หน้าหลัก » Blogs » ชั้นเรียนประถม – ประสมศาสตร์ประสานศิลป์ STEM ตอนที่ 32 – ความรวดเร็วกับแรงกระตุ้น

สารบัญ

บทความที่เกี่ยวข้อง


ความรวดเร็วกับแรงกระตุ้น

ความรวดเร็ว (Velocity) เป็นมาตรวัด (Measurement) ของทั้งการเคลื่อนไหว (Speed) และทิศทาง เมื่อวัตถุเปลี่ยนจากสภาวะอยู่นิ่งไปสู่สภาวะเคลื่อนไหว กฎทางฟิสิกส์กล่าวว่า มันจะทวีความเร่ง (Accelerate) กล่าวคือ การเร่งความเร็วของการเปลี่ยนแปลง วัตถุที่อยู่นิ่ง ไม่มีความเร็ว วัตถุที่เคลื่อนไหว มีความเร็ว

เมื่อเราพูดว่า รถยนต์วิ่งในอัตรา 60 กิโลเมตรต่อชั่วโมง เราหมายถึง (Refer) ความเร็วของการเคลื่อนไหว แต่ถ้าเราพูดว่า รถยนต์มุ่งหน้าไปทางเหนือ (Heading north) ในอัตรา 60 กิโลเมตรต่อชั่วโมง เรากำลังรายงานทั้งความเร็วและทิศทางที่รถยนต์เคลื่อนไหว หรือความรวดเร็ว

บางครั้งผู้คนสับสนในแนวความคิด (Concept) ของ “ความรวดเร็ว” กับแนวความคิดของ “แรงกระตุ้น” (Momentum) ความรวดเร็วของวัตถุเกี่ยวข้องกับความเร็วในการเคลื่อนไหว แต่แรงกระตุ้นไม่เพียงเกี่ยวข้องกับความเร็วของการเคลื่อนไหวของวัตถุเท่านั้น แต่ยังเกี่ยวข้องกับความมหึมา (Massive) ของวัตถุ

รถบรรทุกเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 60 กิโลเมตรต่อชั่วโมง มีแรงกระตุ้นมากกว่ารถยนต์ที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 60 กิโลเมตรต่อชั่วโมง เพราะรถบรรทุกมีมวลสาร (Mass) มากกว่า หลายเท่านัก ดังนั้น แนวความคิดทั้งสองจึงไม่เหมือนกัน แล้วอะไรคือสาเหตุที่เร่งความเร็วของการเคลื่อนไหว ไม่ว่าจะเป็นกล่องหรือดินสอ?

กฎข้อที่ 2 ของนิวตัน กล่าวว่า เมื่อมีพลังกระทำต่อวัตถุ มันจะเป็นสาเหตุของความเร่ง ดังนั้น เมื่อเราดันกล่อง เราใช้พลัง (Exert a force) ต่อกล่อง ถ้าเดิม (Initial) กล่องในสภาวะอยู่นิ่ง มันจะเริ่มเคลื่อนไหว พลังดันเป็นสาเหตุให้วัตถุเปลี่ยนแปลงความรวดเร็ว หรือเกิดอัตราเร่ง

การทดลองง่ายๆ ต่อไปนี้ จะแสดงให้เห็นชัด (Shed light) ถึงเหตุผลที่ขนนกแกว่งไกว (Sway) หรือดูเหมือนจะล่องลอย (Float) อยู่กลางอากาศ ก่อนที่จะตกลงบนพื้นดิน ในขณะที่ดินสอจะไม่เป็นเช่นนั้น [กล่าวคือ จะตกลงสู่พื้นดินทันที] ในการทดลอง เราสามารถใช้วัสดุรอบตัวเราที่อยู่ในบ้าน แทนที่จะใช้ขนนก

ลองหากระดาษขนาด A4 สัก 2 แผ่น แล้วให้เด็กถือ 1 แผ่น สูงจากพื้นดินประมาณ 1.5 เมตร จากนั้นให้เด็กปล่อยกระดาษหลุดจากมือ สังเกตการแกว่งไกว หรือดูเหมือนจะล่องลอยอยู่กลางอากาศ ก่อนที่จะตกลงบนพื้นดิน แล้วให้เด็กขยำกระดาษแผ่นที่เหลือจนยับยู่ยี่ (Crumple) จากนั้นก็ปล่อยให้หลุดจากมือ ณ ความสูงจากพื้นดินประมาณ 1.5 เมตร

เด็กจะสังเกตเห็นการตกลงสู่พื้นดินอย่างตรงดิ่ง (Straight) ของกระดาษที่ถูกขยำจนยับยู่ยี่ โดยไม่มีการแกว่งไกว หรือดูเหมือนล่องลอยอยู่กลางอากาศ ทั้งๆ ที่กระดาษทั้ง 2 แผ่น เหมือนกันทุกอย่าง (Identical) ตอนเริ่มต้นการทดลอง เพราะทำจากวัสดุเดียวกัน แต่ความแตกต่างอยู่ที่อาณาบริเวณพื้นผิว (Surface) ของกระดาษแผ่นแรก เมื่อเปรียบเทียบกับแผ่นที่ 2 ในขณะที่ตกลงสู่พื้นดิน

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. Motion (physics) - https://en.wikipedia.org/wiki/Motion_(physics) [2017, February 2].

สมาชิกที่ใช้งานอยู่ขณะนี้ คน