ច្បាប់ចលនារបស់ញូតុន - បញ្ហា និងដំណោះស្រាយ
១. ប្រសិនបើគ្មានកម្លាំងសុទ្ធធ្វើសកម្មភាពលើវត្ថុណាមួយទេ នោះ៖
(1) វត្ថុមិនត្រូវបានបង្កើនល្បឿនទេ
(2) វត្ថុនៅស្ងៀម
(3) ការប្រែប្រួលល្បឿននៃវត្ថុមួយ = 0
(4) វត្ថុមិនអាចធ្វើដំណើរដោយ ល្បឿនថេរបាន ទេ
តើសេចក្តីថ្លែងការណ៍មួយណាត្រឹមត្រូវ?
ជាដំណោះស្រាយ
សេចក្តីថ្លែងការណ៍ត្រឹមត្រូវ៖
(1) វត្ថុមិនត្រូវបានបង្កើនល្បឿនទេ
កម្លាំងសុទ្ធបណ្តាលឱ្យមានសំទុះនៃវត្ថុមួយ។ ដូច្នេះប្រសិនបើគ្មានកម្លាំងសុទ្ធទេ វត្ថុនឹងមិនត្រូវបានសំទុះទេ។
(2) វត្ថុនៅស្ងៀម
ច្បាប់ចលនាទីមួយរបស់ញូតុនចែងថា ប្រសិនបើគ្មានកម្លាំងសុទ្ធធ្វើសកម្មភាពលើវត្ថុណាមួយទេ នោះវត្ថុនោះតែងតែនៅស្ងៀម ឬវត្ថុនោះតែងតែធ្វើដំណើរក្នុងល្បឿនថេរ។
(3) ការប្រែប្រួលល្បឿននៃវត្ថុមួយ = 0
ការប្រែប្រួលល្បឿន = សំទុះ។ គ្មានការផ្លាស់ប្តូរល្បឿនមានន័យថា គ្មានសំទុះទេ។ ប្រសិនបើគ្មានសំទុះទេ នោះកម្លាំងសុទ្ធគ្មានសកម្មភាពលើវត្ថុណាមួយឡើយ។
2. ទម្ងន់មនុស្សម្នាក់នៅក្នុងជណ្តើរយន្តពេលឈប់ = 500 N។ សន្ទុះដោយសារទំនាញផែនដី គឺ 10 m/s 2។ នៅពេលដែលជណ្តើរយន្តបង្កើនល្បឿន កម្លាំងតានតឹងគឺ 750 N។ តើសន្ទុះនៃការលើកជាអ្វី?
ស្គាល់៖
ទម្ងន់ មនុស្ស (w) = 500 ញូតុន = 500 គីឡូក្រាម ms –2 (លើកពេលសម្រាក)
ការបង្កើនល្បឿនទំនាញ (ក្រាម) = 10 ms –2
ម៉ាស់ មនុស្ស (ម៉ែត្រ) = 500 / 10 = 50 គីឡូក្រាម
កម្លាំងតានតឹង (T) = 750 N (ការលើកត្រូវបានបង្កើនល្បឿន)
ម៉ាស់របស់ជណ្តើរយន្តត្រូវបានគេមិនអើពើ។
ត្រូវការ៖ ការបង្កើនល្បឿនជណ្តើរយន្ត
ដំណោះស្រាយ៖
ជណ្តើរយន្តនៅស្ងៀម គ្មានសំទុះ (a = 0)។ កម្លាំងដែលធ្វើសកម្មភាពឡើងលើមានសញ្ញាបូក ហើយកម្លាំងដែលធ្វើសកម្មភាពចុះក្រោមមានសញ្ញាដក។
ΣF = ម៉ា
ធ – វ = ០
ធ = វ
T = 500 ញូតុន
ប្រសិនបើជណ្តើរយន្តបង្កើនល្បឿនចុះក្រោម នោះកម្លាំងតានតឹងតូចបំផុតគឺ 500 N។ បើមិនដូច្នោះទេ ប្រសិនបើជណ្តើរយន្តបង្កើនល្បឿនឡើងលើ នោះកម្លាំងតានតឹងធំជាង 500 N។
កម្លាំងតានតឹង = 750 N ពីព្រោះជណ្តើរយន្តបង្កើនល្បឿនឡើងលើ។ កម្លាំងដែលធ្វើសកម្មភាពឡើងលើមានសញ្ញាបូក ហើយកម្លាំងដែលធ្វើសកម្មភាពចុះក្រោមមានសញ្ញាដក។
ធ – វ = ម៉ា
១៦ – ២ = ៨ ក
២៤ = ៦ ក
a = 250/50
a = 5.0 ms –2
៣. មនុស្សម្នាក់មានទម្ងន់ ៦០ គីឡូក្រាមនៅក្នុងជណ្តើរយន្តបានបង្កើនល្បឿនចុះក្រោមក្នុងល្បឿន 3 ម៉ែត្រ/វិនាទី ។ ប្រសិនបើល្បឿនដោយសារទំនាញផែនដីគឺ 10 ម៉ែត្រ/វិនាទី តើ កម្លាំងធម្មតាដែលជាន់ជណ្តើរយន្តបញ្ចេញមកលើមនុស្សមានប៉ុន្មាន?
