ច្បាប់ទីពីររបស់ញូតុន គឺជាគោលគំនិតជាមូលដ្ឋានមួយនៅក្នុងរូបវិទ្យា ដែលគ្រប់គ្រងទំនាក់ទំនងរវាងកម្លាំង ម៉ាស និងការបង្កើនល្បឿន។ ច្បាប់នេះចែងថា ការបង្កើនល្បឿនរបស់វត្ថុមួយគឺសមាមាត្រទៅនឹងកម្លាំងសុទ្ធដែលធ្វើសកម្មភាពលើវា និងសមាមាត្រច្រាសទៅនឹងម៉ាស់របស់វា។ តាមគណិតវិទ្យា ច្បាប់ទីពីររបស់ញូតុនត្រូវបានចែងដូចខាងក្រោម៖
\[ F = ម៉ា \]
កន្លែងណា៖
–\( F\) គឺជាកម្លាំងសុទ្ធដែលធ្វើសកម្មភាពលើវត្ថុ (គិតជាញូតុន, N)។
–\(m\) គឺជាម៉ាស់របស់វត្ថុ (គិតជាគីឡូក្រាម, kg)។
–\(a\) គឺជាការបង្កើនល្បឿនរបស់វត្ថុ (គិតជាម៉ែត្រក្នុងមួយវិនាទីការ៉េ, \(m/s^2\))។
នៅក្នុងអត្ថបទនេះ យើងនឹងពិភាក្សាអំពីឧទាហរណ៍មួយចំនួននៃច្បាប់ទីពីររបស់ញូតុន ដើម្បីយល់ពីការអនុវត្តរបស់វានៅក្នុងស្ថានភាពផ្សេងៗ។
ឧទាហរណ៍សំណួរទី 1: កម្លាំងលើរថយន្តដែលកំពុងបង្កើនល្បឿន
សំណួរ៖
រថយន្តដែលមានម៉ាស់ 1000 គីឡូក្រាម បង្កើនល្បឿនពីកន្លែងឈប់ដល់ល្បឿន 20 ម៉ែត្រ/វិនាទី ក្នុងរយៈពេល 5 វិនាទី។ គណនាកម្លាំងដែលត្រូវការដើម្បីសម្រេចបាននូវសន្ទុះនេះ។
ដំណោះស្រាយ៖
ដំបូងយើងត្រូវគណនាសំទុះរបស់រថយន្ត។ សំទុះ (a \)) អាចគណនាបានដោយប្រើរូបមន្ត៖
\[ a = \frac{\Delta v}{\Delta t} \]
កន្លែងណា៖
- ΔV គឺជាការប្រែប្រួលល្បឿន។
-\(\Delta t\) គឺជាការប្រែប្រួលនៃពេលវេលា។
ជំនួសតម្លៃដែលគេស្គាល់៖
\[ a = \frac{20 \, \text{ម/វិនាទី} – 0 \, \text{ម/វិនាទី}}{5 \, \text{វិនាទី}} \]
\[ a = \frac{20 \, \text{ម/វិនាទី}}{5 \, \text{វិនាទី}} \]
\[ a = 4 \, \text{m/s}^2 \]
ឥឡូវនេះយើងអាចគណនាកម្លាំងដែលត្រូវការដោយប្រើច្បាប់ទីពីររបស់ញូតុន៖
\[ F = ម៉ា \]
\[ F = (1000 \, \text{kg})(4 \, \text{m/s}^2) \]
\[ F = ៤០០០ \, \text{N} \]
ដូច្នេះកម្លាំងដែលត្រូវការដើម្បីបង្កើនល្បឿនរថយន្តគឺ 4000 N។
ឧទាហរណ៍សំណួរទី 2: កម្លាំងកកិតលើប្រអប់មួយ
សំណួរ៖
ប្រអប់មួយដែលមានម៉ាស់ 50 គីឡូក្រាមត្រូវបានរុញលើផ្ទៃរដុបដោយកម្លាំង 300 N។ ប្រសិនបើកម្លាំងកកិតរវាងប្រអប់និងផ្ទៃគឺ 100 N ចូរគណនាសំទុះនៃប្រអប់។
ដំណោះស្រាយ៖
