กฎการเคลื่อนที่ของนิวตันเบื้องต้นฉบับเข้าใจง่าย

สวัสดีครับน้องๆ ทุกคน และคุณพ่อคุณแม่ที่กำลังมองหาแนวทางดีๆ ให้ลูกๆ เตรียมตัวสอบเข้า ม.1 ครับ พี่เชื่อว่าหลายคนคงเคยได้ยินคำว่า "กฎของนิวตัน" มาบ้างแล้วใช่ไหมครับ? แค่ได้ยินชื่อก็รู้สึกว่ายาก น่าปวดหัว ต้องมีสูตรคณิตศาสตร์มาเกี่ยวข้องแน่นอนเลย... ใช่ไหมล่ะครับ?

แต่ไม่ต้องกังวลไปเลยนะครับ! วันนี้พี่ๆ ทีมงาน TidMor1 จะพาน้องๆ และคุณพ่อคุณแม่ไปทำความรู้จักกับ กฎของนิวตัน แบบที่เข้าใจง่ายที่สุด เหมือนพี่เล่านิทานให้ฟัง รับรองว่าจบแล้วจะร้อง "อ๋อ!" แล้วเห็นว่าฟิสิกส์ไม่ใช่เรื่องยากอย่างที่คิด แถมยังนำไปใช้สอบได้สบายๆ อีกด้วยครับ

เอาล่ะครับ! พร้อมที่จะเปิดโลกแห่งวิทยาศาสตร์ไปกับพี่ๆ หรือยังครับ? ถ้าพร้อมแล้ว ไปดูกันเลย!

กฎการเคลื่อนที่ของนิวตันคืออะไร? ทำไมถึงสำคัญกับการเตรียมสอบเข้า ม.1?

ก่อนอื่น มาทำความรู้จักกับผู้ชายที่ชื่อว่า "เซอร์ไอแซก นิวตัน" กันก่อนครับ ท่านเป็นนักวิทยาศาสตร์คนสำคัญของโลกที่ได้ค้นพบและอธิบายเรื่องราวเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของสิ่งต่างๆ รอบตัวเรา ไม่ว่าจะเป็นลูกแอปเปิลที่ตกลงมาจากต้น การที่รถวิ่งไปข้างหน้า หรือแม้แต่การที่เราเดินได้ ก็ล้วนเกี่ยวข้องกับ กฎของนิวตัน ทั้งนั้นเลยครับ

แล้วทำไม กฎของนิวตัน ถึงสำคัญกับการเตรียมสอบเข้า ม.1 ล่ะครับ? คำตอบง่ายๆ เลยคือ เรื่องนี้เป็นพื้นฐานสำคัญของวิชาวิทยาศาสตร์ โดยเฉพาะฟิสิกส์ ที่ข้อสอบเข้า ม.1 มักจะออกบ่อยมาก ถ้าเราเข้าใจกฎเหล่านี้ดีๆ น้องๆ ก็จะมีแต้มต่อในการทำข้อสอบแน่นอนครับ

หลักๆ แล้ว กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน มีอยู่ 3 ข้อด้วยกัน แต่ละข้อก็อธิบายปรากฏการณ์ที่แตกต่างกันออกไป แต่เชื่อมโยงกันหมดเลยครับ มาดูทีละข้อแบบละเอียดๆ กันเลยดีกว่า

กฎข้อที่ 1: กฎของความเฉื่อย (Law of Inertia) – "อะไรที่อยู่นิ่ง ก็จะอยู่นิ่งต่อไป"

กฎข้อแรกนี้เป็นอะไรที่ใกล้ตัวน้องๆ มากที่สุดเลยครับ นิวตันบอกว่า:

"วัตถุที่อยู่นิ่งจะรักษาสภาพนิ่งอยู่กับที่ และวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ในแนวเส้นตรง ก็จะเคลื่อนที่ต่อไปด้วยความเร็วและทิศทางเดิม เว้นแต่จะมีแรงภายนอกมากระทำ"

ฟังดูเหมือนยากใช่ไหมครับ? ลองจินตนาการตามพี่นะครับ:

• วัตถุที่อยู่นิ่งก็จะอยู่นิ่งต่อไป:
  • น้องๆ วางหนังสือไว้บนโต๊ะ ถ้าไม่มีใครไปหยิบหรือไปปัดมัน หนังสือก็จะยังคงวางอยู่นิ่งๆ ตรงนั้นตลอดไปใช่ไหมครับ? นั่นแหละครับ คือความเฉื่อยของหนังสือ
  • หรือเวลาคุณพ่อคุณแม่ขับรถ แล้วจอดติดไฟแดง รถอยู่นิ่งๆ น้องๆ ที่นั่งอยู่ในรถก็นิ่งๆ ไปด้วย ถ้าไม่มีอะไรมาชน รถก็ไม่ขยับเอง
• วัตถุที่เคลื่อนที่ก็จะเคลื่อนที่ต่อไป:
  • ลองนึกถึงลูกฟุตบอลที่น้องเตะไปบนพื้นเรียบๆ ที่ไม่มีแรงเสียดทานเลย (สมมตินะครับ) ลูกฟุตบอลก็จะกลิ้งไปเรื่อยๆ ไม่มีวันหยุดเลย ถ้าไม่มีอะไรมาทำให้มันหยุด เช่น แรงเสียดทานกับพื้น หรือไปชนกำแพง
  • หรือเวลาเรานั่งในรถที่กำลังวิ่งด้วยความเร็วคงที่อยู่ดีๆ แล้วคนขับเหยียบเบรกกะทันหัน ตัวเราจะพุ่งไปข้างหน้าใช่ไหมครับ? นั่นเป็นเพราะว่าตัวเราพยายามจะรักษาสภาพการเคลื่อนที่เดิมไว้ แต่รถหยุดแล้ว ตัวเราเลยยังอยากไปต่อ นี่คือผลของความเฉื่อยครับ

กฎข้อนี้บอกเราว่า "วัตถุต่างๆ มีความพยายามที่จะคงสภาพการเคลื่อนที่ของตัวเองไว้" เราเรียกคุณสมบัตินี้ว่า "ความเฉื่อย" ครับ ยิ่งวัตถุมีมวลมากเท่าไหร่ ความเฉื่อยก็จะยิ่งมากเท่านั้น หมายความว่ามันจะเปลี่ยนแปลงสภาพการเคลื่อนที่ได้ยากขึ้นนั่นเอง เช่น การเข็นตู้เสื้อผ้าจะยากกว่าการเข็นกล่องกระดาษเปล่าๆ เยอะเลย เพราะตู้เสื้อผ้ามีมวลมากกว่า มีความเฉื่อยมากกว่าครับ

กฎข้อที่ 2: กฎของแรงและความเร่ง (Law of Acceleration) – "แรงมาก ผลมาก"

มาถึง กฎของนิวตัน ข้อที่ 2 ข้อนี้อาจจะมีสูตรเข้ามาเกี่ยวข้องบ้าง แต่ถ้าเข้าใจหลักการแล้วจะง่ายมากครับ นิวตันบอกว่า:

"ถ้ามีแรงสุทธิ (แรงลัพธ์) มากระทำกับวัตถุ วัตถุนั้นจะเคลื่อนที่ด้วยความเร่ง โดยความเร่งจะแปรผันตรงกับแรงสุทธิ และแปรผกผันกับมวลของวัตถุ"

ประโยคนี้อาจจะดูซับซ้อนไปนิดใช่ไหมครับ? สรุปง่ายๆ ก็คือ "แรงที่กระทำต่อวัตถุ ทำให้วัตถุนั้นมีความเร่ง (คือเปลี่ยนความเร็ว หรือเปลี่ยนทิศทางการเคลื่อนที่) และความเร่งนั้นจะมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับขนาดของแรงที่ใส่เข้าไป และมวลของวัตถุนั้น"

คิดตามง่ายๆ เลยครับ ด้วยสมการยอดฮิต F = ma (เอฟ เท่ากับ เอ็ม เอ) ซึ่งหมายถึง:

• F (Force) คือ แรง ที่มากระทำกับวัตถุ (ยิ่งแรงเยอะ วัตถุก็ยิ่งไปเร็ว)
• m (mass) คือ มวล ของวัตถุ (ยิ่งวัตถุหนักมากเท่าไหร่ ก็ยิ่งต้องออกแรงมากเท่านั้นกว่าจะขยับได้)
• a (acceleration) คือ ความเร่ง ที่เกิดขึ้นกับวัตถุ (ความเร่งคือการเปลี่ยนแปลงความเร็ว ไม่ว่าจะเร็วขึ้น ช้าลง หรือเปลี่ยนทิศทาง)

มาดูตัวอย่างกันครับ:

• แรงมาก ความเร่งมาก:
  • น้องๆ เตะลูกฟุตบอล ถ้าเตะเบาๆ ลูกฟุตบอลก็กลิ้งช้าๆ แต่ถ้าเตะแรงๆ ลูกฟุตบอลก็จะพุ่งออกไปอย่างรวดเร็ว นี่แหละครับคือการที่แรงมากระทำแล้วเกิดความเร่งมาก
  • การขับรถยนต์ ถ้าเราเหยียบคันเร่งมาก (เพิ่มแรง) รถก็จะเร่งความเร็วได้เร็วขึ้น
• มวลมาก ความเร่งน้อย (ถ้าแรงเท่าเดิม):
  • น้องๆ ลองเข็นรถเข็นในซูเปอร์มาร์เก็ตดูนะครับ ถ้าในรถเข็นว่างเปล่า (มวลน้อย) เราก็เข็นง่ายๆ ไม่ต้องออกแรงมาก แต่ถ้าในรถเข็นเต็มไปด้วยของหนักๆ (มวลมาก) เราก็จะรู้สึกว่าต้องออกแรงเข็นเยอะกว่าเดิมมาก เพื่อให้รถเข็นเคลื่อนที่ไปด้วยความเร่งเท่าเดิม หรือถ้าออกแรงเท่าเดิม รถเข็นที่มีของหนักๆ ก็จะเคลื่อนที่ได้ช้ากว่ารถเข็นเปล่าๆ ครับ
  • รถบรรทุกคันใหญ่ๆ กว่าจะเร่งความเร็วได้เท่ารถเก๋งคันเล็กๆ ก็ต้องใช้แรงขับเคลื่อนที่มากกว่าเยอะเลย เพราะรถบรรทุกมีมวลเยอะมากนั่นเอง

กฎข้อนี้จึงเป็นหัวใจสำคัญในการอธิบายว่า "ทำไมวัตถุถึงเปลี่ยนสภาพการเคลื่อนที่ไปจากเดิม และปัจจัยอะไรบ้างที่ส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงนั้น" การเข้าใจ F=ma จะช่วยให้น้องๆ เข้าใจโจทย์ปัญหาต่างๆ ได้ง่ายขึ้นเยอะเลยครับ

กฎข้อที่ 3: กฎของแรงกิริยาและปฏิกิริยา (Law of Action and Reaction) – "ทุกการกระทำ ย่อมมีการตอบสนอง"

มาถึงกฎข้อสุดท้ายของ กฎของนิวตัน ที่สำคัญไม่แพ้กันเลยครับ ข้อนี้ว่าด้วยเรื่องของ "คู่แรง" ครับ นิวตันบอกไว้ว่า:

"ทุกแรงกิริยา (Action) ย่อมมีแรงปฏิกิริยา (Reaction) ซึ่งมีขนาดเท่ากัน แต่มีทิศทางตรงกันข้ามกันเสมอ"

กฎข้อนี้เป็นอะไรที่เห็นได้ชัดในชีวิตประจำวันของเรามากที่สุดเลยครับ ลองนึกภาพตามนะครับ:

• เวลาเราเดิน:
  • เท้าของเราออกแรง "ผลักพื้นไปข้างหลัง" (นี่คือแรงกิริยา)
  • ในขณะเดียวกัน พื้นก็จะออกแรง "ผลักเท้าของเราไปข้างหน้า" ด้วยขนาดแรงที่เท่ากัน แต่ทิศทางตรงกันข้าม (นี่คือแรงปฏิกิริยา)
  • แรงปฏิกิริยานี่แหละครับที่ทำให้เราสามารถเดินไปข้างหน้าได้
• การพายเรือ:
  • น้องๆ เอาไม้พาย "ผลักน้ำไปข้างหลัง" (แรงกิริยา)
  • น้ำก็จะ "ผลักเรือไปข้างหน้า" ด้วยแรงที่เท่ากันแต่ตรงข้ามกัน (แรงปฏิกิริยา) ทำให้เรือเคลื่อนที่ไปได้
• จรวดพุ่งขึ้นฟ้า:
  • จรวดพ่นแก๊สร้อนออกมาด้วยแรงมหาศาล "พุ่งลงพื้น" (แรงกิริยา)
  • แก๊สร้อนก็จะ "ผลักจรวดให้พุ่งขึ้นฟ้า" ด้วยแรงที่เท่ากันแต่ตรงข้ามกัน (แรงปฏิกิริยา) ทำให้จรวดลอยขึ้นไปได้
• การกระโดด:
  • น้องๆ ออกแรง "ผลักพื้นลงไป" (แรงกิริยา)
  • พื้นก็จะ "ผลักน้องๆ ให้ลอยขึ้น" (แรงปฏิกิริยา) ทำให้เรากระโดดได้

สิ่งสำคัญของ กฎของนิวตัน ข้อนี้คือ แรงกิริยาและแรงปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นพร้อมกันเสมอ และกระทำต่อวัตถุคนละชิ้น (เท้าเรากระทำกับพื้น, พื้นกระทำกับเท้าเรา) นี่คือข้อที่มักจะสับสนกันบ่อยในข้อสอบครับ

เข้าใจ "กฎของนิวตัน" ไปใช้สอบและในชีวิตจริงได้อย่างไร?

