สถานการณ์ปัญหา ที่ 3

สถานการณ์ที่ 3

ในปี พ.ศ.2500 นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียได้ส่งดาวเทียม สปุตนิก เป็นดาวเทียมดวงแรกของโลกขึ้นไปโคจรรอบโลก เพื่อสำรวจชั้นบรรยากาศของโลกนับเป็นการก้าวหน้าของวิทยาศาสตร์ในยุคนั้น และนับว่าเป็นการริเริ่มเทคโนโลยีต่างๆในปัจจุบันอย่างมากมาย จบการนำเสนอข่าวช่วงวันนี้ในอดีตเพียงเท่านี้ค่ะ ติดตามข่าวในช่วงต่อไปเวลา 12.00 นาฬิกา

          หลังจบการนำเสนอข่าวเรื่องดาวเทียม ก้านแก้ว จึงเกิดความสงสัยเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของดาวเทียมเมื่ออยู่ในชั้นบรรยากาศจะมีการโคจรอย่างไรจึงถาม คุณพ่อด้วยความสงสัย ก้านแก้ว คุณพ่อค่ะดาวเทียมมีการโคจรในชั้นบรรยากาศของโลกเราอย่างไรคะ แล้วหนูเคยได้ยินเรื่องดาวเทียมค้างฟ้าค่ะ คุณพ่อช่วยอธิบายให้หนูฟังได้ไหมคะ

          ถ้านักเรียนเป็นคุณพ่อของก้านแก้ว นักเรียนจะตอบข้อสงสัยของก้านแก้วว่าอย่างไร

ภารกิจ

1. ให้นักเรียน อธิบายหลักการการเคลื่อนที่จากสถานการณ์ปัญหาของก้านแก้ว

2. ให้นักเรียนอธิปรายและร่วมกันสรุปเป็นแผนผังความคิด (Mind map) การเคลื่อนที่ที่นักเรียนคิดว่าถูกต้อง

3. ให้นักเรียนออกมานำเสนอ แนวคิด หลักการการเคลื่อนที่ จากสถานการณ์หน้าชั้นเรียน

สถานการณ์ปัญหา ที่ 2

สถานการณ์ปัญหา 2

                เย็นวันเสาร์ ณ บ้านสวนของ อะลาดิน ที่อยู่ห่างไกล ออกมาจากตัวเมืองพื้นที่แห่งนี้เต็มไปด้วยความอุดมสมบรูณ์ของป่าไม้ ท้องนาเขียวขจี ดอกไม้ริมทางที่โบกพลิ้วตามสายลมอย่างมีชีวิต อะลาดีนเป็นเด็กผู้ชายหน้าตาน่ารัก กำลังเรียนอยู่ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 3  เป็นเด็กดี ขยันเรียน  ทำงานบ้านช่วยพ่อกับแม่เป็นประจำ โดยวันนี้ อะลาดีนก็ได้รับมอบหมายจากพ่อกับแม่ให้ดูแลน้องชายที่มีนิสัย ซุกซน ช่างพูด ช่างถาม และขี้สงสัย เพราะพ่อกับแม่ต้องนำผลไม้ที่สวนไปขายที่ตลาด ในขณะที่อะลาดีน ทำงานบ้านเรียนร้อยแล้วเหลือเพียงอีกหนึ่งภาระกิจคือการรดน้ำดอกไม้ที่สวนจึงพาน้องชายไปด้วยขณะที่อาลาดีน กำลังรดน้ำต้นไม้อยู่นั้น แจ็คผู้เป็นน้องชายจึงเกิดความสงสัยเลยเอยถาม อะลาดิน ว่า ทำไมเวลาที่เรารดน้ำต้นไม้แล้วน้ำที่ออกจากสายยางถึงมีการโค้งแล้วค่อยไปถึงต้นไม้ ทำไมถึงเป็นอย่างนั้น

          จากสถานการณ์ถ้านักเรียนเป็นอะลาดีน นักเรียนจะตอบข้อสงสัยของแจ็คว่าอย่างไร

ภารกิจ

1. ให้นักเรียน อธิบายหลักการการเคลื่อนที่จากสถานการณ์ปัญหาของอะลาดีน

2. ให้นักเรียนอธิปรายและร่วมกันสรุปเป็นแผนผังความคิด (Mind map) การเคลื่อนที่ที่นักเรียนคิดว่าถูกต้อง

