PANYA SOCIETY
การเคลื่อนที่แนวตรง
สรุปเนื้อหาที่สำคัญ
เดินทางมาสู่บทที่ 2 ของฟิสิกส์ ม. 4 เทอม 1 “การเคลื่อนที่แนวตรง” ซึ่งนับว่าเป็นบทสำคัญอย่างยิ่ง เพราะเป็นพื้นฐานที่สำคัญในการเรียนบทต่อ ๆ ไป ในวิชาฟิสิกส์ ม. ปลาย และในสถิติข้อสอบ TCAS สัดส่วนการออกข้อสอบบทนี้ในปีที่ผ่าน ๆ มา ของข้อสอบ 9 วิชาสามัญ พบความถี่ในการออกข้อสอบโดยเฉลี่ยประมาณ 1 ข้อในทุกปี
นับว่าบทเรียนฟิสิกส์ ม.4 เทอม 1 เรื่อง “การเคลื่อนที่แนวตรง” มีความสำคัญอย่างยิ่งที่น้อง ๆ จะต้องทำความเข้าใจเนื้อหาโดยละเอียด และอัดพื้นฐานของบทนี้ให้แน่น เพื่อพร้อมรับมือกับการทำข้อสอบที่มีความหลากหลาย และควรฝึกทำโจทย์ที่ประยุกต์หลายบทเข้าไว้ด้วยกันที่มีเนื้อหาร่วมกับบทนี้
อย่างที่กล่าวข้างต้น การเคลื่อนที่แนวตรง ออกข้อสอบทุกปี ดังนั้น น้อง ๆ ก็ควรใช้เป็นข้อที่ทำคะแนนอย่างยิ่ง เพื่อให้การอ่านหนังสือเตรียมสอบเข้ามหาวิทยาลัยคุ้มค่าที่สุด
การเคลื่อนที่แนวตรง มีหน่วยย่อย ดังนี้
- การกระจัด ความเร็ว และความเร่ง
- กราฟของการเคลื่อนที่
- เครื่องเคาะสัญญาณเวลา
- การเคลื่อนที่แนวตรงที่มีความเร่งคงตัว
- การเคลื่อนที่แนวดิ่ง
การกระจัด ความเร็ว และความเร่ง
การเคลื่อนที่แนวตรง (1 มิติ)
เป็นการเคลื่อนที่ของวัตถุตามแนวเส้นตรง มีปริมาณที่เกี่ยวข้องมีดังนี้
ตำแหน่ง
คือ จุดที่วัตถุวางอยู่ ตำแหน่งที่เปลี่ยนแปลงจากการเคลื่อนที่จะบอกได้ด้วยการกำหนดจุดอ้างอิงและนำตำแหน่งของวัตถุเทียบกับจุดอ้างอิง
เช่น บ้านอยู่ห่างจากโรงเรียน 8 km (โรงเรียนคือจุดอ้างอิง) เป็นต้น
ระยะทาง (s)
คือ ความยาวของเส้นทาง (เส้นทางวัตถุที่เคลื่อนที่ไป) จากจุดเริ่มต้นถึงจุดสิ้นสุด
เป็นปริมาณสเกลาร์ หน่วย เมตร (m)
การกระจัด (เวกเตอร์ s)
คือ เวกเตอร์ที่ลากจากจุดเริ่มต้นถึงจุดสิ้นสุดของการเคลื่อนที่
เป็นปริมาณเวกเตอร์ หน่วย เมตร (m)
ระยะทาง = ขนาดของการกระจัด เมื่อเดินทางเป็นเส้นตรงทิศเดียว
ระยะทาง > ขนาดของการกระจัด เมื่อมีการกลับทิศ
จะได้ ระยะทาง ≥ ขนาดของการกระจัด เสมอ
อัตราเร็ว (v)
คือ ระยะทางที่วัตถุเคลื่อนที่ได้ในหนึ่งหน่วยเวลา = ระยะทาง/เวลา
หน่วย เมตรต่อวินาที (m/s)
ความเร็ว (เวกเตอร์ v)
คือ การกระจัดที่วัตถุเคลื่อนที่ได้ในหนึ่งหน่วยเวลา = การกระจัด/เวลา
หน่วย เมตรต่อวินาที (m/s)
ความเร่ง (เวกเตอร์ a)
คือ ความเร็วที่เปลี่ยนไปในหนึ่งหน่วยเวลา = ความเร็ว/เวลา
หน่วย เมตรต่อวินาที2 (m/s2)
กราฟของการเคลื่อนที่
กราฟระหว่างการกระจัดและเวลา (s-t)
- ความชันของกราฟ s-t คือ ความเร็ว
กราฟระหว่างความเร็วและเวลา (v-t)
- พื้นที่ใต้กราฟของกราฟ v-t คือ การกระจัด (s)
- ความชันของกราฟ v-t คือ ความเร่ง (a)
กราฟระหว่างความเร่งและเวลา (a-t)
