วิชาวิทยาศาสตร์: บทที่3

2.วิทยาศาสตร์

แรง (Force) หมายถึง สิ่งที่ไปกระทำต่อวัตถุ แล้วทำให้วัตถุนั้นเกิดการเปลี่ยนแปลงสภาพของวัตถุ เช่น เปลี่ยนทิศทางการเคลื่อนที่ เปลี่ยนขนาดของอัตราเร็ว หรือเปลี่ยนขนาด รูปร่างของวัตถุ
แรง มีหน่วย เป็น นิวตัน (N) (เป็นการให้เกียรติแก่เซอร์ไอแซค นิวตัน ผู้ค้นพบแรงโน้มถ่วงของโลก) แรง เป็น ปริมาณเวกเตอร์ ซึ่งมีขนาดและทิศทาง
นอกจากนี้ นิวตันยังได้อธิบายเกี่ยวกับแรงไว้เป็น กฎต่างๆ 3 ข้อ คือ
กฎข้อ 1 “วัตถุจะรักษาสภาพอยู่นิ่งหรือสภาพเคลื่อนที่อย่างสม่ำเสมอในแนวเส้นตรง นอกจากจะมีแรงลัพธ์ที่ค่าไม่เป็นศูนย์
มากระทำ”
กฎข้อ 2 “เมื่อมีแรงลัพธ์ซึ่งมีขนาดไม่เป็นศูนย์มากระทำต่อวัตถุ จะทำให้วัตถุเกิดความเร่งในทิศเดียวกับ แรงลัพธ์ที่มากระทำและขนาดของความเร่งนี้จะแปลผันตรงกับขนาดของแรงลัพธ์และแปลผกผันกับมวลของวัตถุ
กฎข้อ 3 “ทุกแรงกิริยาจะต้องมีแรงปฏิกิริยาที่มีขนาดเท่ากันและทิศทางตรงข้ามเสมอ”
ชนิดของแรง
แบ่งออกเป็น 2 ประเภทใหญ่ คือ
1. แรงในธรรมชาติ หมายถึง แรงที่เกิดขึ้นเองโดยธรรมชาติ เราไม่สามารถอธิบายได้ว่าเพราะเหตุใดจึงเกิดแรงเหล่านี้ขึ้น แต่เรารู้ว่ามีแรงเกิดขึ้นเพราะสามารถทดลองให้เห็นจริงได้
แรงในธรรมชาติจะแบ่งออกเป็นชนิดต่างๆได้ 4 แรง คือ
1.1 แรงโน้มถ่วงของโลก (Gravitation Force) เป็นแรงที่ใกล้ตัวเราที่สุด ทำให้เราไม่หลุดออกไปแล้วอยู่อย่างอิสระเหมือนอยู่ในอวกาศ นิวตัน อธิบายโดยใช้กฎแรงดึงดูดระหว่างมวล คือ “วัตถุ 2 วัตถุที่อยู่ห่างกันจะเกิดแรงดึงดูดซึ่งกันและกัน โดยขนาดของแรงจะแปรผันตรงกับขนาดของมวลทั้ง 2 และแปรผกผันกับระยะห่างระหว่างมวลทั้ง 2 ยกกำลังสอง ”
1.2 แรงแม่เหล็ก ( Magnetic Force) เป็นแรงที่เกิดขึ้นจากแท่งแม่เหล็ก ซึ่งทำจากแร่ แมกนีไทต์ (Magnetite) เป็น ออกไซด์ของเหล็กมีสูตรทางเคมี ว่า Fe3O4 แร่ดังกล่าวนี้มีคุณสมบัติที่ทำให้เกิดแรงขึ้นเองตามธรรมชาติ ดังนี้
1.2.1 เกิดแรงดูดและผลักกับสารบางชนิด แท่งแม่เหล็กธรรมชาติจะเกิดแรงดึงดูดและผลักกับสารต่างๆ ซึ่งเรียกสารต่างๆนี้รวมกันว่า สารแม่เหล็ก (Magnetic Substance) โดยสารแม่เหล็กจะแบ่งออกเป็น 3 ชนิด คือ
* Ferromagnetic Substance เป็นสารที่แม่เหล็กเกิดแรงดูดอย่างรุนแรงหรือมีแรงแม่
เหล็กกระทำต่อสารประเภทนี้มาก เช่น เหล็กนิกเกิล โคบอลต์
* Paramagnetic Substance เป็นสารที่แม่เหล็กเกิดแรงดูดอย่างอ่อนๆไม่เหมือนชนิดแรง เช่น อะลูมิเนียม แพลทินัม แมงกานีส ออกซิเจน
* Diamagnetic Substance เป็นสารที่แม่เหล็กเกิดแรงผลักต่อสารเหล่านี้ เช่น ฟอสฟอรัส บิสมัท แอนติโมนี
1.2.2 เกิดแรงดูดและผลักกับแท่งแม่เหล็กด้วยกัน ถ้านำแท่งแม่เหล็ก 2 แท่ง เข้ามาใกล้
กัน แท่งแม่เหล็กทั้ง 2 จะเกิดแรงดึงดูดกัน และผลักกัน ถ้านำด้านที่มีขั้วเดียวกันมาใกล้กันจะเกิดแรงผลักกัน แต่ถ้านำด้านที่มีขั้วต่างกันมาใกล้กันจะเกิดแรงดึงดูดกัน