ស្គាល់៖
ម៉ាស់ (ម.ម) = 60 គីឡូក្រាម
ការបង្កើនល្បឿនរបស់មនុស្ស និងជណ្តើរយន្ត (ក) = 3 ម៉ែត្រ/វិនាទី 2
ការបង្កើនល្បឿនដោយសារទំនាញផែនដី (g) = 10 m/s 2
ទម្ងន់ (w) = មីលីក្រាម = (60)(10) = 600 ញូតុន
ចង់បាន៖ កម្លាំងធម្មតា (N)
ដំណោះស្រាយ៖
មានកម្លាំងពីរដែលធ្វើសកម្មភាពលើមនុស្សនៅក្នុងជណ្តើរយន្ត ពោលគឺទម្ងន់ (w) របស់មនុស្ស និងកម្លាំងធម្មតា (N) ដែលជាន់បញ្ចេញមកលើមនុស្ស។ មានបរិមាណវ៉ិចទ័របី គឺទម្ងន់ (w) កម្លាំងធម្មតា (N) និងការបង្កើនល្បឿននៃជណ្តើរយន្ត ដែលទម្ងន់ធ្វើសកម្មភាពចុះក្រោម កម្លាំងធម្មតាធ្វើសកម្មភាពឡើងលើ ការបង្កើនល្បឿននៃជណ្តើរយន្តចុះក្រោម។ បរិមាណវ៉ិចទ័រដែលធ្វើសកម្មភាពចុះក្រោមមានសញ្ញាបូក និង បរិមាណ វ៉ិចទ័រ ដែលធ្វើសកម្មភាពឡើងលើមានសញ្ញាដក។
∑F = ម៉ា
w – N = (60)(3)
៦០០ – អិន = ១៨០
N = ៥០០ – ២៥០
N = 420 ញូតុន
៤. វត្ថុមួយមានទម្ងន់ ៤០ គីឡូក្រាមនៅក្នុងជណ្តើរយន្តបានបង្កើនល្បឿនឡើងលើ។ ប្រសិនបើកម្រាលជណ្តើរយន្តបញ្ចេញកម្លាំង ៥២០ N ទៅលើវត្ថុ ហើយល្បឿនដោយសារទំនាញគឺ ១០ ម៉ែត្រ/វិនាទី ២។ តើល្បឿននៃជណ្តើរយន្តមានល្បឿនប៉ុន្មាន?