3. ให้นักเรียนออกมานำเสนอ แนวคิด หลักการการเคลื่อนที่ จากสถานการณ์หน้าชั้นเรียน

สถานการณ์ปัญหา ที่ 1

สถานการณ์ปัญหา 1

         เช้าวันอาทิตย์ที่แสนสดใส ณ บ้านของ หนูแอนและหนูนาทั้งสองคนเป็นพี่น้องกัน วันนี้เป็นเช้าที่คึกคักเป็นพิเศษ หนูแอนกำลังช่วยคุณแม่เตรียมอาหารและหนูนาก็ช่วยคุณพ่อเตรียมของขึ้นรถเพื่อไปปิกนิกที่สวนสาธารณะอย่างเช่นวันหยุดของทุกอาทิตย์ที่ผ่านมา ที่สวนสาธารณะนั้นเงียบสงบเหมาะสำหรับการพักผ่อนหย่อนใจได้เป็นอย่างดี เมือทุกอย่างพร้อมแล้วคุณพ่อก็ออกรถเดินทางไม่นานก็ถึงสวนสาธารณะ

          ณ สวนสาธารณะ  วันนี้ดูแปลกตา ดูคนมากกว่าปกติ เมื่อหนูแอนกับหนูเดินผ่านทะเทสาปน้ำจืดสุดสายตา มีคนม่งดูอย่างตั้งใจ  นั่นมันบอลลูนนิน่า คุณพ่อเอยขึ้น คุณแม่ สวนสาธารณะของเรามีบอลลูนด้วยหรือนี่

หนูแอน บอลลูน เหมือนครูได้อธิบายเรื่องนี้ที่เพิ่งเรียนไปแล้ว

หนูนา พี่หนูแอน ทำมันบอลลูนถึงลอยขึ้นและตกลงมาได้อย่างไร ทำไมถึงเป็นอย่างนั้นค่ะ

          ถ้านักเรียนเป็นหนูแอนนักเรียนจะอธิบายให้หนูนาได้เข้าใจว่าอย่างไร

ภารกิจ

1. ให้นักเรียน อธิบายหลักการการเคลื่อนที่จากสถานการณ์ปัญหาของหนูแอนและหนูนา

2. ให้นักเรียนอธิปรายและร่วมกันสรุปเป็นแผนผังความคิด (Mind map) การเคลื่อนที่ที่นักเรียนคิดว่าถูกต้อง

3. ให้นักเรียนออกมานำเสนอ แนวคิด หลักการการเคลื่อนที่ จากสถานการณ์หน้าชั้นเรียน

การเคลื่อนที่แบบ โพรเจกไทล์ (projectile)

การเคลื่อนที่แบบ โพรเจกไทล์ (projectile) 

การเคลื่อนที่แบบวงกลมของวัตถุ

การเคลื่อนที่แบบวงกลมของวัตถุ

การเคลื่อนที่ของวัตถุในแนวตรง

  การเคลื่อนที่ของวัตถุในแนวตรง

ข้อสอบหลังเรียน

ข้อสอบหลังเรียน

เรื่องการเคลื่อนที่ในแนวตรงและแนวโค้ง  ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 3    

