การตกอย่างเสรี

การตกอย่างเสรี          การตกอย่างเสรีหมายถึง  สิ่งที่เรียกว่าแรงโน้มถ่วง แรงดึงดูดของโลก การตกอย่างอิสระ และ การเคลื่อนที่แบบโปรเจกไตล์พร้อมกับสูตรคำนวณหาแรงดึงดูดหลาย คนใช้แรงเสียดทานเพื่ออธิบายว่าเพราะอะไรกันน้า…หนังสือจึงหยุดนิ่งเมื่อ ถูกผลัก แต่ว่าทำไมกันหนังสือเล่มเดียวกันนี้จึงหล่นลงสู่พื้นเมื่อนักเรียนปล่อยจาก มือ


ผู้คิดค้นทฤษฎีแรงโน้มถ่วง

             นิวตันได้อธิบายว่ามีแรงแรงหนึ่งที่กระทำต่อ วัตถุเพื่อดึงวัตถุให้ตกสู่ใจกลางโลก และเรียกแรงนี้ว่า “แรงโน้มถ่วง” ฉะนั้นเราจึงสรุปๆได้ดังนี้ว่า แรงโน้มถ่วง คือ “แรงดึงดูดวัตถุทุกชนิดเข้าสู่โลก” นั่นเองครับ

ความเร่งของวัตถุเกี่ยวอะไรกับแรงโน้มถ่วง

              วัตถุ มีความเร่งเท่าไรในการตกอย่างอิสระ ที่บริเวณใกล้กับพื้นผิวโลก 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



การตกแบบอิสระคืออะไร เกี่ยวอะไรกับแรงโน้มถ่วงด้วย

               การ ตกอย่างอิสระ เมื่อแรงที่กระทำต่อวัตถุที่กำลังตกมีเพียงแค่แรงโน้มถ่วงเพียงแรงเดียว เราถือว่าวัตถุนั้นมี “การตกอย่างอิสระ” วัตถุที่ตกอย่างอิสระจะมีความเร่งในขณะที่ตกลงมา ทำไมจึงกันน้า…ถึงเป็นเช่นนั้น ก็เพราะว่าการตกอย่างอิสระ แรงโน้มถ่วงเป็นแรงที่ไม่สมดุล และแรงที่ไม่สมดุลจะทำให้วัตถุมีความเร่ง



               ทุกคนเชื่อหรือไม่ว่าวัตถุทุกชิ้นมีความเร่งใน “การตกอย่างอิสระเท่ากัน” โดยไม่ขึ้นอยู่กับมวลของวัตถุ ให้ทุคนลองพิจารณาความต่อไปนี้ “เมื่อปล่อยส้มและแตงโมที่มีมวลต่างกันให้ตกลงสู่พื้น ส้มและแตงโมจะตกถึงพื้นพร้อมกันโดยไม่ขึ้นกับมวล” จริงหรือไม่ ถ้าว่างๆ ก็ลองทำดู



การเคลื่อนที่แบบโปรเจกไตล์

การเคลื่อนที่แบบโปรเจกไตล์ เกี่ยวอะไรกับการตกแบบอิสระ

                     การ เคลื่อนที่แบบโปรเจกไตล์ นอกจากการปล่อยวัตถุให้ตกลงมาตรง ๆ แล้ว จะเกิดอะไรขึ้นถ้าทุกคนลองขว้างลูกบอลออกไปในแนวระดับ วัตถุที่ถูกขว้างออกไปนี้เรียกว่า โปรเจกไตล์ แล้วโปรเจกไตล์นี้จะตกลงสู่พื้นพร้อมกับวัตถุที่ตกลงมาตรง ๆ หรือไม่ วัตถุที่ถูกปล่อยให้ตกลงมาตรง ๆ กับวัตถุที่ถูกขว้างออกไปในแนวะรดับ ต่างก็ตกลงมาด้วยกันอย่างอิสระ การเคลื่อนที่ในแนวระดับไม่ได้มีผลต่อการตกอย่างอิสระ ดังนั้นวัตถุทั้งสองจะตกถึงพื้นพร้อมกัน



นํ้าหนักเกี่ยวกับแรงโน้มถ่วงด้วยจริงหรือเปล่า

                   น้ำหนัก แรงโน้มถ่วงที่กระทำต่อคนหรือวัตถุใด ๆ บนพื้นผิวโลก คือ “ น้ำหนัก” เช่นชายผู้หนึ่ง ยืนบนเครื่องชั่งน้ำหนัก นั่นคือชายผู้นั้น กำลังวัดแรงที่โลกดึงดูดกับชายคนนั้นอยู่ อย่าสับสนกับคำว่าน้ำหนักกับมวล น้ำหนักเป็นค่าของแรงโน้มถ่วงที่กระทำต่อวัตถุ ส่วนมวลเป็นค่าที่บอกปริมาณของสสารที่มีอยู่ในวัตถุ เนื่องจากน้ำหนักคือแรง เราทุกคนสามารถใช้กฎของนิวตันที่ว่า

แรง = มวล x ความเร่ง


น้ำหนัก = มวล x ความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง

         น้ำหนัก มีหน่วยเป็น นิวตัน มวลมีหน่วยเป็น กิโลกรัม และความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงมีหน่วยเป็น เมตรต่อวินาทีกำลังสอง ดังนั้นคนที่มีมวล 50 กิโลกรัม