แรงตึงเชือกและแรงตั้งฉาก ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 2 วิชาวิทยาศาสตร์

เวลาเพื่อน ๆ เรียนฟิสิกส์ คุณครูมักพูดถึงเรื่องแรงต่าง ๆ มากมาย ซึ่งถือว่าเป็นเรื่องที่เข้าใจยากเชียวล่ะ วันนี้ StartDee จึงอยากพูดเรื่องแรงตั้งฉากและแรงตึงเชือกแบบง่าย ๆ เพื่อปูพื้นฐานความเข้าใจให้กับเพื่อน ๆ กันก่อน

สำหรับเพื่อน ๆ ที่อ่านเรื่องนี้จบแล้ว สามารถดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน StartDee มาลองหัดทำโจทย์กันได้ คลิกที่แบนเนอร์ด้านล่างได้เลย

แรงตั้งฉากคืออะไร (, normal force)

แรงตั้งฉาก คือแรงปฏิกิริยาที่พื้นผิวกระทำต่อวัตถุ มีทิศทางการกระทำตั้งฉากกับบริเวณผิวสัมผัสของพื้นผิว มีหน่วยเป็นนิวตัน

ในกรณีของวัตถุที่วางอยู่บนพื้นราบ แรง กับแรง mg ไม่ใช่แรงคู่ปฏิกิริยากัน โดยแรง คือแรงตั้งฉากที่พื้นกระทำต่อวัตถุ ดังนั้นแรง กระทำต่อวัตถุ คือแรงดึงดูดที่โลกกระทำต่อวัตถุ จึงเป็นแรงที่กระทำต่อวัตถุเช่นกัน ดังนั้น แรงทั้งสองกระทำต่อวัตถุก่อนเดียวกัน จึงไม่ใช่แรงคู่ปฏิกิริยากันตามกฏการเคลื่อนที่ข้อที่สามของนิวตัน

แรงตึงเชือก () คืออะไร

เชือกเป็นอุปกรณ์หนึ่งที่ใช้ในการส่งผ่านแรงจากปลายฝั่งหนึ่ง ไปยังอีกฝั่งหนึ่ง โดยแรงตึงเชือก เกิดจากความตึงของเชือกที่ถูกดึง โดยที่ขนาดของแรงตึงเชือกมีค่าเท่ากับขนาดของแรงที่ใช้ดึง มีหน่วยเป็นนิวตัน

หลักการของแรงตึงเชือก

1. เชือกเส้นเดียวกัน ขนาดของแรงตึงเชือกย่อมเท่ากัน
2. แรงตึงเชือกมีทิศพุ่งออกจากจุดที่เราพิจารณา หรือมีทิศพุ่งออกจากวัตถุที่เชือกนั้นดึง
3. รอกลื่นทำให้เชือกเปลี่ยนทิศทางเท่านั้น ไม่มีผลต่อขนาดของแรงตึงเชือก

เราขออธิบายให้เพื่อน ๆ เข้าใจหลักการของแรงตึงเชือกมากขึ้น ด้วยระบบมวล 3 ก้อนที่ผูกติดด้วยเชือก 2 เส้น (รูปที่ 1)  ทิศทางของแรงตึงเชือก พุ่งออกไปตามวัตถุแต่ละก้อนไปตามแนวความยาวของเส้นเชือก (รูปที่ 2)โดยที่วัตถุที่ถูกผูกด้วยเชือกเส้นเดียวกัน จะมีขนาดของแรงตึงเชือกเท่ากัน ซึ่งสามารถเขียนแผนภาพของแรงที่กระทำต่อวัตถุแต่ละก้อนได้ตามรูปด้านล่างนี้เลย (รูปที่ 3)

รูปที่ 1 แสดงระบบมวล 3 ก้อน

รูปที่ 2 แสดงทิศทางของแรงตึงเชือก

รูปที่ 3 แผนภาพของแรงที่กระทำต่อวัตถุแต่ละก้อน

เรียนเรื่องนี้จบแล้ว เพื่อน ๆ สามารถเรียนฟิสิกส์ต่อกันได้อีกเพียบเลยนะ มีบทเรียนเรื่องการคิดค่าไฟฟ้า กระแสไฟฟ้า และสนามไฟฟ้าและไฟฟ้าสถิต รออยู่ ไปอ่านกันเลยจ้ะ

ขอบคุณข้อมูลจาก :

1. ชานน ไตรธนาภัทร์ (ครูเซ้นต์)
2. ปราณี หรรษคุณาชัย (ครูปลา)