จงเลือกคำตอบที่ถูกต้องที่สุดเพียงคำตอบเดียว

1.ข้อใดเป็นการเคลื่อนที่ของวัตถุในแนวตรงตามแนวระดับ

ก.ใบพัดของพัดลมหมุนรอบแกน

ข.รถไฟฟ้าวิ่งไปมาตามรางรถ

ค.วันนี้ฝนตกหนักมาก

ง.พายุไต้ฝุ่นพัดแรงมาก

2.ข้อใดไม่ใช่ การตกอิสระของวัตถุ

ก.ก้อนหินตกจากหน้าผา

ข.แอปเปิ้ลร่วงหล่นจากต้นสู่พื้นดิน

ค.เด็กๆ เล่นม้าหมุนในสวนสนุก

ง.สมพงษ์ขี่ม้าลงมาจากเนินเขา

3-5 จากรูป วัตถุเคลื่อนที่แบบใด

ก.เคลื่อนที่แบบตรงในแนวระดับ

ข.เคลื่อนที่แบบตรงในแนวดิ่ง

ค.เคลื่อนที่ในแนววงกลม

ง.เคลื่อนที่ในแนวโค้งแบบโพรเจกไทล์

4.แรงอะไรที่กระทำต่อวัตถุทำให้วัตถุเคลื่อนที่ตามภาพ

ก.แรงดึงของเชือก

ข.แรงเหวี่ยงของวัตถุ

ค.แรงต้านของอากาศ

ง.แรงเสียดทานของอากาศ

5.แรงที่เกิดขึ้นในเส้นเชือกเรียกว่าแรงอะไร

ก.แรงโน้มถ่วงของวัตถุ

ข.แรงต้านการเคลื่อนที่ของวัตถุ

ค.แรงหนีศูนย์กลาง

ง.แรงสู่ศูนย์กลาง

ให้ใช้สิ่งที่กำหนดต่อไปนี้ประกอบการตอบคำถามข้อ 6-9

1= การกระโดดของกบ     2= รถจักรยานเลี้ยวเข้าทางแยก  

3 = การเคลื่อนที่ของน้ำที่พุ่งออกจากปลายสายยาง  4 = การขี่จักรยานทางโค้งราบ

6.ข้อใดเป็นการเคลื่อนที่ในแนวโค้งแบบโพรเจคไทล์

ก.1และ2 

ข. 1และ3  

ค. 2และ3   

ง. 2และ4

7.ข้อใดเป็นการเคลื่อนที่บนทางโค้ง

ก.1และ2  

ข. 1และ3 

ค. 2และ3 

ง.2และ4

8.การเคลื่อนที่แบบใดที่ต้องอาศัยแรงสู่ศูนย์กลาง

ก.1และ2 

 ข. 1และ3 

ค. 2และ3

ง.2และ4

9.การเคลื่อนที่แบบใดที่ต้องสัมพันธ์กับแรงโน้มถ่วงของโลก

ก.1และ2  

ข. 1และ3 

ค. 1,2และ3  

ง.1,2,3และ4

10.เมื่อขว้างลูกบอลออกไปในแนวราบลูกบอลจะตกอย่างไรเพราะเหตุใด

ก.ตกในแนวดิ่ง เพราะลูกบอลมีความเร็วในแนวดิ่ง

ข.ตกในแนวราบเพราะลูกบอลมีความเร็วตามแนวราบ

ค.ตกในแนวโค้งแบบโพรเจคไทล์เพราะลูกบอลมีความเร็วในแนวราบและความเร็วในแนวดิ่งพร้อมกัน