1.2.3 เกิดแรงกระทำต่อสนามแม่เหล็กโลก โลกเปรียบเสมือนมีแท่งแม่เหล็กขนาดใหญ่วางอยู่ในแนวเหนือ ใต้ของโลก โดยขั้วโลกเหนือจะเป็นขั้วใต้ของแม่เหล็ก และขั้วโลกใต้จะเป็นขั้วเหนือของแม่เหล็ก
1.2.4 แรงแม่เหล็กที่กระทำต่อประจุไฟฟ้าที่วิ่งเข้าไปในสนามแม่เหล็ก รอบๆแท่งแม่เหล็กจะมีสนาม
แม่เหล็กเกิดขึ้น ซึ่งสนามแม่เหล็กที่เกิดขึ้นจะแสดงทิศทางของแรงแม่เหล็กที่กระทำต่อสารแม่เหล็ก
1.3 แรงไฟฟ้า ( Electromagnetic Force) เป็นแรงที่กระทำต่อวัตถุไฟฟ้าด้วยกัน ซึ่งจะมีทั้งแรงผลักและแรงดูดกัน ผู้ค้นพบประจุไฟฟ้าครั้งแรก คือ นายทาลัส (Thales)
ในปัจจุบันพบว่าประจุที่เกิดขึ้นแบ่งออกเป็น 2 ชนิด คือ
1. ประจุบวก (Positive Charge) เป็นประจุที่อยู่บนอนุภาค “โปรตอน” ซึ่งเป็นอนุภาคเล็กๆที่อยู่ในนิวเคลียสของธาตุ โปรตอนแต่ละตัวจะมีจำนวนประจุ อยู่ 1.6 x 10-19 C
2. ประจุลบ (Negative Charge) เป็นประจุที่อยู่บนอนุภาค “อิเล็กตรอน” ที่เป็นอนุภาคที่เล็กที่สุดในอะตอม และวิ่งเป็นวงกลมรอบๆนิวเคลียสของอะตอมของธาตุ อิเล็กตรอน 1 ตัวจะมีจำนวนประจุเท่ากับโปรตอน 1 ตัว แต่เป็นคนละชนิดกัน
แรงผลักและแรงดูดจะทำให้วัตถุที่มีประจุเคลื่อนที่แยกออกจากกันหรือเคลื่อนที่เข้าหากัน ถ้าประจุบวกและลบเคลื่อนที่เข้าหากันพบกันจะรวมกัน ทำให้เป็นกลางทางไฟฟ้า
1.4 แรงนิวเคลียร์ ( Nuclear Force) เมื่อประจุชนิดเดียวกัน 2 ประจุจะต้องอยู่ร่วมกัน ต้องมีแรงมากระทำต่อประจุทั้งสอง เพื่อให้ประจุทั้ง 2 ไม่แยกออกจากกัน เนื่องมาจากแรงผลักของประจุทั้ง 2 แรงที่เกิดขึ้นนี้เรียกว่า “แรงนิวเคลียร์” เพราะเป็นแรงที่เกิดขึ้นบริเวณนิวเคลียสของธาตุ
ในนิวเคลียสของธาตุจะประกอบด้วยอนุภาค 2 ชนิด คือ โปรตอนมีประจุบวก และนิวตรอนเป็นกลาง อนุภาคทั้ง 2 จะติดกันเป็นทรงกลมอยู่ตรงกลางของอะตอมโปรตอนที่อยู่ร่วมกันจะถูกแรงนิวเคลียร์ยึดเหนี่ยวไว้ โดยแรงที่ยึดเหนี่ยวภายในนิวเคลียสจะไม่ได้อยู่ในรูปของแรงแต่อยู่ในรูปของพลังงาน เรียกว่า “พลังงานยึดเหนี่ยว” (Binding Energy) ค่าของพลังงานจะหาได้จากทฤษฎีของ ไอสไตน์ ว่า E = mC2
โดยที่มวลจะหายไปกลายเป็นพลังงาน ภายในนิวเคลียสจะมีมวลส่วนหนึ่งหายไปกลายเป็นพลังงานยึดเหนี่ยว
2. แรงที่เกิดจากการกระทำของสิ่งต่างๆ
แรงที่เกิดจากการกระทำของสิ่งต่างๆ ที่ไปกระทำต่อวัตถุมีอยู่มากหลายชนิดแต่ละแรงที่เกิดขึ้น
จะเป็นผลจากสิ่งที่ไปกระทำต่อวัตถุแตกต่างกัน ซึ่งแรงที่สำคัญๆมีดังนี้
2.1 แรงตึงเชือก (Tension)
2.2 แรงเสียดทาน (Friction Force)
2.3 แรงจากสปริง (Elastic Force)
2.4 แรงหนีศูนย์กลาง

รูปภาพ

วิดีโอ

http://www.youtube.com/watch?v=IMzNpAHWfpU

About these ads

วิชาวิทยาศาสตร์

หน้าเว็บ

บทที่3

ไม่มีความคิดเห็น:

แสดงความคิดเห็น