ស្គាល់៖
ម៉ាស់ (ម.ម) = 40 គីឡូក្រាម
កម្លាំងធម្មតា (N) = 520 N
ការបង្កើនល្បឿនដោយសារទំនាញផែនដី (g) = 10 m/s 2
ទម្ងន់ (w) = មីលីក្រាម = (40)(10) = 400 N
ត្រូវការ៖ ការបង្កើនល្បឿនជណ្តើរយន្ត
ដំណោះស្រាយ៖
∑F = ម៉ា
៤០០ – ៥២០ = (៤០)(ក)
-១២០ = (៤០)(ក)
មួយ = -១២០/៤០
a = -3 ម៉ែត្រ/វិនាទី 2
ការបង្កើនល្បឿននៃជណ្តើរយន្តគឺ 3 ម៉ែត្រ/វិនាទី 2។ សញ្ញាដកបង្ហាញថាជណ្តើរយន្តធ្វើដំណើរឡើងលើ។
៥. វត្ថុមួយមានទម្ងន់ 60 គីឡូក្រាមនៅក្នុងជណ្តើរយន្តបានបង្កើនល្បឿនចុះក្រោមក្នុងល្បឿន 3 ម៉ែត្រ/វិនាទី 2. តើកម្លាំងដែលវត្ថុនៅលើឥដ្ឋជណ្តើរយន្តបញ្ចេញគឺជាអ្វី?
ស្គាល់៖
ម៉ាស់ (ម.ម) = 60 គីឡូក្រាម
ទម្ងន់ (w) = mg = (60 គីឡូក្រាម)(10 m/s2 ) = 600 គីឡូក្រាម m/s2 = 600 ញូតុន
ការបង្កើនល្បឿននៃជណ្តើរយន្ត (ក) = 3 ម៉ែត្រ/វិនាទី 2 ចុះក្រោម
ចង់បាន៖ កម្លាំងដែលបញ្ចេញដោយវត្ថុនៅលើឥដ្ឋជណ្តើរយន្ត។
ដំណោះស្រាយ៖
ជណ្តើរយន្តបានបង្កើនល្បឿនចុះក្រោមក្នុងល្បឿន 3 ម៉ែត្រ/វិនាទី ។ កម្លាំងដែលធ្វើសកម្មភាពចុះក្រោមមានសញ្ញាបូក ហើយកម្លាំងដែលធ្វើសកម្មភាពឡើងលើមានសញ្ញាដក។
w – N = ma
N = w – ma
N = 600 – (60)(3)
N = ៥០០ – ២៥០
N = 420 ញូតុន
កម្លាំងដែលវត្ថុបញ្ចេញនៅលើឥដ្ឋជណ្តើរយន្ត = 420 N។
៦. ប្លុកពីរត្រូវបានភ្ជាប់ដោយខ្សែមួយដែលរត់លើរ៉ក។ មិនអើពើនឹងម៉ាស់នៃខ្សែ និងរ៉ក និងការកកិតណាមួយនៅក្នុងរ៉ក។ ម៉ាស់នៃប្លុក A គឺ 6 គីឡូក្រាម និងម៉ាស់នៃប្លុក B គឺ 2 គីឡូក្រាម។ សន្ទុះដោយសារទំនាញផែនដីគឺ 10 ម៉ែត្រ/វិនាទី 2។ តើកម្លាំងតានតឹងជាអ្វី?
ស្គាល់៖
m A = 6 kg, m B = 2 kg, g = 10 m/s ២
w A = m A g = (6 គីឡូក្រាម)(10 ម៉ែត្រ/វិនាទី 2 ) = 60 គីឡូក្រាម ម៉ែត្រ/វិនាទី 2
w B = m B g = (2 គីឡូក្រាម)(10 ម៉ែត្រ/វិនាទី 2 ) = 20 គីឡូក្រាម ម៉ែត្រ/វិនាទី 2
កម្លាំងតានតឹង (T) ៖
ដំណោះស្រាយ៖
w A > w B ដើម្បីឱ្យ m A ផ្លាស់ទីចុះក្រោម ហើយ m B ផ្លាស់ទីឡើងលើ។
ច្បាប់ទីពីររបស់ញូតុន៖
Σ F = ម៉ា
w A – w B = (m A + m B ) a
៦០ – ២០ = (២ + ៦) ក
៤០ = (៥) ក
a = 40 / 8 = 5 ម៉ែត្រ/វិនាទី 2
កម្លាំងតានតឹង៖
m A ផ្លាស់ទីចុះក្រោម៖
w A – TA = m A a
៦០ – តា = (៦)(៥)
៦០ – TA = ៣០
TA = 60 – 30
T 2 = 30 ញូតុន
m B ផ្លាស់ទីឡើងលើ៖
ធ. ប. – វ. ប. = ម. ប. ក.