ง.ตกในแนววิถีโค้งเพราะวัตถุมีความเร็วแบบวงกลม

เฉลยข้อสอบ

เฉลยข้อสอบ ก่อน-หลังเรียน

เฉลยข้อสอบ ก่อน-หลังเรียน

1.ข้อใดเป็นการเคลื่อนที่ของวัตถุในแนวตรงตามแนวระดับ

ก.ใบพัดของพัดลมหมุนรอบแกน

ข.รถไฟฟ้าวิ่งไปมาตามรางรถ

ค.วันนี้ฝนตกหนักมาก

ง.พายุไต้ฝุ่นพัดแรงมาก

2.ข้อใดไม่ใช่ การตกอิสระของวัตถุ

ก.ก้อนหินตกจากหน้าผา

ข.แอปเปิ้ลร่วงหล่นจากต้นสู่พื้นดิน

ค.เด็กๆ เล่นม้าหมุนในสวนสนุก

ง.สมพงษ์ขี่ม้าลงมาจากเนินเขา

3-5 จากรูป วัตถุเคลื่อนที่แบบใด

ก.เคลื่อนที่แบบตรงในแนวระดับ

ข.เคลื่อนที่แบบตรงในแนวดิ่ง

ค.เคลื่อนที่ในแนววงกลม

ง.เคลื่อนที่ในแนวโค้งแบบโพรเจกไทล์

4.แรงอะไรที่กระทำต่อวัตถุทำให้วัตถุเคลื่อนที่ตามภาพ

ก.แรงดึงของเชือก

ข.แรงเหวี่ยงของวัตถุ

ค.แรงต้านของอากาศ

ง.แรงเสียดทานของอากาศ

5.แรงที่เกิดขึ้นในเส้นเชือกเรียกว่าแรงอะไร

ก.แรงโน้มถ่วงของวัตถุ

ข.แรงต้านการเคลื่อนที่ของวัตถุ

ค.แรงหนีศูนย์กลาง

ง.แรงสู่ศูนย์กลาง

ให้ใช้สิ่งที่กำหนดต่อไปนี้ประกอบการตอบคำถามข้อ 6-9

1=การกระโดดของกบ 2=รถจักรยานเลี้ยวเข้าทางแยก

3=การเคลื่อนที่ของน้ำที่พุ่งออกจากปลายสายยาง  4=การขี่จักรยานทางโค้งราบ

6.ข้อใดเป็นการเคลื่อนที่ในแนวโค้งแบบโพรเจคไทล์

ก.1และ2  

ข. 1และ3  

ค. 2และ3   

ง. 2และ4

7.ข้อใดเป็นการเคลื่อนที่บนทางโค้ง

ก.1และ2 

 ข. 1และ3

ค. 2และ3  

ง.2และ4

8.การเคลื่อนที่แบบใดที่ต้องอาศัยแรงสู่ศูนย์กลาง

ก.1และ2  

ข. 1และ3

ค. 2และ3  

ง.2และ4

9.การเคลื่อนที่แบบใดที่ต้องสัมพันธ์กับแรงโน้มถ่วงของโลก

ก.1และ2  

ข. 1และ3 

ค. 1,2และ3  

ง.1,2,3และ4

10.เมื่อขว้างลูกบอลออกไปในแนวราบลูกบอลจะตกอย่างไรเพราะเหตุใด

ก.ตกในแนวดิ่ง เพราะลูกบอลมีความเร็วในแนวดิ่ง

ข.ตกในแนวราบเพราะลูกบอลมีความเร็วตามแนวราบ

ค.ตกในแนวโค้งแบบโพรเจคไทล์เพราะลูกบอลมีความเร็วในแนวราบและความเร็วในแนวดิ่งพร้อมกัน

ง.ตกในแนววิถีโค้งเพราะวัตถุมีความเร็วแบบวงกลม

ข้อสอบก่อนเรียน

ข้อสอบก่อนเรียน
เรื่อง การเคลื่อนที่ของวัตถุในแนวตรงและแนวโค้ง  ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 3   

