การเคลื่อนที่แนวตรง
การเคลื่อนที่แนวตรงของวัตถุ เป็นการเคลื่อนที่ที่ไม่เปลี่ยนทิศทาง เช่น การเคลื่อนที่ของลูกมะพร้าวเมื่อตกจากต้นสู่พื้นดิน การเคลื่อนที่ของรถยนต์บนถนนตรง การเคลื่อนที่ของนักกีฬาว่ายน้ำในลู่ของสระ เป็นต้น
ปริมาตรต่างๆที่เกี่ยวกับการเคลื่อนที่ในแนวตรงมีความเกี่ยวข้องกันอย่างไร
ในขณะที่รถยนต์เริ่มเคลื่อนที่บนถนนตรง คนขับจะเหยียบคันเร่งทำให้รถเคลื่อนที่เร็วขึ้น ถ้าสังเกตที่เข็มวัดอัตราเร็วบนหน้าปัดของรถ จะพบว่าเข็มเบนมากขึ้น แสดงว่ารถเคลื่อนที่ด้วย อัตราเร็ว (speed) เพิ่มขึ้น และถ้าพิจารณาทิสของการเคลื่อนที่ด้วย ความเร็ว (velocity) เพิ่มขึ้น
เมื่ออ่านค่าจากเข็มชี้อัตราเร็วของรถที่กำลังเคลื่อนที่ในภาพ ขณะนี้รถเคลื่อนที่ด้วยอัตราเร็ว 80 กิโลเมตรต่อชั่วโมงหรือเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 80 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ไปทางทิศใต้ หากความเร็วของรถเปลี่ยนแปลง กล่าวได้ว่ารถเคลื่อนที่ด้วยความเร่ง (acceleration) การเข้าใจปริมาณต่างๆที่เกี่ยวกับการเคลื่อนที่ จะทำให้มีความปลอดภัยมากขึ้นในการขับขี่ยวดยานพาหนะ และนำไปใช้ประโยชน์ด้านต่างๆได้
การเคลื่อนที่เกี่ยวข้องกับปริมาณอะไรบ้าง การเคลื่อนที่ของวัตถุต่างๆ มีอัตราเร็วเท่ากันตลอดการเคลื่อนที่หรือไม่ และจะสามารถวัดได้อย่างไร
1.1.1 อัตราเร็วและความเร็ว
ถ้านักเรียนสังเกตนักวิ่งหรือนักว่ายน้ำ เมื่อเคลื่อนที่ออกจากจุดเริ่มต้นจะมีอัตราเร็วไม่มากนัก และเพิ่มอัตราเร็วขึ้นในช่วงเวลาต่อมา แสดงว่าการเคลื่อนที่มีอัตราเร็วไม่เท่ากันตลอดระยะทาง จึงนิยมบอกเป็น อัตราเร็วเฉลี่ย ซึ่งหาได้จากอัตราส่วนระหว่างระยะทางที่เคลื่อนที่ได้กับช่วงเวลาที่ใช้ในการเคลื่อนที่
ภาพ 1.1 หอยทาก นักวิ่ง รถยนต์และเสือชีต้า มีอัตราเร็วเฉลี่ยต่างกัน
นักเรียนจะศึกษาและหาอัตราเร็วเฉลี่ยได้จากกิจกรรมต่อไปนี้
กิจกรรม 1.1 การหาอัตราเร็วเฉลี่ย
ภาพการจัดอุปกรณ์
1. ต่อเครื่องเคาะสัญญาณเวลาเข้ากับหม้อแปลงโวลต่ำที่มีความต่างศักย์ไฟฟ้า 4-6 โวลต์ สอแถบกระดาษผ่านใต้กระดาษคาร์บอนของเครื่องเคาะสัญญาณเวลา ติดแถบกระดาษกับรถทดลอง เปิดสวิตซ์หม้อแปลงโวลต์ต่ำแล้วผลักรถทดลองให้แถบกระดาษเคลื่อนที่ ผ่านคันเคาะของเครื่องเคาะสัญญาณเวลาเลือกจุดเริ่มต้นและจุดสุดท้ายบนแถบกระดาษที่สามารถวัดระยะทางได้สะดวก
2. นำข้อมูลมาอภิปรายในประเด็นต่อไปนี้
- ระยะทางระหว่างจุดเริ่มต้นและจุดสุดท้ายเป็นเท่าใด และมีกี่ช่วงจุด
- ช่วงเวลาระหว่างจุดเริ่มต้นและจุดสุดท้ายเป็นเท่าใด
- อัตราเร็วเฉลี่ยของการเคลื่อนที่ในช่วงดังกล่าวเป็นเท่าใด
3. สรุปและนำเสนอผลการศึกษา
เครื่องเคาะสัญญาณเวลา (ticker timer)
เครื่องเคาะสัญญาณเวลาเป็นอุปกรณ์ ที่ใช้หาอัตราเร็วของวัตถุ เมื่อต่อเครื่องเคาะสัญญาณเวลาเข้ากับความต่างศักย์ไฟฟ้า 4-6 โวลต์ของหม้อแปลงโวลต์ต่ำ จะทำให้คันเคาะสั่นด้วยความถี่ของไฟฟ้ากระแสสลับที่ใช้ คือ 50 ครั้งต่อวินาที เมื่อดึงแถบกระดาษที่สอดใต้กระดาษคาร์บอน จะทำให้เกิดจุดต่างๆเรียงกันบนแถบกระดาษ จุดเหล่านี้ช่วยให้ทราบระยะทางและเวลาที่ใช้ในการเคลื่อนที่ เพราะเวลาระหว่างจุด 2 จุด ที่เรียงกันเท่ากับ 1/50 วินาที ข้อมูลเวลาและระยะทางช่วยให้วิเคราะห์หาอัตราเร็วได้
การเคลื่อนที่แนวตรง
ผู้เขียน
หัวข้อ: [video ] สอนการเคลื่อนที่แนวตรง ฟรี ใน youtube ฟิสิกส์ ม.4 (อ่าน 472 ครั้ง)