แรงและแรงลัพธ์

แรง (Force) หมายถึง สิ่งที่สามารถทำให้วัตถุเปลี่ยนสภาพการเคลื่อนที่ได้ เช่น ทำให้วัตถุที่อยู่นิ่งเคลื่อนที่ วัตถุที่เคลื่อนที่อยู่เคลื่อนที่เร็วหรือช้าลง ทำให้วัตถุเปลี่ยนทิศทาง รวมทั้งทำให้วัตถุเปลี่ยนรูปร่างหรือขนาดได้ 
ปริมาณทางฟิสิกส์ มี 2 ชนิด คือ

• ปริมาณเวกเตอร์ (vector quality) หมายถึง ปริมาณที่มีทั้งขนาดและทิศทาง

• ปริมาณสเกลาร์ (scalar quality) หมายถึง ปริมาณที่มีแต่ขนาดอย่างเดียว ไม่มีทิศทาง

แรงเป็นปริมาณเวกเตอร์ เนื่องจากมีทั้้งขนาดและทิศทาง สัญลักษณ์ของแรงคือ F หน่วยของแรง คือนิวตัน (N) เช่น แรง 1 นิวตัน หมายความว่า ขนาดของแรงที่ทำให้มวล 1 กิโลกรัม เคลื่อนที่ตามแนวแรงด้วยความเร็วที่เปลี่ยนไป 1 เมตรต่อวินาที

ปริมาณเวกเตอร์

1. สัญลักษณ์ของปริมาณเวกเตอร์ ขนาดและทิศทางของปริมาณเวกเตอร์จะแสดงด้วย
ลูกศร โดยขนาดแทนด้วยความยาวของลูกศรและทิศทางแทนด้วยทิศทางของหัวลูกศร อย่างการเขียนเวกเตอร์ของแรงจะใช้ความยาวของส่วนเส้นตรงแทนขนาดของแรงและหัวลูกศรแสดงทิศทางของแรง

 

2. เวกเตอร์ที่เท่ากัน เมื่อมีขนาดเท่ากันและทิศทางไปทางเดียวกัน เวกเตอร์จะเท่ากัน

 

3. เวกเตอร์ตรงข้ามกัน เวกเตอร์ 2 เวกเตอร์จะตรงข้ามกัน เมื่อเวกเตอร์มีขนาดเท่ากัน แต่มีทิศทางตรงข้ามกัน

 

การหาผลลัพธ์ของแรงหลายแรง
การหาผลลัพธ์ของแรงมาจากการรวมแรงหลายแรงให้เป็นแรงเดียว มีหลายวิธี ดังนี้

1. การวาดรูปแบบหางต่อหัว โดยนำหางของแรงที่ 2 ไปต่อหัวลูกศรของแรงแรก และนำหางของแรงที่ 3 ไปต่อหัวแรงที่ 2 ทำเช่นนี้ไปเรื่อยๆ จนครบทุกแรง จะได้แรงลัพธ์ นั่นคือแรงที่ลากจากหางของแรงแรกไปที่หัวของแรงสุดท้าย

 

2. การคำนวณ

• เมื่อแรง 2 แรงสวนทางกัน แรงลัพธ์มีขนาดเท่ากับผลต่างของแรงทั้งสอง และทิศทางของแรงลัพธ์ไปทางแรงที่มีขนาดมาก

 

• เมื่อแรง 2 แรงไปในทางเดียวกัน ให้นำแรงทั้ง 2 มาบวกกันจะได้ขนาดของแรงลัพธ์ ส่วนทิศทางของแรงลัพธ์ก็ไปทิศทางเดียวกับแรงทั้งสอง

 

• เมื่อมีแรงหลาย ๆแรงมากระทำกับวัตถุ หาได้โดยวิธีการแตกแรงเข้าสู่แกนตั้งฉาก

 

ผลของแรงลัพธ์ต่อการเคลื่อนที่ของวัตถุ

เมื่อมีแรงมากระทำต่อวัตถุจะทำให้วัตถุเปลี่ยนแปลงตำแหน่ง ความเร็ว รวมทั้งรูปร่างและขนาด และถ้ามีแรงมากระทำมาก ก็จะทำให้การเปลี่ยนแปลงของวัตถุมากด้วย ซึ่งแรงที่กระทำในทิศทางเดียวกับการเคลื่อนที่จะทำให้วัตถุมีความเร็วเพิ่มขึ้น ส่วนแรงที่กระทำในทิศทางตรงข้ามกับการเคลื่อนที่จะทำให้วัตถุมีความเร็วลดลง

สรุปสาระสำคัญ

• สิ่งที่สามารถทำให้วัตถุเคลื่อนที่ได้ เรียกว่า แรง

• แรงเป็นปริมาณเวกเตอร์ที่มีทั้งขนาดและทิศทาง โดยสามารถหาแรงลัพธ์ได้จากการวาดและคำนวณ