จงเลือกคำตอบที่ถูกต้องที่สุดเพียงคำตอบเดียว

1.ข้อใดเป็นการเคลื่อนที่ของวัตถุในแนวตรงตามแนวระดับ

ก.ใบพัดของพัดลมหมุนรอบแกน

ข.รถไฟฟ้าวิ่งไปมาตามรางรถ

ค.วันนี้ฝนตกหนักมาก

ง.พายุไต้ฝุ่นพัดแรงมาก

2.ข้อใดไม่ใช่ การตกอิสระของวัตถุ

ก.ก้อนหินตกจากหน้าผา

ข.แอปเปิ้ลร่วงหล่นจากต้นสู่พื้นดิน

ค.เด็กๆ เล่นม้าหมุนในสวนสนุก

ง.สมพงษ์ขี่ม้าลงมาจากเนินเขา

3-5 จากรูป วัตถุเคลื่อนที่แบบใด

ก.เคลื่อนที่แบบตรงในแนวระดับ

ข.เคลื่อนที่แบบตรงในแนวดิ่ง

ค.เคลื่อนที่ในแนววงกลม

ง.เคลื่อนที่ในแนวโค้งแบบโพรเจกไทล์

4.แรงอะไรที่กระทำต่อวัตถุทำให้วัตถุเคลื่อนที่ตามภาพ

ก.แรงดึงของเชือก

ข.แรงเหวี่ยงของวัตถุ

ค.แรงต้านของอากาศ

ง.แรงเสียดทานของอากาศ

5.แรงที่เกิดขึ้นในเส้นเชือกเรียกว่าแรงอะไร

ก.แรงโน้มถ่วงของวัตถุ

ข.แรงต้านการเคลื่อนที่ของวัตถุ

ค.แรงหนีศูนย์กลาง

ง.แรงสู่ศูนย์กลาง

ให้ใช้สิ่งที่กำหนดต่อไปนี้ประกอบการตอบคำถามข้อ 6-9

1= การกระโดดของกบ     2= รถจักรยานเลี้ยวเข้าทางแยก  

3 = การเคลื่อนที่ของน้ำที่พุ่งออกจากปลายสายยาง  4 = การขี่จักรยานทางโค้งราบ

6.ข้อใดเป็นการเคลื่อนที่ในแนวโค้งแบบโพรเจคไทล์

ก.1และ2 

ข. 1และ3  

ค. 2และ3   

ง. 2และ4

7.ข้อใดเป็นการเคลื่อนที่บนทางโค้ง

ก.1และ2  

ข. 1และ3 

ค. 2และ3 

ง.2และ4

8.การเคลื่อนที่แบบใดที่ต้องอาศัยแรงสู่ศูนย์กลาง

ก.1และ2 

 ข. 1และ3 

ค. 2และ3

ง.2และ4

9.การเคลื่อนที่แบบใดที่ต้องสัมพันธ์กับแรงโน้มถ่วงของโลก

ก.1และ2  

ข. 1และ3 

ค. 1,2และ3  

ง.1,2,3และ4

10.เมื่อขว้างลูกบอลออกไปในแนวราบลูกบอลจะตกอย่างไรเพราะเหตุใด

ก.ตกในแนวดิ่ง เพราะลูกบอลมีความเร็วในแนวดิ่ง

ข.ตกในแนวราบเพราะลูกบอลมีความเร็วตามแนวราบ

ค.ตกในแนวโค้งแบบโพรเจคไทล์เพราะลูกบอลมีความเร็วในแนวราบและความเร็วในแนวดิ่งพร้อมกัน

ง.ตกในแนววิถีโค้งเพราะวัตถุมีความเร็วแบบวงกลม

เฉลยข้อสอบ

แหล่งความรู้ เรื่องการเคลื่อนที่แบบวงกลม

การเคลื่อนที่แบบวงกลม

ดาวเทียมโคจรรอบโลก

การเคลื่อนที่แบบวงกลม หมายถึง การเคลื่อนที่ของวัตถุเป็นวงกลมรอบศูนย์กลาง เกิดขึ้นเนื่องจากวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่จะเดินทางเป็นเส้นตรงเสมอ แต่ขณะนั้นมีแรงดึงวัตถุเข้าสู่ศูนย์กลางของวงกลม เรียกว่า แรงเข้าสู่ศูนย์กลางการเคลื่อนที่ จึงทำให้วัตถุเคลื่อนที่เป็นวงกลมรอบศูนย์กลาง เช่น การโคจรของดวงจันทร์รอบโลก

วัตถุที่กำลังเคลื่อนที่เป็นวงกลม จะต้องมีแรงกระทำต่อวัตถุในทิศเข้าหาศูนย์กลางของวงกลม เรียกว่า แรงสู่ศูนย์กลาง(centripetal force) แรงนี้จะทำให้วัตถุเปลี่ยนทิศของความเร็วซึ่งอยู่ในแนวเส้นสัมผัสของวงกลมทำให้วัตถุวิ่งเป็นวงกลมอยู่ได้ หากไม่มีแรงสู่ศูนย์กลางกระทำต่อวัตถุ วัตถุจะไม่เคลื่อนที่เป็นวงกลมแต่จะวิ่งไปในแนวเส้นสัมผัสแรงที่ทำหน้าที่เป็นแรงสู่ศูนย์กลางอาจเป็นแรงเสียดทานที่กระทำต่อวัตถุเมื่อวัตถุสัมผัสกับพื้น หรือเป็นแรงที่พื้นกระทำต่อวัตถุซึ่งแยกแรงมาอยู่ในแนวเข้าสู่ศูนย์กลางได้ กรณีผูกด้วยเชือกแล้วแกว่งเป็นวงกลมในแนวระดับ แรงดึงของเชือกก็จะทำหน้าที่เป็นแรงสู่ศูนย์กลาง เป็นต้น

