สรุปเนื้อหา การเคลื่อนที่แนวตรง คืออะไร
การเคลื่อนที่ในแนวเส้นตรง (Rectilinear motion) คือ การเคลื่อนที่ของวัตถุที่เป็นแนวเส้นตรงซึ่งมีความสัมพันธ์ระหว่างความเร็ว เวลา ความเร่ง และระยะทางที่วัตถุเคลื่อนที่ไปได้ โดยการเคลื่อที่แนวตรงนั้นมีทั้งหมด 2 แบบ ได้แก่
- การเคลื่อนที่ในแนวราบ เป็นการเคลื่อนที่แบบไปซ้ายหรือขวา หรือไปข้างหน้าหรือหลัง ทิศทางหลัก ๆ จะเป็นเส้นตรง
- การเคลื่อนที่ในแนวดิ่ง หรือการตกแบบอิสระ
ปริมาณที่เกี่ยวกับการเคลื่อนที่
1. การกระจัดและระยะทาง เป็นปริมาณที่บ่งบอกถึงระยะห่างระหว่าง จุดเริ่มต้น และ จุดสุดท้าย ดังนั้น สิ่งนี้จะสามารถบอกได้ว่าวัตถุที่เราสนใจเคลื่อนที่จากจุดเริ่มต้นมาไกลแค่ไหน
ข้อควรรู้
- ระยะทาง (Distance) คือ ระยะทั้งหมดของการเคลื่อนที่จริง ๆ จะเป็นปริมาณสเกลาร์ มีแค่ขนาด ไม่มีทิศทาง
- การกระจัด (Displacement) คือ ปริมาณที่บอกระยะห่างของจุดเริ่มต้นและจุดสุดท้าย จะเป็นปริมาณเวกเตอร์ เพราะมีทั้งขนาดและทิศทาง
- การกระจัดมีค่าน้อยกว่าหรือเท่ากับระยะทางเสมอ
- การกระจัดส่วนใหญ่มักมีขนาดที่น้อยกว่าระยะทาง (โดยกรณีที่จุดเริ่มต้นกับจุดสุดท้ายห่างกันเป็นเส้นตรง การกระจัดและระยะทางจะมีขนาดเท่ากัน)
- ระยะทางและการกระจัดจะมีหน่วยวัดเป็นเมตร (m)
2. ความเร็วและอัตราเร็ว เป็นปริมาณที่สามารถบ่งบอกว่า วัตถุที่เราสนใจนั้นเคลื่อนที่เร็วแค่ไหน” โดยหน่วยของความเร็วและอัตราเร็วจะเป็นเมตรต่อวินาที (m/s)
ข้อควรรู้
- ความเร็ว (Velocity) จะเท่ากับ อัตราส่วนระหว่างการกระจัดต่อเวลา ความเร็วจึงเป็นปริมาณเวกเตอร์เหมือนกับการกระจัด และความเร็วก็สามารถบอกข้อมูลได้หลายแบบ ไม่ว่าจะเป็นความเร็วเฉลี่ย ความเร็วขณะใดขณะหนึ่ง และความเร็วคงที่
- อัตราเร็ว หาได้จากอัตราส่วนระหว่างระยะทางต่อเวลา อัตราเร็วจึงเป็นปริมาณสเกลาร์เหมือนกับระยะทางโดยอัตราเร็วจะมี 3 แบบ คือ อัตราเร็วเฉลี่ย อัตราเร็วขณะใดขณะหนึ่ง และอัตราเร็วคงที่
3. ความเร่งและอัตราเร่ง เป็นปริมาณที่เกิดขึ้นในระหว่างการเคลื่อนที่ของวัตถุที่ความเร็วไม่สม่ำเสมอ
ข้อควรรู้
- หน่วยของอัตราเร่งและความเร่งคือเมตรต่อวินาที2 (m/s2)