เมื่อน้องๆ เข้าใจ กฎของนิวตัน ทั้ง 3 ข้อนี้แล้ว ก็ไม่ต้องกลัวข้อสอบวิชาวิทยาศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับเรื่องแรงและการเคลื่อนที่อีกต่อไปเลยครับ เพราะกฎเหล่านี้เป็นพื้นฐานสำคัญที่ออกสอบบ่อยมาก ไม่ว่าจะเป็นโจทย์คำนวณง่ายๆ หรือโจทย์สถานการณ์ที่ให้น้องๆ วิเคราะห์ว่าเกิดอะไรขึ้น

นอกจากนี้ กฎของนิวตัน ยังช่วยให้น้องๆ เข้าใจโลกใบนี้ได้ลึกซึ้งขึ้นอีกด้วยนะครับ ลองสังเกตสิ่งต่างๆ รอบตัวดูสิครับ เช่น ทำไมเราถึงเดินได้? ทำไมรถถึงเคลื่อนที่ได้? ทำไมลูกบอลที่เราโยนถึงตกลงพื้น? คำตอบทั้งหมดซ่อนอยู่ในกฎเหล่านี้แหละครับ

เคล็ดลับพิชิต "กฎของนิวตัน" ให้จำขึ้นใจและทำข้อสอบได้ปัง!

เพื่อให้ กฎของนิวตัน อยู่ในความทรงจำและพร้อมใช้งานเมื่อเจอข้อสอบ พี่ๆ มีเคล็ดลับดีๆ มาฝากครับ

• 1. เข้าใจหลักการ ไม่ใช่แค่ท่องจำ:

  แทนที่จะท่องจำนิยามของแต่ละกฎ ให้พยายามทำความเข้าใจว่ากฎแต่ละข้อหมายถึงอะไรจริงๆ ลองอธิบายให้ตัวเองฟังง่ายๆ ด้วยภาษาของตัวเองครับ

• 2. ยกตัวอย่างใกล้ตัว:

  คิดถึงสถานการณ์ในชีวิตประจำวันที่เกี่ยวข้องกับกฎแต่ละข้ออยู่เสมอ เช่น เวลาเดิน เวลาปั่นจักรยาน หรือแม้กระทั่งเวลาหยิบของขึ้นมาจากพื้น ยิ่งนึกถึงตัวอย่างได้มากเท่าไหร่ ความเข้าใจก็จะยิ่งลึกซึ้งมากขึ้นเท่านั้นครับ

• 3. ทำแบบฝึกหัดและโจทย์เก่า:

  นี่คือหัวใจสำคัญ! การทำแบบฝึกหัดและข้อสอบเก่าจะช่วยให้น้องๆ คุ้นเคยกับแนวคำถาม และได้ฝึกใช้กฎเหล่านี้ในการแก้ปัญหาจริงๆ ครับ บางทีข้อสอบอาจจะไม่ได้ถามตรงๆ ว่า "กฎข้อที่ 1 คืออะไร?" แต่อาจจะถามเป็นสถานการณ์ให้น้องๆ วิเคราะห์และเลือกคำตอบที่ถูกต้องตามหลัก กฎของนิวตัน ครับ

• 4. วาดภาพประกอบ:

  ถ้าเป็นไปได้ ลองวาดรูปง่ายๆ ประกอบสถานการณ์ในโจทย์ จะช่วยให้เห็นภาพรวมของแรงและทิศทางได้ชัดเจนขึ้น ทำให้แก้ปัญหาได้ง่ายขึ้นเยอะเลยครับ

• 5. อย่ากลัวที่จะผิด:

  การทำโจทย์ผิดพลาดเป็นส่วนหนึ่งของการเรียนรู้ครับ อย่าท้อแท้ แต่ให้กลับไปดูว่าผิดตรงไหน และทำความเข้าใจใหม่ครับ

เห็นไหมครับว่า กฎของนิวตัน ไม่ได้ยากอย่างที่คิดเลย แค่เราเปิดใจเรียนรู้ และหาตัวอย่างใกล้ตัวมาเชื่อมโยง น้องๆ ก็จะสนุกกับการเรียนวิทยาศาสตร์และพร้อมลุยทุกสนามสอบครับ

พี่ๆ ทีมงาน TidMor1 ขอเป็นกำลังใจให้น้องๆ ทุกคนนะครับ!

และหากการวางแผนนี้ทำให้น้องๆ หรือคุณพ่อคุณแม่เห็นว่าการตะลุยโจทย์วิทยาศาสตร์คือสิ่งสำคัญ ทีมงาน TidMor1 ขอแนะนำ "ข้อสอบเข้า ม.1 วิทยาศาสตร์ 3,000 ข้อ" ซึ่งเป็นเครื่องมือที่ดีที่สุดในการสร้างความคุ้นเคยกับแนวข้อสอบที่หลากหลาย สามารถดูรายละเอียดเพิ่มเติมและสั่งซื้อได้ที่ TidMor1.com นะครับ