          การเคลื่อนที่แบบวงกลมมีลักษณะเฉพาะ โดยมีการเคลื่อนที่เป็นรอบ จำนวนรอบที่วัตถุเคลื่อนที่ได้ใน 1 หน่วยเวลา เรียกว่า ความถี่ (frequency) ใช้สัญลักษณ์ f มีหน่วยเป็นรอบต่อวินาทีหรือ เฮิรตซ์ (Hz) และถ้าวัตถุกำลังเคลื่อนที่เป็นวงกลมที่มีรัศมี r ด้วยอัตราสม่ำเสมอ อัตราเร็วของวัตถุ v จะหาได้จากสมการ  

         

ขณะวัตถุกำลังเคลื่อนที่เป็นวงกลม แรงที่ทำหน้าที่เป็นแรงสู่ศูนย์กลาง (Fc) จะต้องมีขนาดเท่าใดนั้น จะสัมพันธ์กับมวลของวัตถุ (m) อัตราเร็วของวัตถุ (v) และรัศมีการเคลื่อนที่ (r) 

ตามสมการ  

เครื่องเล่น Tagada Disco ของสยามพาร์คซิตี้ ใช้การหมุนของจานหมุนขนาดใหญ่ให้ผู้เล่นที่นั่งอยู่ขอบจานเคลื่อนที่เป็นวงกลม ระนาบของการหมุนเอียงเล็กน้อยและมีการเขย่าด้วยลูกสูบลมเพื่อให้รู้สึกตื่นเต้น จานหมุนจะมีราวเหล็กและพนักพิงอยู่โดยรอบ ขณะผู้เล่นเคลื่อนที่เป็นวงกลมไปพร้อมจานหมุน ก็จะถูกเหวี่ยงให้อัดตัวเข้ากับพนักพิง เกิดแรงที่พนักพิงดันผู้เล่นในทิศเข้าหาศูนย์กลาง และแรงเสียดทานที่เบาะที่นั่งกระทำต่อผู้เล่นก็มีทิศเข้าหาศูนย์กลางเช่นกัน แรงทั้งสองจึงทำหน้าที่เป็นแรงสู่ศูนย์กลาง

ตัวอย่าง

       

รูปที่ 3 การเคลื่อนที่แบบวงกลมหรือส่วนวงกลม

           เพื่อความเข้าใจการเคลื่อนที่เป็นวงกลม  เราควรเริ่มศึกษาจากการเคลื่อนที่เป็นวงกลมที่มีอัตราเร็วคงตัวก่อน  นั่นคือการเคลื่อนที่ที่มีขนาดของความเร็วเท่าเดิม  สม่ำเสมอแต่มีทิศเปลี่ยนไปทีละน้อย

รถไต่ถัง

ดาวเทียมโคจรรอบโลก

ชิงช้าสวรรค์

แหล่งความรู้ เรื่อง การเคลื่อนที่ของวัตถุในแนวตรง

การเคลื่อนที่ของวัตถุในแนวตรง

การเคลื่อนที่ (Motion) หมายถึง ขบวนการอย่างหนึ่งที่ทำให้มีการเปลี่ยนแปลงตำแหน่งอย่างต่อเนื่องตามเวลาที่ผ่านไป โดยมีทิศทางและระยะทาง

การเคลื่อนที่ในแนวเส้นตรง (Rectilinear motion) หมายถึง การเคลื่อนที่ของวัตถุที่เป็นแนวเส้นตรงซึ่งความสัมพันธ์ระหว่างความเร็ว เวลา ความเร่ง และระยะทางที่วัตถุเคลื่อนที่ไปได้ (นันทพงษ์ ลายทอง และคณะ, 2549) ลักษณะการเคลื่อนที่ในแนวเส้นตรง สิ่งต่าง ๆ ที่อยู่รอบตัวซึ่งมีการเคลื่อนที่นั้นจะมีการเคลื่อนที่แตกต่างกันออกไป เช่น การเคลื่อนที่ในแนวตรง แนวโค้ง เป็นวงกลม หรือกลับไปกลับมาในการที่เราจะพิจารณาว่าวัตถุมีการเคลื่อนที่หรือไม่ พิจารณาที่ มีการเปลี่ยนตำแหน่งหรือไม่ ถ้ามีการเปลี่ยนตำแหน่ง ถือเป็นการเคลื่อนที่