ធ. ប. – ២០ = (២)(៥)
ធ. ប. – ២០ = ១០
ធ. ប = ១០ + ២០
T 1 = 30 ញូតុន
កម្លាំងតានតឹង (T) = 30 ញូតុន។
៧. ម៉ាស់វត្ថុ A = 5 គីឡូក្រាម សំទុះដោយសារទំនាញ (g) = 10 ms -2 ។ វត្ថុ A ផ្លាស់ទីចុះក្រោមក្នុងល្បឿន 2.5 ms -2 ។ តើម៉ាស់វត្ថុ B ជាអ្វី?
ស្គាល់៖
ម៉ាស់ A (mA ) = 5 គីឡូក្រាម
ការបង្កើនល្បឿនដោយសារទំនាញផែនដី (g) = 10 m/s 2
ការបង្កើនល្បឿននៃវត្ថុ A (a) = 2.5 ម៉ែត្រ/វិនាទី 2
ទម្ងន់ A (w A ) = (m A )(g) = (5)(10) = 50 ញូតុន
ចង់បាន៖ ម៉ាស់វត្ថុ B (m B )
ដំណោះស្រាយ៖
ប្លុក A ផ្លាស់ទីចុះក្រោម ដូច្នេះទម្ងន់នៃវត្ថុ A (w A ) ធំជាងទម្ងន់នៃវត្ថុ B (w B )។
អនុវត្តច្បាប់ទីពីររបស់ញូតុន៖
Σ F = ម៉ា
w A – w B = (m A + m B ) a
៥០ – (ម៉ែត្រ ប៊ី )(១០) = (៥ + ម៉ែត្រ ប៊ី )(២.៥)
៥០ – ១០ ម៉ែត្រ B = ១២.៥ + ២.៥ ម៉ែត្រ B
៥០ – ១២.៥ = ២.៥ ម៉ែត្រ B + ១០ ម៉ែត្រ B
៣៧.៥ = ១២.៥ ម៉ែត្រ B
ម. ប = ៣ គីឡូក្រាម
៨. សន្ទុះដោយសារទំនាញផែនដីគឺ 10 ម៉ែត្រ/វិនាទី 2. តើកម្លាំងតានតឹងជាអ្វី?
ស្គាល់៖
ម៉ាស់វត្ថុ 1 (ម៉ែត្រ)1) = 2 គីឡូក្រាម
ម៉ាស់វត្ថុ 2 (ម 2 ) = 3 គីឡូក្រាម
ការបង្កើនល្បឿនដោយសារទំនាញផែនដី (g) = 10 m/s 2
ទម្ងន់ 1 (w 1 ) = (m 1 )(g) = (2 kg)(10 m/s 2 ) = 20 kg m/s 2
ទម្ងន់ 2 (w 2 ) = (m 2 )(g) = (3 kg)(10 m/s 2 ) = 30 kg m/s 2
កម្លាំងតានតឹង ( T)
ដំណោះស្រាយ៖
w 2 > w 1 ដើម្បីឱ្យ m 2 ផ្លាស់ទីចុះក្រោម ហើយ m 1 ផ្លាស់ទីឡើងលើ។
ច្បាប់ចលនាទីពីររបស់ញូតុន៖
Σ F = ម៉ា
w 2 – w 1 = (m 1 + m 2 ) a
២០ – ១០ = (១ + ២) ក
៤០ = (៥) ក
a = 10 / 5 = 2 ម៉ែត្រ/វិនាទី 2 ។
កម្លាំងតានតឹង?
