แบบฝึกหัดบทที่ 3

1.    นักเทนนิสตีลูกเทนนิสอย่างแรง ขณะลูกเทนนิสกำลังเคลื่อนที่อยู่ในอากาศ มีแรงใดบ้างกระทำต่อลูกเทนนิส (ถ้าไม่คิดแรงต้านจากอากาศ)
2.    ผลักรถทดลองซึ่งอยู่บนรางไม้ที่ชดเชยแรงเสียดทาน แล้วรถทดลองจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วอย่างไร เพราะเหตุใด
3.    อาศัยกฎการเคลื่อนที่ข้อที่ 1 ของนิวตันจงอธิบายว่า
                  ก.    เมื่อรถหยุดอย่างกะทันหัน ทำไมคนในรถจึงพุ่งไปข้างหน้า
                  ข.    คนในรถเป็นอย่างไร เมื่อรถเลี้ยวขวาอย่างเร็ว
4.    เข็มขัดนิรภัยและที่พิงศีรษะที่ติดอยู่กับเบาะนั่งในรถยนต์บางคันมีไว้เพื่อประโยชน์อะไรจงอธิบาย
5.    ถ้าจรวดพ่นแก๊สและเชื้อเพลิงที่เผาไหม้ออกไป ทำให้เกิดแรงขับเคลื่อนจรวดคงตัว (ปกติไม่คงตัว) ความเร่งของจรวดจะคงตัวหรือไม่ อย่างไร เพราะเหตุใด
6.    ผลักแท่งไม้ทรงสี่เหลี่ยมให้ไถลไปบนพื้นราบ แท่งไม้นี้จะเคลื่อนที่ไปได้ระยะทางหนึ่งแล้วหยุดนิ่ง ขณะแท่งไม้กำลังเคลื่อนที่ แรงลัพธ์ที่กระทำต่อแท่งไม้และความเร่งของแท่งไม้อยู่ในทิศใด วาดรูปประกอบ
7.    สมมุติว่ามีการจำลองมวลมาตรฐาน 1 กิโลกรัมจากกรุงปารีสมาใกรุงเทพฯ น้ำหนักและมวลของมวลจำลองนี้ที่กรุงเทพฯ แตกต่างกับที่กรุงปารีสเท่าใด (ถ้า g ที่กรุงปารีสและกรุงเทพฯ เป็น 9.81 และ 9.78 เมตร/วินาที\displaystyle ^2ตามลำดับ )
8.    จะต้องใช้แรงขนาดเท่าใดกระทำต่อวัตถุซึ่งมีมวล 0.5 กิโลกรัม จึงจะทำให้วัตถุนั้นเคลื่อนที่ด้วยความเร่ง 4.0 เมตร /วินาที\displaystyle ^2
9.    ถ้าใช้แรง 3.0 นิวตัน กระทำต่อวัตถุซึ่งมีมวล 0.6 กิโลกรัม วัตถุนั้นจะเคลื่อนที่ความเร่งเท่าใด
10.    แรงสองแรงมีขนาดเท่ากัน เท่ากับ 3.0 นิวตัน กระทำต่อมวล 6.0 กิโลกรัม จงหาขนาดและทิศของความเร่งและวัตถุเมื่อแรงทั้งสอง
                  ก.    กระทำในทิศเดียวกัน
                  ข.    กระทำในทิศตรงกันข้าม
11.    เมื่อใช้ช้างลากซุง กฎข้อ 3 ของนิวตันบอกเราว่า ซุงจะดึงช้างไว้เท่ากับแรงที่ช้างดึงซุงจงอธิบายว่าทำไมซุงจึงเคลื่อนที่ไปได้
12.    ถ้าเรายืนชั่งน้ำหนักใกล้ๆ กับโต๊ะ แล้วใช้มือกดลงบนโต๊ะไว้ ค่าที่อ่านได้จากเครื่องชั่งจะเพิ่มขึ้นหรือลดลง เพราะเหตุใด
13.    จากข้อความที่ว่า “จรวดไม่สามารถเคลื่อนที่ขึ้นจากผิวดวงจันทร์ได้ เพราะไม่มีอากาศผลัก” คำกล่าวนี้ถูกต้องหรือไม่ จงอธิบาย
14.    ขณะยิงปืน แรงที่ปืนดันกระสุน และแรงที่ถูกกระสุนดันปืนมีขนาดเท่ากันและมีทิศตรงกันข้าม แรงลัพธ์ที่กระทำต่อลูกกระสุนเป็นศูนย์หรือไม่ เพราะเหตุใดลูกกระสุนจึงเคลื่อนที่ไปได้
15.    สถานการณ์ต่อไปนี้อธิบายได้ด้วยกฎการเคลื่อนที่ข้อที่ 1 ของนิวตัน
                  1.    คนยืนในรถ และรถกำลังเคลื่อนที่ไปข้างหน้า เมื่อรถหยุดอย่างกะทันหันเป็นเหตุให้คนในรถเซไปข้างหน้า
                  2.    เมื่อคนโดยสารลงจากรถประจำทางในขณะที่รถกำลังเคลื่อนที่ คนโดยสารเซหรือล้มลงข้างหน้า
                  3.    นักเรียนยืนบนสเกตโดยหันหน้าเข้าหากำแพง แล้วใช้มือผลักกำแพงปรากฎว่าตัวนักเรียนที่ถอยหลังออกห่างจากกำแพง
16.    จงให้ความหมายของแรงที่กล่าวถึงในกฎข้อที่ 3 ของนิวตัน
17.    ในการเคลื่อนที่แนวตรง ถ้าระยะทางที่วัตถุเคลื่อนที่แปรผันตรงกับเวลา แรงลัพธ์ที่กระทำต่อวัตถุมีค่าเท่าใด
18.    “การที่ยานอวกาศลงบนดวงจันทร์ได้อย่างนิ่มนวล จะต้องใช้จรวดยั้งความเร็ว” อธิบายว่าแรงที่จรวดยั้งความเร็วควรเป็นอย่างไร
19.    แรงขนาดหนึ่งเมื่อกระทำต่อวัตถุซึ่งมีมวล \displaystyle m_1 ทำให้วัตถุนั้นมีความเร่ง 8.0 เมตร/วินาที\displaystyle ^2เมื่อแรงขนาดเดียวกันนั้นกระทำต่อวัตถุ ซึ่งมีมวล \displaystyle m_2  ทำให้ วัตถุมีความเร่ง 24.0 เมตร/ วินาที\displaystyle ^2 จงหาอัตราส่วนระหว่าง \displaystyle m_1  ต่อ \displaystyle m_2
20.    แรงคงตัวแรงหนึ่งเมื่อกระทำต่อวัตถุเป็นเวลา 1.2 วินาทีทำให้ความเร็วของวัตถุนั้นเปลี่ยนจาก 1.8 เมตร /วินาทีเป็น 4.2 เมตร /วินาที ถ้าใช้แรงนี้กระทำต่อวัตถุเดิมเป็นเวลา 2.0 วินาที ความเร็วของวัตถุจะเปลี่ยนจาก 1.8 เมตร/วินาที เป็นเท่าใด ในทั้งสองกรณีนี้ใช้แรงกระทำในทิศทางเดียวกับการเคลื่อนที่
21.    เมื่อใช้แรง 2.0 นิวตัน กระทำต่อวัตถุ 8.0 กิโลกรัม ซึ่งเดิมอยู่นิ่งให้เคลื่อนที่ไปตามพื้นราบปรากฎว่าวัตถุเคลื่อนที่ไปได้ 3.0 เมตรในเวลา 6.0 วินาที
                  ก.    หาความเร่งของวัตถุ จาก  \displaystyle s = ut + \frac{1}{2}at^2
                  ข.    อัตราส่วนระหว่างแรงท่ใช้ต่อมวลของวัตถุเป็นเท่าไร
                  ค.    อธิบายได้อย่างไรว่า ทำไมคำตอบในข้อ ก. และ ข. จึงไม่เท่ากัน
22.    จากรูป รอกลื่น เครื่องสปริงอ่านค่าได้เท่าใด เพราะเหตุใด