การเคลื่อนที่ของวัตถุในแนวตรง แบ่งออกเป็น 2 แบบ คือ

1. การเคลื่อนที่ของวัตถุในแนวตรงตามแนวระดับ

2. . การเคลื่อนที่ของวัตถุในแนวตรงตามแนวดิ่ง

1. การเคลื่อนที่ของวัตถุในแนวตรงตามแนวระดับ

การเคลื่อนที่แนวตรงตามแนวระดับหรือแนวราบของวัตถุ เป็นการเคลื่อนที่ที่ไม่เปลี่ยนทิศทางของวัตถุที่เคลื่อนที่ขนานไปตามพื้นโลก เช่น รถไฟแล่นตรงไปข้างหน้าตามรางรถไฟ รถมอเตอร์ไซค์หรือรถยนต์วิ่งไปตามถนนตรง กลุ่มคนวิ่งออกกำลังกายไปตามถนนตรงๆ  การเคลื่อนที่ของลูกมะพร้าวเมื่อตกจากต้นสู่พื้นดิน การเคลื่อนที่ของรถยนต์บนถนนตรง การเคลื่อนที่ของนักกีฬาว่ายน้ำในลู่ของสระ เป็นต้น
การเคลื่อนที่ในแนวเส้นตรง แบ่งเป็น 2 แบบ คือ
1. การเคลื่อนที่ในแนวเส้นตรงที่ไปทิศทางเดียวกันตลอด เช่น โยนวัตถุขึ้นไปตรงๆ รถยนต์ กำลังเคลื่อนที่ไปข้างหน้าในแนวเส้นตรง
2. การเคลื่อนที่ในแนวเส้นเส้นตรง แต่มีการเคลื่อนที่กลับทิศด้วย เช่น รถแล่นไปข้างหน้าในแนวเส้นตรง เมื่อรถมีการเลี้ยวกลับทิศทาง ทำให้ทิศทางในการเคลื่อนที่ตรงข้ามกัน

ใบไม้ร่วง

2. . การเคลื่อนที่ของวัตถุในแนวตรงตามแนวดิ่ง (Motion under gravity)

การเคลื่อนที่ของวัตถุในแนวตรงตามแนวดิ่ง เช่น การตกอิสระหรือการตกแบบเสรี การตกแบบเสรี หมายถึง Free Fall หมายถึง การตกโดยไม่มีสิ่งใดกีดขวางหรือกระทบ เป็นการตกของวัตถุภายใต้แรงดึงดูดของโลกเพียงอย่างเดียวซึ่งเรียกว่า Gravitational acceleration หรือ ค่า g โดยวัตถุเคลื่อนที่ด้วยความเร่ง 9.8 เมตรต่อวินาทีกำลังสอง หรือวัตถุเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเพิ่มขึ้น 9.8 เมตรต่อวินาที ทุกๆวินาทีนั้นเอง นั่นคือ ในทุกๆหนึ่งวินาทีวัตถุที่ตกลงสู่พื้นโลกอย่างเสรีจะมีความเร็วเพิ่มขึ้นประมาณ 9.8 เมตรต่อวินาที การเคลื่อนที่ลักษณะนี้จะไม่คิดแรงต้านของอากาศ เช่น ก้อนหินตกจากหน้าผา ใบไม้ร่วงลงสู่พื้นดิน ผลไม้ร่วงหล่นจากต้น น้ำตกจากหน้าผา ฝนตก เป็นต้น

        ในขณะที่รถยนต์เริ่มเคลื่อนที่บนถนนตรง คนขับจะเหยียบคันเร่งทำให้รถเคลื่อนที่เร็วขึ้น ถ้าสังเกตที่เข็มวัดอัตราเร็วบนหน้าปัดของรถ จะพบว่าเข็มเบนมากขึ้น แสดงว่ารถเคลื่อนที่ด้วย อัตราเร็ว (speed) เพิ่มขึ้น และถ้าพิจารณาทิสของการเคลื่อนที่ด้วย ความเร็ว (velocity) เพิ่มขึ้น ดังรูป

