แหล่งความรู้ เรื่อง การเคลื่อนที่แบบ โพรเจคไทล์ (ProjeciIle)

การเคลื่อนที่แบบโพรเจกไทล์ (projectile)

คือ การเคลื่อนที่ในแนวระดับและแนวดิ่งพร้อมกัน ในแนวดิ่งพร้อมกัน ในแนวดิ่งเป็นการเคลื่อนที่ที่มีความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงของโลก การเคลื่อนที่ในแนวราบไม่มีความเร่งทำให้เส้นทางการเคลื่อนที่เป็นแนวโค้งแบบพาราโบลาหรือ เป็นการเคลื่อนที่ของวัตถุ โดยมีแนวการเคลื่อนที่เป็นแนวโค้ง  ดังรูป

ลักษณะทั่วไปของการเคลื่อนที่แบบโพรเจกไทล์

1. แนวการเคลื่อนที่เป็นวิถีโค้งพาราโบลา

2. การกระจัด มี 2 แนว เกิดขึ้นในเวลาเดียวกัน และเป็นอิสระต่อกัน ได้แก่ การกระจัดในแนวราบ (Sx) และการกระจัดในแนวดิ่ง(Sy)
          2.1 การกระจัดในแนวราบ เกิดจากการเคลื่อนที่ภายใต้ความเร็วคงที่ ดังนั้นเมื่อคิดในช่วงเวลาที่เท่าๆกัน จะมีการกระจัดเท่ากันเสมอ

          2.2 การกระจัดในแนวดิ่ง เกิดจากการเคลื่อนที่ภายใต้ความเร่งคงที่ ดังนั้นเมื่อคิดในช่วงเวลาที่เท่าๆกัน จะมีการกระจัดเปลี่ยนไปเสมอ

3. ความเร็ว มี 2 แนว เกิดขึ้นในเวลาเดียวกัน และเป็นอิสระต่อกัน ได้แก่ ความเร็วในแนวราบซึ่งมีค่าคงที่

และความเร็วในแนวดิ่งซึ่งมีค่าเปลี่ยนแปลง

4. ความเร่ง โพรเจกไทล์ขณะอยู่กลางอากาศ (ไม่คิดแรงต้านของอากาศ) แรงลัพธ์ที่กระทำต่อวัตถุก็คือน้ำหนักของวัตถุเอง

ดังนั้น จากกฎการเคลื่อนที่ข้อ 2 ของนิวตันจะทำให้โพรเจกไทล์จะมีความเร่งคงที่ในแนวดิ่ง เนื่องจากแรงโน้มถ่วงของโลก

เหมือนกับวัตถุที่ตกแบบเสรี

5. ณ จุดสูงสุด ความเร็ว = 0 โปรเจกไทล์จะมีความเร็วเท่ากับความเร็วต้นในแนวแกน x

เมื่อพิจารณาเวลาในการเคลื่อนที่แบบโพรเจกไทล์ จะพบว่า
1. เวลาของการเคลื่อนที่ในแนวราบและแนวดิ่งเท่ากัน

2. เวลาที่ใช้ในการเคลื่อนที่ จากจุดเริ่มต้นถึงจุดสูงสุดของแนวการเคลื่อนที่ เท่ากับเวลาที่ใช้ในการเคลื่อนที่จากจุดสูงสุดถึงตำแหน่งระดับเดียวกับการเคลื่อนที่ การเคลื่อนที่แบบโพรเจกไทล์ อาจจำแนกโพรเจกไทล์เป็น 3 แบบ คือ

1. โพรเจกไทล์ที่มีความเร็วเริ่มต้นในแนวราบ (ไม่เป็นศูนย์) และความเร็วต้นในแนวดิ่งเป็นศูนย์

เช่น ก้อนหินที่ถูกปาไปในแนวขนานกับพื้น ลูกปิงปองที่กลิ้งตกจากโต๊ะ

2. โพรเจกไทล์ที่มีความเร็วต้นในแนวราบและความเร็วต้นในแนวดิ่งไม่เป็นศูนย์ โดยมีความเร็วต้นทำมุมกับแนวราบในทิศขึ้นหรือทิศลงก็ได้

เช่น ลูกขนไก่ที่ถูกตีขึ้นไปในอากาศ หรือลูกเหล็กที่ถูกปาลงจากบันไดชั้นบน

3. โพรเจกไทล์ที่มีความเร็วต้นในแนวราบและความเร็วต้นในแนวดิ่งไม่เป็นศูนย์เหมือนแบบที่ 2 แต่ตำแหน่งเริ่มต้น

และตำแหน่งสุดท้ายอยู่ในระดับเดียวกัน เช่น ลูกบอลที่ถูกเตะขึ้นจากพื้นจะเคลื่อนที่ไปตกลงที่พื้นซึ่งอยู่ในระดับเดียวกัน

ตัวอย่าง : การเคลื่อนที่ของลูกธนู กระสุนปืนใหญ่ การเคลื่อนที่ของลูกเทนนิส การเคลื่อนที่ของลูกบอลที่ถูกเตะโด่ง การชู้ตลูกบาส ตีลูกกอล์ฟทำมุมกับพื้น การดีดวัตถุไปในแนวราบออกจากโต๊ะ การฉีดน้ำจากสายยางรดต้นไม้ เป็นต้น

การยิงปืนใหญ่

การเดาะบอล

การรดน้ำต้นไม้

การเตะบอลวิถีโค้ง