รูปสำหรับโจทย์ข้อ 22

23.    วัตถุก้อนหนึ่งเคลื่อนที่ไปทางทิศเหนือด้วยความเร็ว 10 เมตร/วินาที 5.0 วินาทีต่อมาพบว่า วัตถุก้อนนั้นกำลังเคลื่อนที่ไปทางทิศใต้ด้วยความเร็ว 10 เมตร/วินาที
                  ก.    วัตถุนั้นมีความเร็วเปลี่ยนไปในช่วง 5.0 วินาทีนั้นเท่าไร
                  ข.    วัตถุมีความเร่งเฉลี่ยเท่าใด และทิศใด
                  ค.    ทิศของแรงเฉลี่ยที่กระทำต่อวัตถุนั้นเป็นทิศใด
24.    วัตถุมวล 5.0 และ 10.0 กิโลกรัม ผูกติดกันด้วยเชือกเบาดังรูป วางอยู่บนพื้นราบที่ไม่มีความฝืด ให้แรง F ซึ่งมีค่าคงตัว กระทำต่อวัตถุทั้งสองอยู่นาน 15 นาที จนความเร็วของวัตถุเปลี่ยนไป 40 เมตร /วินาที ให้หาค่าแรง F และแรงที่เชือกดึงมวล 5.0 กิโลกรัม