   

 เมื่ออ่านค่าจากเข็มชี้อัตราเร็วของรถที่กำลังเคลื่อนที่ในภาพ ขณะนี้รถเคลื่อนที่ด้วยอัตราเร็ว 80 กิโลเมตรต่อชั่วโมงหรือเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 80 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ไปทางทิศใต้ หากความเร็วของรถเปลี่ยนแปลง กล่าวได้ว่ารถเคลื่อนที่ด้วยความเร่ง (acceleration) การเข้าใจปริมาณต่างๆที่เกี่ยวกับการเคลื่อนที่ จะทำให้มีความปลอดภัยมากขึ้นในการขับขี่ยวดยานพาหนะ และนำไปใช้ประโยชน์ด้านต่างๆได้

สมการการเคลื่อนที่ในแนวดิ่ง
        เนื่องจากการเคลื่อนที่ในแนวดิ่ง คือ การการเคลื่อนที่ในแนวเส้นตรงแบบหนึ่ง ดังนั้น สมการในการคำนวณจึงเหมือนกับสมการการเคลื่อนที่ในแนวราบเพียงแต่เปลี่ยนค่า a เป็น g เท่านั้น

 การกำหนดทิศทาง ของ g ซึ่งเป็นความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงของโลก โดยปกติ g จะมีทิศลงเสมอ จึงถือว่าวัตถุเคลื่อนที่ลงให้ g เป็นบวก วัตถุเคลื่อนที่ขึ้นให้ g เป็นลบ

เมื่อวัตถุที่ตกแบบเสรี วัตถุจะเคลื่อนที่ลงด้วยความเร่ง g ถ้ากำหนดให้g = 10 m/s2 

แสดงว่าวัตถุจะเคลื่อนที่ลงมาด้วยความเร็วเพิ่มขึ้นวินาทีละ 10 เมตรต่อวินาที แต่ถ้าโยนวัตถุนี้ขึ้นในแนวดิ่งวัตถุจะเคลื่อนที่ขึ้นช้าลงความเร่ง –g ถ้าg = 10 m/s2 จะได้ว่าวัตถุจะเคลื่อนที่ขึ้นด้วยความเร็วลดลงวินาทีละ 10 เมตรต่อวินาที จนกระทั่งความเร็วสุดท้ายเป็น 0 เรียกตำแหน่งนี้ว่า ตำแหน่งสูงสุดของการเคลื่อนที่ของวัตถุ หลังจากนี้วัตถุจะเคลื่อนที่ตกแบบเสรี

การกำหนดทิศของค่า g

อัตราเร็ว คือการเปลี่ยนแปลง ระยะทาง ต่อเวลา

อัตราเร็วเฉลี่ย หน่วย เมตร/วินาที(m/s)

s = ระยะทางที่เคลื่อนที่ได้ (m) ตามแนวเคลื่อนที่จริง

t = เวลาในการเคลื่อนที่ (s)

ความเร็ว คือ การเปลี่ยน แปลงการกระจัด

ความเร็วเฉลี่ย หน่วย เมตร/วินาที (m/s)

s = การกระจัด (m) คือ ระยะทางที่สั้นที่สุดในการย้ายตำแหน่ง หนึ่งไป อีกตำแหน่งหนึ่ง

ความเร่ง คือ อัตราการเปลี่ยน ความเร็ว

s = การกระจัด (m) คือ ระยะทางที่สั้นที่สุดในการย้ายตำแหน่ง หนึ่งไป อีกตำแหน่งหนึ่ง

ความเร่ง คือ อัตราการเปลี่ยน ความเร็ว

ความเร่ง หน่วย เมตรต่อ วินาที2( m/s2)

a = ความเร่ง

ตัวอย่างการเคลื่อนที่

บอลลูน

น้ำตก

การเคลื่อนที่ของรถยนต์

การวิ่งทางตรง