- พื้นที่ใต้กราฟของกราฟ a-t คือ ความเร็ว (v)
เครื่องเคาะสัญญาณเวลา
เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ศึกษาการเคลื่อนที่ของวัตถุ โดยผูกกระดาษไว้กับวัตถุแล้วสอดกระดาษเข้าไปในเครื่องเคาะสัญญาณเวลา แล้วให้วัตถุเคลื่อนที่ไป โดยส่วนมากเครื่องเคาะสัญญาณเวลาจะเคาะ 50 ครั้งต่อวินาที ดังนั้น เวลาระหว่างจุดเคาะ 2 จุดที่อยู่ติดกันจะเท่ากับ 1/50 วินาที
ซึ่งจะสามารถหาอัตราเร็ว และอัตราเร่งได้ ดังนี้
การเคลื่อนที่แนวตรงที่มีความเร่งคงตัว
กรณีไม่มีความเร่ง (a = 0)
จะมีความสัมพันธ์ระหว่าง การกระจัด ความเร็ว และเวลา คือ
การไม่มีความเร่ง โจทย์อาจใช้คำว่า มีความเร็วคงที่ หรือมีความเร็วคงตัวก็ได้
กรณีมีความเร่งคงตัวและความเร่งไม่เป็นศูนย์ (a คงที่ ≠ 0)
สูตรที่ใช้คำนวณการเคลื่อนที่แนวตรงที่มีความเร่งคงตัว จะมี 5 สูตร คือ
การใช้สูตรทั้ง 5 สูตรนี้ จะต้องรู้ค่าของตัวแปรในสูตรอย่างน้อย 3 ตัว เพื่อหาค่าของอีก 1 ตัวแปรที่เหลือ และเนื่องจากมีปริมาณเวกเตอร์อยู่ในสมการจึงต้องกำหนดทิศที่เป็นบวกด้วย ปริมาณใดมีทิศตรงข้ามกับทิศที่เป็นบวก ต้องแทนค่าตัวแปรเป็นค่าลบ (ในสูตรไม่ได้เขียนเครื่องหมายเวกเตอร์ไว้ เพื่อให้อ่านง่าย)
การเคลื่อนที่แนวดิ่ง
การเคลื่อนที่แนวดิ่ง คือ การเคลื่อนที่แนวตรงที่มีความเร่งเท่ากับ = g (ความเร่งโน้มถ่วง)
โดย g มีค่าประมาณ 9.8 m/s2 ≈ 10 m/s2
ซึ่งการเคลื่อนที่แนวดิ่ง สามารถใช้สูตรการเคลื่อนที่แนวตรงที่มีความเร่งคงตัว 5 สูตรได้ คือ
พิจารณาการโยนลูกบอลขึ้นไปในอากาศในแนวดิ่ง
คุยกันท้ายบท
จะเห็นได้ว่า “การเคลื่อนที่แนวตรง” ในฟิสิกส์ ม.4 เทอม 1 เป็นพื้นฐานในการเรียนวิชาฟิสิกส์ ซึ่งถ้าน้องคนไหน ไม่มีความรู้ความเข้าใจที่แท้จริงก็จะยิ่งสร้างปมปัญหาต่อมาถึงบทถัดไป ดังนั้น ควรทบทวน “การเคลื่อนที่แนวตรง” ให้คล่องที่สุด
ที่สำคัญคือ อย่าลืมฝึกทำโจทย์บ่อย ๆ และใช้เวลาว่างบนหน้าเว็บไซต์ของ Panya Society ลองฝึกทำโจทย์ที่พี่ให้ไว้ หรือเข้าไปชมตัวอย่างวิดีโอการสอนต่าง ๆ พร้อมคิดคำนวณตามไปด้วย เพื่อให้ได้ประโยชน์จากการทบทวนความรู้ครับ แล้วพบกันในบทต่อไป เข้มข้นยิ่งขึ้นกับ “แรงและกฎการเคลื่อนที่” มีรูปแบบการคิดแบบใหม่ สนุกแน่นอนครับผม 🙂
พี่หวังว่า น้อง ๆ จะสนุกกับการเรียนฟิสิกส์ ม.4 เทอม 1 ไปตลอดทั้งเทอม ขอให้น้อง ๆ ประสบความสำเร็จในการเรียน ได้เกรดดังหวัง คะแนนปังทุกคนเลยครับ แวะไปชมเนื้อหาบทต่อไปของฟิสิกส์ ม.4 เทอม 1 กันด้วยนะ…อย่าเทพี่แชร์กลางทางนะครับ
- ปัจจุบันทำงานในบริษัท Start-up ด้านเทคโนโลยีหลายแห่ง
- อดีตเหรียญทองฟิสิกส์โอลิมปิก
- เคยทำงานที่บริษัท Oracle สหรัฐอเมริกา ซึ่งเป็นบริษัทซอฟต์แวร์ระดับ Top 5 ของโลก
- ผู้ร่วมก่อตั้งเว็บไซต์เด็กดีดอทคอม
