|
5 แรงโน้มถ่วง Gravity |
|
การตกอย่างอิสระ เมื่อแรงที่กระทำต่อวัตถุที่กำลังตกมีเพียงแค่แรงโน้มถ่วงเพียงแรงเดียว เราถือว่าวัตถุนั้นมี การ ตกอย่างอิสระ ( Free Fall ) วัตถุที่ตกอย่างอิสระจะมีความเร่งในขณะที่ตกลงมา ทำไมจึงเป็นเช่นนั้น ก็เพราะว่าการตกอย่างอิสระ แรงโน้มถ่วงเป็นแรงที่ไม่สมดุล และแรงที่ไม่สมดุลจะทำให้วัตถุมีความเร่ง นักเรียนใช้แรงเสียดทานเพื่ออธิบายว่าเหตุใดหนังสือจึงหยุดนิ่งเมื่อถูกผลัก แต่ทำไมหนังสือเล่มเดียวกันนี้จึงหล่นลงสู่พื้นเมื่อนักเรียนปล่อยจากมือ นิวตันได้อธิบายว่ามีแรงแรงหนึ่งที่กระทำต่อวัตถุเพื่อดึงวัตถุให้ตกสู่ใจกลางโลก และเรียกแรงนี้ว่า แรงโน้มถ่วง ( Gravity ) แรงโน้มถ่วง คือ แรงดึงดูดวัตถุทุกชนิดเข้าสู่โลก วัตถุมีความเร่งเท่าไรในการตกอย่างอิสระ ที่บริเวณใก้ลกับพื้นผิวโลก ความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงมีค่าเท่ากับ 9.8 เมตรต่อวินาทีกำลังสอง หมายความว่าในทุกวินาทีที่วัตถุตก วัตถุจะมีความเร็วเพิ่มขึ้น 9.8 เมตรต่อวินาที สมมติว่าวัตถุตกลงมาจากตึก วัตถุจะมีความเร็วเริ่มต้นเท่ากับ 0 เมตรต่อวินาที หลังจากวินาทีแรกผ่านไปวัตุจะมีความเร็ว 9.8 เมตรต่อวินาที หลังจากผ่านไป 2 วินาทีความเร็วจะเป็น 19.6 เมตรต่อวินาที ( 9.8 เมตรต่อวินาที + 9.8 เมตรต่อวินาที ) และเมื่อเวลาผ่านไป 3 วินาที ความเร็วจะเป็น 29.4 เมตรต่อวินาที ความเร็วจะเพิ่มขึ้นตลอดเวลาที่วัตถุตก น้ำหนัก
แรงโน้มถ่วงที่กระทำต่อคนหรือวัตถุใด ๆ บนพื้นผิวโลก
คือ น้ำหนัก ( Weight ) เมื่อนักเรียนยืนบนเครื่องชั่งน้ำหนัก
นั่นคือนักเรียนกำลังวัดแรงที่โลกดึงดูดนักเรียนอยู่ อย่าสับสนกับคำว่าน้ำหนักกับมวล
น้ำหนักเป็นค่าของแรงโน้มถ่วงที่กระทำต่อวัตถุ ส่วนมวลเป็นค่าที่บอกปริมาณของสสารที่มีอยู่ในวัตถุ การเคลื่อนที่แบบโปรเจกไตล์
นอกจากการปล่อยวัตถุให้ตกลงมาตรง ๆ แล้ว จะเกิดอะไรขึ้นถ้านักเรียนขว้างลูกบอลออกไปในแนวระดับ
วัตถุที่ถูกขว้างออกไปนี้เรียกว่า โปรเจกไตล์
( Projectile ) แล้วโปรเจกไตล์นี้จะตกลงสู่พื้นพร้อมกับวัตถุที่ตกลงมาตรง
ๆ หรือไม่ นักเรียนเชื่อหรือไม่ว่าวัตถุทุกชิ้นมีความเร่งใน การตกอย่างอิสระเท่ากัน โดยไม่ขึ้นอยู่กับมวลของวัตถุ ให้นักเรียนพิจารณาจากรูปจำลอง เมื่อปล่อยส้มและแตงโมที่มีมวลต่างกันให้ตกลงสู่พื้น ส้มและแตงโมจะตกถึงพื้นพร้อมกันโดยไม่ขึ้นกับมวล
|