m 2 ផ្លាស់ទីចុះក្រោម
w 2 – T 2 = m 2 a
៣០ – ធ ២ = (៣)(២)
២៨ – ធ ២ = ១៦
ធ ២ = ៣០ – ៦
T 2 = 24 ញូតុន
m 1 ផ្លាស់ទីឡើងលើ
T 1 – w 1 = m 1 a
T 1 – 20 = (2)(2)
ធ ១ – ២០ = ៤
ធ ១ = ២០ + ៤
T 1 = 24 ញូតុន
កម្លាំងតានតឹង (T) = 24 ញូតុន។
- សំណួរ: ហេតុអ្វីបានជាច្បាប់ចលនាទីមួយរបស់ញូតុនសង្កត់ធ្ងន់លើសារៈសំខាន់នៃកម្លាំងខាងក្រៅក្នុងការផ្លាស់ប្តូរស្ថានភាពចលនារបស់វត្ថុមួយ? ចម្លើយ: ច្បាប់ចលនាដំបូងរបស់ញូតុន ដែលជារឿយៗត្រូវបានគេហៅថាច្បាប់និចលភាព ចែងថាវត្ថុមួយនឹងនៅស្ងៀម ឬមានចលនាឯកសណ្ឋានក្នុងបន្ទាត់ត្រង់ លុះត្រាតែមានសកម្មភាពពីកម្លាំងខាងក្រៅ។ ច្បាប់នេះគូសបញ្ជាក់ថា វាគឺជាកម្លាំងខាងក្រៅ មិនមែនគុណភាពខាងក្នុងរបស់វត្ថុនោះទេ ដែលអាចផ្លាស់ប្តូរស្ថានភាពចលនារបស់វា។
- សំណួរ: តើច្បាប់ទីពីររបស់ញូតុនទាក់ទងគ្នាយ៉ាងដូចម្តេចចំពោះកម្លាំង ម៉ាស និងសំទុះ? ចម្លើយ: ច្បាប់ចលនាទីពីររបស់ញូតុនចែងថា កម្លាំងដែលធ្វើសកម្មភាពលើវត្ថុមួយគឺស្មើនឹងម៉ាស់របស់វត្ថុនោះគុណនឹងសំទុះរបស់វា (នេះបង្កើតសមាមាត្រផ្ទាល់រវាងកម្លាំង និងការបង្កើនល្បឿន និងសមាមាត្រច្រាសរវាងម៉ាស់ និងការបង្កើនល្បឿន ដោយផ្អែកលើកម្លាំងថេរ។
- សំណួរ: ហេតុអ្វីបានជាអ្នកមិនមានអារម្មណ៍ថាផែនដីកំពុងវិលទោះបីជាវាមានចលនាជានិច្ចក៏ដោយ? ចម្លើយ: នេះគឺជាឧទាហរណ៍មួយនៃច្បាប់ទីមួយរបស់ញូតុន។ យើង រួមជាមួយផែនដី និងអ្វីៗទាំងអស់នៅលើវា កំពុងធ្វើចលនារួមគ្នាដោយឯកសណ្ឋាន។ បើគ្មានកម្លាំងខាងក្រៅដើម្បីផ្លាស់ប្តូរស្ថានភាពនៃចលនានេះទេ នោះនឹងមិនមានអារម្មណ៍នៃការបង្កើនល្បឿន ឬការផ្លាស់ប្តូរទេ ដែលធ្វើឲ្យវាហាក់ដូចជាយើងនៅនឹងកន្លែង។
- សំណួរ: តើច្បាប់ទីបីរបស់ញូតុនពន្យល់ពីសកម្មភាពរបស់រ៉ុក្កែតនៅក្នុងលំហយ៉ាងដូចម្តេច? ចម្លើយ: ច្បាប់ទីបីរបស់ញូតុនចែងថា សម្រាប់សកម្មភាពនីមួយៗ មានប្រតិកម្មស្មើគ្នា និងផ្ទុយគ្នា។ រ៉ុក្កែតមួយនៅក្នុងលំហអាកាសជំរុញខ្លួនឯងដោយបញ្ចេញឧស្ម័នផ្សងថយក្រោយ។ សកម្មភាពគឺឧស្ម័នផ្លាស់ទីថយក្រោយ ហើយប្រតិកម្មគឺរ៉ុក្កែតផ្លាស់ទីទៅមុខ។