ដំបូងយើងគណនាកម្លាំងសុទ្ធដែលធ្វើសកម្មភាពលើប្រអប់។ កម្លាំងសុទ្ធ (\( F_{\text{net}} \)) គឺជាកម្លាំងសរុបដែលធ្វើសកម្មភាពលើវត្ថុមួយបន្ទាប់ពីពិចារណាលើកម្លាំងទាំងអស់ដែលធ្វើសកម្មភាពលើវា រួមទាំងការកកិតផងដែរ។
\[ F_{\text{net}} = F_{\text{push}} – F_{\text{friction}} \]
\[ F_{\text{net}} = ៣០០ \, \text{N} – ១០០ \, \text{N} \]
\[ F_{\text{net}} = 200 \, \text{N} \]
ឥឡូវនេះយើងអាចគណនាការបង្កើនល្បឿននៃប្រអប់ដោយប្រើច្បាប់ទីពីរញូតុន៖
\[ F_{\text{net}} = ma \]
\[ ២០០ \, \text{N} = (៥០ \, \text{kg})a \]
\[ a = \frac{200 \, \text{N}}{50 \, \text{kg}} \]
\[ a = 4 \, \text{m/s}^2 \]
ដូច្នេះការបង្កើនល្បឿននៃប្រអប់គឺ 4 m/s²។
ឧទាហរណ៍សំណួរទី 3: ការគណនាកម្លាំងដែលត្រូវការដើម្បីលើកបន្ទុក
សំណួរ៖
ស្ទូចមួយលើកបន្ទុកដែលមានម៉ាស់ 200 គីឡូក្រាមឡើងលើជាមួយនឹងល្បឿន 1,5 ម៉ែត្រ/វិនាទីការ៉េ។ គណនាកម្លាំងដែលស្ទូចត្រូវការដើម្បីលើកបន្ទុក។
ដំណោះស្រាយ៖
ដំបូងយើងត្រូវគណនាកម្លាំងទំនាញដែលធ្វើសកម្មភាពលើបន្ទុក។ កម្លាំងទំនាញ (\( F_g \)) អាចគណនាបានដោយប្រើរូបមន្ត៖
\[ F_ក្រាម = មីលីក្រាម \]
កន្លែងណា៖
–g គឺជាការបង្កើនល្បឿនដោយសារទំនាញផែនដី (g/s)។
ជំនួសតម្លៃដែលគេស្គាល់៖
\[ F_g = (២០០ \, \text{kg})(៩.៨ \, \text{m/s}^២) \]
\[ F_g = ១៩៦០ \, \text{N} \]
ឥឡូវនេះ យើងគណនាកម្លាំងសរុប (\( F \)) ដែលត្រូវការដោយស្ទូចដើម្បីលើកបន្ទុកដោយគិតគូរពីការបង្កើនល្បឿនបន្ថែម៖
\[ F = ma + F_g \]
\[ F = (200 \, \text{kg})(1,5 \, \text{m/s}^2) + 1960 \, \text{N} \]
\[ F = 300 \, \text{N} + 1960 \, \text{N} \]
\[ F = ៤០០០ \, \text{N} \]
ដូច្នេះកម្លាំងដែលស្ទូចត្រូវការដើម្បីលើកបន្ទុកគឺ 2260 N។
ឧទាហរណ៍បញ្ហាទី 4: កម្លាំងនៅក្នុងប្រព័ន្ធនៃវត្ថុពីរដែលភ្ជាប់គ្នាដោយខ្សែពួរ
សំណួរ៖
វត្ថុពីរដែលមានម៉ាស់ 10 គីឡូក្រាម និង 20 គីឡូក្រាមរៀងៗខ្លួន ត្រូវបានភ្ជាប់ដោយខ្សែពួរស្រាលមួយ ហើយព្យួរពីរ៉ក។ គណនាសំទុះនៃប្រព័ន្ធ និងភាពតានតឹងនៅក្នុងខ្សែពួរ នៅពេលដែលប្រព័ន្ធត្រូវបានលែងចេញពីកន្លែងសម្រាក។