- ความเร่ง (Acceleration) หาได้จาก ความเร็วที่เปลี่ยนไป หารด้วยเวลาที่เปลี่ยนไป ความเร่งจึงเป็นปริมาณเวกเตอร์เหมือนกับความเร็ว และความเร่งก็สามารถบอกข้อมูลได้หลายแบบ ไม่ว่าจะเป็นความเร่งเฉลี่ย ความเร่งขณะใดขณะหนึ่ง และความเร่งคงที่
- ปกติความเร่งจะมีทิศทางเดียวกับทิศของการเปลี่ยนแปลงความเร็วเสมอ แต่หากความเร่งเป็นลบ ทิศทางของความเร่งจะตรงกันข้ามกับทิศของการเคลื่อนที่ ซึ่งความเร่งนี้ว่า ความหน่วง (Deceleration)
- อัตราเร่ง (Acceleration) หาได้จาก อัตราเร็วที่เปลี่ยนไปหารด้วยเวลาที่เปลี่ยนไป เป็นปริมาณสเกลาร์ และอัตราเร่งก็สามารถบอกข้อมูลได้หลายแบบ ไม่ว่าจะเป็นอัตราเร่งเฉลี่ย อัตราเร่งขณะใดขณะหนึ่ง และอัตราเร่งคงที่
- ในการคำนวณมักใช้ความเร่ง ซึ่งมีทั้งขนาดและทิศทางมากกว่าอัตราเร่งที่เป็นปริมาณสเกลาร์
ตัวอย่างข้อสอบ การเคลื่อนที่แนวตรง
1.ชายผู้หนึ่งขับรถยนต์บนถนนตรงด้วยความเร็ว 10 เมตร/วินาที เพิ่มความเร็วอย่างสม่ำเสมอเป็น 30 เมตร/วินาที ในเวลา 5 วินาที จงหาการกระจัดในวินาที่ที่ 2 นับตั้งแต่เพิ่มความเร็ว
ก. 20 เมตร
ข. 16 เมตร
ค. 12 เมตร
ง. 14 เมตร
2. รถยนต์คันหนึ่งออกจากจุดหยุดนิ่งไปตามถนนสายตรงด้วยความเร่งคงตัว และวิ่งได้ไกล 75 เมตร ภายใน 5 วินาที ขนาดความเร่งของรถยนต์คันนี้เป็นเท่าใด
ก. 15 เมตร/วินาที2
ข. 4 เมตร/วินาที2
ค. 6 เมตร/วินาที2
ง. 3 เมตร/วินาที2
3. ปังปอนด์ใช้หนังสติ๊กยิงก้อนหินขึ้นไปในอากาศตามแนวดิ่งจากหน้าผาแห่งหนึ่งด้วยความเร็วต้น 20 เมตร/วินาที จงหาว่าก้อนหินอยู่สูงจากจุดยิงเท่าใดเมื่อเวลาผ่านไป 1 วินาที
ก. 20 เมตร
ข. 10 เมตร
ค. 15 เมตร
ง. 5 เมตร
4. วัตถุชิ้นหนึ่งเคลื่อนที่ในแนวตรงด้วยความเร่งคงตัว เมื่อเวลาผ่านไป 10 s วัตถุมีความเร็ว 25 m/s และมีการกระจัด 50 m เมื่อเวลาผ่านไปเท่ากับ 5 s วัตถุนี้เคลื่อนที่ด้วยความเร่งเท่าใด
ก. 8 เมตร/วินาที2
ข. 4 เมตร/วินาที2
ค. 6 เมตร/วินาที2
ง. 10 เมตร/วินาที2
5. รถบรรทุกคันหนึ่งแล่นด้วยความเร็วคงตัว 20 m/s ผ่านรถยนต์คันหนึ่งซึ่งกำลังเริ่มออกวิ่งด้วยความเร่งคงตัว 4 m/s ในทิศทางเดียวกัน จงหาว่ารถยนต์ต้องใช้ เวลานานเท่าใดจึงจะแล่นทันรถบรรทุก
ก. 5 s
ข. 15 s
ค. 20 s
ง. 10 s