รูปสำหรับโจทย์ข้อ 24

25.    \displaystyle m_1 เป็นวัตถุวางบนโต๊ะราบที่ไม่มีความฝืด ห่างจากขอบโต๊ะ 1 เมตร \displaystyle m_2 เป็นนอตโลหะอยู่สูงจากพื้น 0.5 เมตร ถ้าปล่อยให้ \displaystyle m_1  และ \displaystyle m_2  เคลื่อนที่แล้ว\displaystyle m_1 จะมีความเร็วสูงสุดเท่าใด (กำหนดให้ \displaystyle m_1 = 2.0  กิโลกรัม \displaystyle m_2 = 0.5 กิโลกรัม g = 10 เมตร / วินาที\displaystyle ^2 )


รูปสำหรับโจทย์ข้อ 25



26.    ลูกปืนมวล 40.0 กรัมถูกยิงออกจากลำกล้องปืนด้วยความเร็ว 300 เมตร/วินาที ทะลุแผ่นไม้หนา 4.0 เซนติเมตร ทำให้ความเร็วของลูกปืนขณะออกจากแผ่นไม้อีกด้านหนึ่งเท่ากับ 100 เมตร /วินาที ให้หาขนาดแรงเฉลี่ยที่แผ่นไม้กระทำต่อลูกปืน
27.    ผูกเชือก (ด้ายเย็บผ้าที่เหนียวพอประมาณ) กับถุงทราย 1 ถุงดึงขึ้นอย่างช้าๆกับดึงขึ้นอย่างรวดเร็วผลที่เกิดขึ้นคือ เมื่อดึงขึ้นช้าๆ เชือกไม่ขาด แต่ดึงขึ้นอย่างรวดเร็วเชือกขาด จงให้เหตุผล
28.    มวล A และ B วางอยู่บนพื้นราบเกลี้ยง ถ้ามีแรง F กระทำกับมวล A ในแนวขนานกับพื้นทำให้มวลทั้งสองเคลื่อนที่ติดกันไปด้วยความเร่ง a ดังรูป จงเปรียบเทียบแรงที่ A กระทำต่อ B และแรงที่ B กระทำต่อ A


รูปสำหรับโจทย์ข้อ 28

29.    จากรูป วัตถุ 3 ก้อน มวลเท่ากันผูกติดกับเชือกเบา วางบนพื้นที่ไม่มีความฝืด ถ้าขนาดของแรง F ดึงวัตถุเคลื่อนที่ไปทางขวา ขนาดของแรงดึงในเส้นเชือก \displaystyle T_1   \displaystyle T_2 และ \displaystyle T_3 สัมพันธ์กันอย่างไร


รูปสำหรับโจทย์ข้อ 29  

30.    วัตถุมีน้ำหนัก 20 นิวตัน วางอยู่บนพื้นเอียงซึ่งเอียงทำมุม \displaystyle 45^\circ กับแนวระดับถ้าสัมประสิทธิ์ความเสียดทานจลน์ระหว่าง วัตถุกับพื้นเท่ากับ 0.3 แรง F กระทำต่อวัตถุ มีแนวขนานกับพื้นเอียงดังรูปจงหา


รูปสำหรับโจทย์ข้อ 30

                  ก.    แรงดึง F ที่ทำให้วัตถุเคลื่อนที่ขึ้นพื้นเอียงด้วยความเร็วคงตัว
                  ข.    แรงดึง F ที่ทำให้วัตถุเคลื่อนที่ลงพื้นเอียงด้วยความเร็วคงตัว
31.    วัตถุน้ำหนัก 20 นิวตัน แขวนไว้ด้วยเชือกคล้องผ่านรอกที่ไม่คิดความฝืด (ความฝืดน้อยมาก)ปลายอีกข้างหนึ่งของเชือกผูกวัตถุหนัก 25 นิวตัน ซึ่งวางอยู่บนพื้นเอียง ดังรูป เมื่อปล่อยไว้อย่างอิสระ ปรากฎว่า วัตถุที่วางบนพื้นเอียงที่ขึ้นพื้นเอียงได้พอดี จงหาสัมประสิทธิ์ความเสียดทานสถิตระหว่างพื้นกับวัตถุ


รูปสำหรับโจทย์ข้อ 31

32.    มวล m วางบนพื้นเอียงซึ่งทำมุม \displaystyle 30^\circ กับแนวระดับ ถ้าวัดได้ว่ามวลนั้นไถลลงพื้นเอียงด้วยความเร่ง \displaystyle \frac{1}{8}g สัมประสิทธิ์ความเสียดทานจลน์ระหว่างมวลนั้นกับพื้นจะเป็นเท่าไร


รูปสำหรับโจทย์ข้อ 32