หน้าหลัก » Blogs » ชั้นเรียนประถม – ประสมศาสตร์ประสานศิลป์ STEM ตอนที่ 28 – กฎของคู่พลัง

สารบัญ

บทความที่เกี่ยวข้อง


กฎของคู่พลัง

อะไรคือความหนาแน่นของน้ำ? อันที่จริง น้ำมีความหนาแน่น (Density) 1 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร (Cubic centimeter) [หรือ gm/cm3] ซึ่งหมายความถึง 1 กรัมของมวลสาร อันเป็นมาตรวัด (Measure) ว่า มีส่วนประกอบของน้ำอยู่มากน้อยเพียงใดในปริมาตร (Volume) 1 ลูกบาศก์เซนติเมตรของน้ำ

ทำไมเหรียญ 1 เซนต์ของสหรัฐ จึงจม (Sink) ลงในน้ำ แต่ท่อนซุง (Wooden log) กลับลอย (Float)? คำตอบก็คือ เมื่อวัสดุ (Material) มีความหนาแน่นมากกว่าน้ำ (อาทิ ทองแดงของเหรียญ 1 เซนต์ของสหรัฐ ซึ่งมี 9 gm/cm3) มันก็จะจม แต่เมื่อวัสดุมีความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำ (อาทิ ท่อนซุง) มันก็จะลอย ความหนาแน่นของท่อนซุงส่วนมาก มีน้อยกว่า 1 gm/cm3

เราสามารถทดสอบความหนาแน่นของวัสดุต่างๆ แล้วเปรียบเทียบกับความหนาแน่นของน้ำ หากเราลองหย่อนช้อนลงในถังน้ำ (Bucket) แล้วมันจมลง แสดงว่า มันมีความหนาแน่นมากกว่าน้ำ หากเราหย่อนลูกโป่งที่มีลมอยู่เต็มลูก (Inflated balloon) ลงในถังน้ำ จะพบว่ามันลอยอยู่บนผิวน้ำ เพราะอากาศที่อยู่ภายในลูกโป่ง มีความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำ กล่าวคือ เกือบเท่ากับศูนย์

เราอาจเคยได้ยินประโยคว่า “ทุกแรงกิริยา (Action force) จะต้องมีแรงปฏิกิริยา (Reaction force) ซึ่งมีขนาดเท่ากันและมีทิศทางตรงข้าม (Opposite) เสมอ" นี่คือกฎข้อที่ 3 ของไอแซค นิวตัน (Isaac Newton) แล้วอาจมีคำถามว่า การปฏิบัติตามหลักการ (Principle) นี้ เกี่ยวข้องกับชีวิตประจำวันของเราอย่างไร?

คำตอบก็คือ กฎข้อที่ 3 ของนิวตัน เป็นสิ่งที่ทำให้กระสวยอวกาศ (Space shuttle) สามารถบินขึ้นไปจากโลก และก็เป็นสิ่งที่ทำให้เราสามารถยืนขึ้นจากตำแหน่งที่นั่ง คำถามต่อไปคงจะเป็นแล้วหลักการนี้ทำงานอย่างไร?

กฎของคู่พลัง (Law of force pairs) คือ “กฎข้อที่ 3 ของนิวตัน” เนื่องจาก เมื่อใดมีแรงกิริยาจากวัตถุที่ 1 ซึ่งกระทบต่อวัตถุที่ 2 เมื่อนั้น วัตถุที่ 2 จะมีแรงปฏิกิริยาโต้ตอบทันทีโดยอัตโนมัติ (Automatic) แต่จากทิศทางตรงกันข้าม โดยเฉพาะ (Specifically) แรงกิริยาจากวัตถุที่ 1 จะไม่แสดงออกตามลำพังโดยปราศจากแรงตรงข้ามจากวัตถุที่ 2 แสดงออกด้วย กล่าวคือต้องเกิดเป็นคู่พลังเสมอ

ลองเอาหลอดกาแฟ (Straw) ยาวประมาณ 1.5 นิ้ว สอดเข้าไปที่ปากลูกโป่ง แล้วเอาเทปปิดให้หนาแน่น มิให้มีช่องว่างรอบปากลูกโป่ง จากนั้นเป่าลมเข้าลูกโป่งผ่านหลอดกาแฟ เพื่อขยาย (Inflated) ลูกโป่งให้เต็มที่ (Maximum) แต่อย่าเกินไปจนลูกโป่งแตก จากนั้นเอาคลิป (Clip) ปิดปลายหลอดกาแฟให้แน่น (Sealed tight) เพื่อมิให้อากาศภายในลูกโป่งไหลออก

วางลูกโป่งบนโต๊ะ ขนานไปกับความยาวของโต๊ะ สังเกตการเคลื่อนไหวของลูกโป่งไปตามความยาวของโต๊ะ เหมือนติด (Attach) ด้วยเครื่องกังหัน (Turbo engine) จากนั้นคลาย (Release) คลิปที่ปลายหลอดกาแฟ เอานิ้วมือปิด (Block) ปากปลายหลอดกาแฟแทน เพื่อสังเกตสิ่งที่เกิดขึ้นหลังจากที่เอานิ้วมือออกเพื่อให้ลูกโป่งหดตัว (Deflated)

แหล่งข้อมูล:

  1. Sawah, Rihab and Anthony Clark. (2015). The Everything STEM Handbook – Help Your Child Learn and Succeed in the Fields of Science, Technology, Engineering, and Math. Avon, MA: Adams Media.
  2. Importance of Physics: Fundamental Science in Everyday Lives - https://blog.udemy.com/importance-of-physics/ [2017, January 5].

สมาชิกที่ใช้งานอยู่ขณะนี้ 1 คน
sirikul