนวนรอบที่ได้ใน 1 วินาที ถูกเขียนแทนด้วยสัญลักษณ์ f

ตัวอย่างการเคลื่อนที่แบบซิมเปิลฮาร์โมนิก เช่น การเคลื่อนที่ของมวลติดปลายสปริง การเคลื่อนที่แกว่งไปมาของลูกตุ้มนาฬิก าฯลฯ

ตอบ 2.ไม่ขึ้นกับมวลของลูกตุ้ม

ที่มา

การแกว่งของลูกตุ้ม เป็นการเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกอย่างง่าย โดยจะเคลื่อนที่กลับไปมาซ้ำทางเดิมหลายครั้ง โดยขณะที่เคลื่อนที่ออกไปถึงตำแหน่งหนึ่งก็จะหยุดชั่วขณะแล้วเคลื่อนที่กลับไปอีกทางหนึ่ง และเมื่อถึงอีกตำแหน่งก็จะหยุดชั่วขณะแล้วเคลื่อนที่กลับไปอีกทางหนึ่ง และเป็นอย่างนี้หลายครั้ง จนในที่สุด ก็จะหยุดเพราะมีแรงต้านการเคลื่อนที่ตลอดเวลา

ดังนั้นการทดลองหาคาบการแกว่งของลูกตุ้มอย่างง่าย ( Simple  Pendulum ) จะทำให้ทราบค่า g  ได้ง่ายขึ้น

เมื่อความยาวเชือกเพิ่มขึ้น ก็จะทำให้ใช้เวลาในการแกว่งมากขึ้น หรือทำให้คาบเพิ่มขึ้นด้วย แต่ความกว้างของการแกว่ง ไม่เกี่ยวข้องกับคาบของการแกว่ง และมวลของลูกตุ้มก็ไม่เกี่ยวข้องกับคาบของการแกว่งเช่นกัน

             ค่า g ณ ตำแหน่งที่ทำการทดลองว่ามีค่ามาตรฐานโดยเฉลี่ยคือ 9.17 m / s²

ตอบ 4.ระยะทางเพิ่มขึ้นสม่ำเสอม

ที่มา

เครื่องเคาะสัญญาณเวลา ( Ticker  timer)

เครื่องเคาะสัญญาณเวลาเป็นเครื่องมือที่ใช้หาอัตราเร็วของวัตถุในช่วงเวลาสั้น ๆ โดยเครื่องเคาะสัญญาณจะเคาะด้วยความถี่ของไฟฟ้ากระแสสลับ 50 ครั้ง/วินาที ทำให้เกิดจุดบนแถบกระดาษที่นำไปติดกับวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่ โดยช่วงเวลาในการเคลื่อนที่ของแถบกระดาษจากจุดหนึ่งไปอีกจุดที่อยู่ถัดกันจะเท่ากับ 1/50 วินาที ดังนั้นช่วงเวลาของการเคลื่อนที่ของวัตถุหาได้จากจำนวนช่วงจุดจากเริ่มต้นจนถึงสุดท้ายคูณด้วย1/50 ส่วนระยะทางการเคลื่อนที่ก็วัดจากจุดเริ่มต้นถึงจุดสุดท้าย

ตอบ 3.ความเร็วของวัตถุในแนวดิ่งมีค่าเป็นศูนย์

ที่มา

การเคลื่อนที่แบบโปรเจกไตล์(Motion of a Projectile) คือการเคลื่อนที่ของวัตถุเป็นแนวโค้ง
ในกรณีที่วัตถุเคลื่อนที่อย่างเสรีด้วยแรงโน้มถ่วงคงที่ เช่น วัตถุเคลื่อนที่ไปในอากาศภายใต้แรงโน้มถ่วงของโลก ทางเดินของวัตถุจะเป็นรูปพาราโบลา

ตอบ 1.

ที่มา

 เมื่อปล่อยวัตถุ  วัตถุจะตกสู่พื้นโลก  เนื่องจากโลกมี  สนามโน้มถ่วง   (gravitational  field)  อยู่รอบโลก  สนามโน้มถ่วงทำให้เกิดแรงดึงดูดกระทำต่อมวลของวัตถุทั้งหลายแรงดึงดูดนี้เรียกว่า  แรงโน้มถ่วง   (gravitational  force)

            สนามโน้มถ่วงเขียนแทนด้วยสัญลักษณ์  g  และสนามมีทิศพุ่งสู่ศูนย์กลางของโลก  สนามโน้มถ่วง  ณ  ตำแหน่งต่างๆบนผิวโลก  มีค่าประมาณ 

ตอบ 3.2.0m/s

ที่มา

ชายคนหนึ่งเดินจาก ก ไป ข แล้วจาก ข ไป ค และไป ง

ชายคนนี้จะได้ระยะทาง = 6 + 3 + 2 เมตร = 11 เมตร
ชายคนนี้จะได้การกระจัด = 5 เมตร

ชายคนหนึ่งวิ่งออกกำลังกายด้วยอัตราเร็วคงตัว 5 m/s เมื่อวิ่งได้ระยะทาง 200 m

     เขารู้สึกเหนื่อยจึงเปลี่ยนเป็นเดินด้วยอัตราเร็วคงตัว 1 m/s ในระยะทาง 120 m
     ต่อมา อัตราเร็วเฉลี่ยในการเคลื่อนที่ของชายคนนี้มีค่า

ตอบ 4.ทิศ-Y ด้วยความเร่ง

ที่มา

ประจุไฟฟ้า เป็นคุณสมบัติพื้นฐานถาวรหนึ่งของอนุภาคซึ่งเล็กกว่าอะตอม (subatomic particle) เป็นคุณสมบัติที่กำหนดปฏิกิริยาแม่เหล็กไฟฟ้า สสารที่มีประจุไฟฟ้านั้นจะสร้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้า ในขณะเดียวกันก็จะได้รับผลกระทบจากสนามด้วยเช่นกัน ปฏิกิริยาตอบสนองระหว่างประจุ และ สนาม เป็นหนึ่งในสี่ ของแรงพื้นฐาน เรียกว่า แรงแม่เหล็กไฟฟ้า