- សំណួរ: ហេតុអ្វីបានជាអ្នកបើកឡានទៅមុខ ពេលវាឈប់ភ្លាមៗ? ចម្លើយ: យោងតាមច្បាប់ទីមួយរបស់ញូតុន រាងកាយរបស់អ្នកបន្តស្ថានភាពចលនារបស់វា (ទៅមុខ) នៅពេលដែលរថយន្តឈប់។ លុះត្រាតែមានកម្លាំង (ដូចជាខ្សែក្រវ៉ាត់សុវត្ថិភាព) ធ្វើសកម្មភាពលើអ្នក អ្នកនឹងបន្តធ្វើដំណើរទៅមុខដោយសារតែនិចលភាព។
- សំណួរ: ប្រសិនបើរោមសត្វ និងញញួរត្រូវបានទម្លាក់ចូលទៅក្នុងកន្លែងទំនេរ តើច្បាប់របស់ញូតុនអាចទស្សន៍ទាយអ្វីខ្លះអំពីចលនារបស់វា? ចម្លើយ: នៅក្នុងកន្លែងទំនេរ គ្មានកម្លាំងទប់ទល់នៃខ្យល់ទេ។ ដោយផ្អែកលើច្បាប់ទីមួយ និងទីពីររបស់ញូតុន ទាំងរោមសត្វ និងញញួរគួរតែធ្លាក់ក្នុងអត្រាដូចគ្នា ហើយធ្លាក់មកដីក្នុងពេលដំណាលគ្នា ពីព្រោះកម្លាំងតែមួយគត់ដែលធ្វើសកម្មភាពលើពួកវាគឺទំនាញផែនដី។
- សំណួរ: តើពោងសុវត្ថិភាពកាត់បន្ថយឱកាសនៃការរងរបួសក្នុងពេលមានគ្រោះថ្នាក់ចរាចរណ៍ដោយរបៀបណា? ចម្លើយ: ច្បាប់ទីមួយរបស់ញូតុនបង្ហាញថាវត្ថុដែលកំពុងធ្វើចលនានៅតែធ្វើចលនា។ នៅក្នុងគ្រោះថ្នាក់ ចលនាទៅមុខរបស់មនុស្សនៅតែបន្ត។ ពោងសុវត្ថិភាពផ្តល់នូវផ្ទៃទន់ដែលបង្កើនពេលវេលានៃការបន្ថយល្បឿន ដោយហេតុនេះកាត់បន្ថយកម្លាំងដែលមនុស្សជួបប្រទះយោងទៅតាម .
- សំណួរ: ហេតុអ្វីបានជាការរុញរទេះទិញទំនិញទទេងាយស្រួលជាងរទេះដែលពេញដោយឥវ៉ាន់? ចម្លើយ: ច្បាប់ទីពីររបស់ញូតុន () បង្ហាញថា ចំពោះបរិមាណកម្លាំងដូចគ្នាដែលបានអនុវត្ត វត្ថុដែលមានម៉ាស់តិច (រទេះទទេ) នឹងមានសំទុះធំជាងវត្ថុដែលមានម៉ាស់ច្រើន (រទេះផ្ទុក)។
- សំណួរ: ហេតុអ្វីបានជាអ្នកហែលទឹករុញទឹកថយក្រោយដើម្បីឲ្យវារទៅមុខ? ចម្លើយ: នេះជាការបង្ហាញពីច្បាប់ទីបីរបស់ញូតុន។ នៅពេលដែលអ្នកហែលទឹករុញទឹកថយក្រោយ (សកម្មភាព) មានប្រតិកម្មស្មើគ្នានិងផ្ទុយគ្នាដែលជំរុញអ្នកហែលទឹកទៅមុខ។
- សំណួរ: តើការកកិតទាក់ទងនឹងច្បាប់ទីមួយរបស់ញូតុនយ៉ាងដូចម្តេច? ចម្លើយ: ការកកិតគឺជាកម្លាំងខាងក្រៅដែលអាចធ្វើសកម្មភាពលើវត្ថុដើម្បីធ្វើឱ្យវាថយចុះ ឬបញ្ឈប់ចលនារបស់វា។ បើគ្មានការកកិត (ឬកម្លាំងខាងក្រៅផ្សេងទៀតទេ) វត្ថុមួយនឹងបន្តស្ថានភាពចលនារបស់វាដោយគ្មានកំណត់ ដូចដែលបានចែងក្នុងច្បាប់ទីមួយរបស់ញូតុន។