ដំណោះស្រាយ៖
ដំបូង ចូរយើងកំណត់កម្លាំងដែលធ្វើសកម្មភាពលើវត្ថុទាំងពីរ។ ចូរយើងហៅម៉ាស់ \( m_1 = 10 \, \text{kg} \) និងម៉ាស់ \( m_2 = 20 \, \text{kg} \)។ កម្លាំងទំនាញដែលធ្វើសកម្មភាពលើវត្ថុទាំងពីរគឺ៖
\[ F_{g1} = m_1 g = (10 \, \text{kg})(9,8 \, \text{m/s}^2) = 98 \, \text{N} \]
\[ F_{g2} = m_2 g = (20 \, \text{kg})(9,8 \, \text{m/s}^2) = 196 \, \text{N} \]
ដោយសារប្រព័ន្ធត្រូវបានដោះលែងពីកន្លែងសម្រាក ការបង្កើនល្បឿននៃប្រព័ន្ធអាចត្រូវបានគណនាដោយប្រើច្បាប់ទីពីរញូតុន។ ល្បឿនសរុប (a \)) នៃប្រព័ន្ធគឺ៖
\[ (m_1 + m_2)a = F_{g2} – F_{g1} \]
\[ (១០ \, \text{គីឡូក្រាម} + ២០ \, \text{គីឡូក្រាម})a = ១៩៦ \, \text{N} – ៩៨ \, \text{N} \]
\[ ៣០ \, \text{គីឡូក្រាម} \cdot a = ៩៨ \, \text{N} \]
\[ a = \frac{98 \, \text{N}}{30 \, \text{kg}} \]
\[ a = 3,27 \, \text{m/s}^2 \]
ឥឡូវនេះ យើងគណនាភាពតានតឹងនៅក្នុងខ្សែ (\( T \))។ ភាពតានតឹងនៅក្នុងខ្សែអាចត្រូវបានគណនាដោយប្រើច្បាប់ទីពីរញូតុនលើម៉ាស់មួយ ឧទាហរណ៍ \( m_1 \)៖
\[ T – m_1 g = m_1 a \]
\[ T – 98 \, \text{N} = (10 \, \text{kg})(3,27 \, \text{m/s}^2) \]
\[ T – 98 \, \text{N} = 32,7 \, \text{N} \]
\[ T = 32,7 \, \text{N} + 98 \, \text{N} \]
\[ T = 130,7 \, \text{N} \]
ដូច្នេះ សំទុះនៃប្រព័ន្ធគឺ 3,27 ម៉ែត្រ/វិនាទី² ហើយភាពតានតឹងនៅក្នុងខ្សែពួរគឺ 130,7 អិន។
សេចក្តីសន្និដ្ឋាន
តាមរយៈឧទាហរណ៍ផ្សេងៗនៃច្បាប់ទីពីររបស់ញូតុន យើងបានរៀនពីរបៀបដែលគោលការណ៍នេះត្រូវបានអនុវត្តដើម្បីគណនាកម្លាំង សំទុះ និងភាពតានតឹងក្នុងស្ថានភាពផ្សេងៗ។ ច្បាប់ទីពីររបស់ញូតុនមិនត្រឹមតែមានសារៈសំខាន់នៅក្នុងរូបវិទ្យាទ្រឹស្តីប៉ុណ្ណោះទេ ប៉ុន្តែវាក៏មានការអនុវត្តជាក់ស្តែងជាច្រើននៅក្នុងជីវិតប្រចាំថ្ងៃ និងបច្ចេកវិទ្យាផងដែរ។ តាមរយៈការយល់ដឹង និងការអនុវត្តច្បាប់ទីពីររបស់ញូតុន យើងអាចដោះស្រាយបញ្ហាមេកានិចផ្សេងៗបានកាន់តែមានប្រសិទ្ធភាព និងត្រឹមត្រូវ។
