PHYSICS IN OUR LIFE.....

เรือใบสามารถแล่นทวนลมได้หรือไม่

ลองทำการทดลองง่ายๆ ก่อน  โดยใช้มือซ้ายจับไม้บรรทัดไว้  มือขวาถือปากกาตามที่แสดงในรูป (1)  กดลงไปบนแผ่นสามเหลี่ยมที่ติดอยู่กับไม้บรรทัด  แผ่นสามเหลี่ยมจะเคลื่อนที่ไปในทิศทางใด????

          ไม่ว่าปลายปากกาจะกดลงไปในทิศทางใดบนด้านเฉียงของแผ่นสามเหลี่ยมก็ตาม  แผ่นสามเหลี่ยมจะเคลื่อนที่ไปในทิศของลูกศรสีขาว  เมื่อปลายปากกากดลงบนด้านเฉียงของแผ่นสามเหลี่ยมตามแนวทิศ  v  เนื่องจากแผ่นสามเหลี่ยมเรียบลื่น  แรง R   ที่กดลงไปนั้นจะตั้งฉากกับด้านเฉียงของสามเหลี่ยม (ซึ่งก็คือไม่เกี่ยวข้องกับทิศทาง v โดยตรง)
           แรงกด  R  นี้สามารถแบ่งออกเป็นแรงองค์ประกอบ  F1  และ  F2  โดยที่  F1  ทำให้แผ่นสามเหลี่ยมเคลื่อนที่ไปตามแนวไม้บรรทัด  (ตามทิศทางของลูกศรสีขาวในรูป(1)  F2 ทำให้แผ่นสามเหลี่ยมกดลงไปบนไม้บรรทัด  ในขณะที่ไม้บรรทัดจะมีแรงต้าน  P  กระทำต่อแผ่นสามเหลี่ยม  โดยต้านแรง  F2  ดังนั้นแผ่นสามเหลี่ยมจึงเคลื่อนที่ไปตามแนวแรง  F1  เท่านั้น  จากรูป (1) แสดงให้เห็นว่า  เมื่อกดปลายปากกาลงไปบนแผ่นสามเหลี่ยมจากทางทิศเหนือ  แต่แผ่นสามเหลี่ยมจะเคลื่อนที่ไปทางทิศตะวันออกเฉียงเหนือ

          ในรูป (2) แสดงให้เห็นว่า  เมื่อเรือใบแล่นทวนลมนั้น  แรงลม  R  ที่กระทำต่อเรือใบจะตั้งฉากกับใบเรือ  (หากไม่มีแรงเสียดทานระหว่างกันจะตั้งฉากกับพื้นที่ผิวสัมผัส)  R  สามารถแยกเป็นแรงองค์ประกอบ  F1  และ  F2  โดยที่  F1 จะเป็นแรงผลักให้เรือใบแล่นไปข้างหน้า  ในขณะที่  F2 จะดันให้เรือเคลื่อนที่ไปตามแนวขวาง  แต่เนื่องจากท้องเรือและกราบเรือทางด้านข้างได้รับแรงต้าน  P  จากน้ำ  แรง  P  จะต้านแรง  F2  ทำให้เรือไม่เคลื่อนที่ไปทางแนวขวางมากนัก  เรือจึงแล่นตรงไปได้

ไม่ว่าปลายปากกาจะกดลงไปในทิศทางใดบนด้านเฉียงของแผ่นสามเหลี่ยมก็ตาม  แผ่นสามเหลี่ยมจะเคลื่อนที่ไปในทิศของลูกศรสีขาว  เมื่อปลายปากกากดลงบนด้านเฉียงของแผ่นสามเหลี่ยมตามแนวทิศ  v  เนื่องจากแผ่นสามเหลี่ยมเรียบลื่น  แรง R   ที่กดลงไปนั้นจะตั้งฉากกับด้านเฉียงของสามเหลี่ยม (ซึ่งก็คือไม่เกี่ยวข้องกับทิศทาง v โดยตรง)

          แรงกด  R  นี้สามารถแบ่งออกเป็นแรงองค์ประกอบ  F1  และ  F2  โดยที่  F1  ทำให้แผ่นสามเหลี่ยมเคลื่อนที่ไปตามแนวไม้บรรทัด  (ตามทิศทางของลูกศรสีขาวในรูป(1)  F2 ทำให้แผ่นสามเหลี่ยมกดลงไปบนไม้บรรทัด  ในขณะที่ไม้บรรทัดจะมีแรงต้าน  P  กระทำต่อแผ่นสามเหลี่ยม  โดยต้านแรง  F2  ดังนั้นแผ่นสามเหลี่ยมจึงเคลื่อนที่ไปตามแนวแรง  F1  เท่านั้น  จากรูป (1) แสดงให้เห็นว่า  เมื่อกดปลายปากกาลงไปบนแผ่นสามเหลี่ยมจากทางทิศเหนือ  แต่แผ่นสามเหลี่ยมจะเคลื่อนที่ไปทางทิศตะวันออกเฉียงเหนือ

          ในรูป (2) แสดงให้เห็นว่า  เมื่อเรือใบแล่นทวนลมนั้น  แรงลม  R  ที่กระทำต่อเรือใบจะตั้งฉากกับใบเรือ  (หากไม่มีแรงเสียดทานระหว่างกันจะตั้งฉากกับพื้นที่ผิวสัมผัส)  R  สามารถแยกเป็นแรงองค์ประกอบ  F1  และ  F2  โดยที่  F1 จะเป็นแรงผลักให้เรือใบแล่นไปข้างหน้า  ในขณะที่  F2 จะดันให้เรือเคลื่อนที่ไปตามแนวขวาง  แต่เนื่องจากท้องเรือและกราบเรือทางด้านข้างได้รับแรงต้าน  P  จากน้ำ  แรง  P  จะต้านแรง  F2  ทำให้เรือไม่เคลื่อนที่ไปทางแนวขวางมากนัก  เรือจึงแล่นตรงไปได้

จากรูป (3) หากแล่นเรือใบโดยจัดใบเรือและหางเสือให้เหมาะสมก็จะสามารแล่นทวนลมเป็นแนวโค้งได้  แล่นปะทะลมเหนือแล้วมุ่งไปทางทิศเหนือ

เกี่ยวข้องกับหลักการฟิสิกส์ในเรื่องของ...

          แรงองค์ประกอบ (component forces)  หรือ การเเตกเเรง แรงแรงหนึ่งสามารถแยกออกเป็นแรงย่อย 2 แรงหรือมากกว่า  แรงย่อยที่แยกออกนี้คือแรงองค์ประกอบ

เเหล่งอ้างอิง

http://rmutphysics.com/charud/scibook/physcis-for-everyday/physics-for-everydayuse-content/1-20/indexcontent20.htm

http://erc-kmitl-fact.blogspot.com/2009/10/blog-post_1075.html

physics in our life.....

การแตกแรง

เรือใบสามารถแล่นทวนลมได้หรือไม่

ลองทำการทดลองง่ายๆ ก่อน  โดยใช้มือซ้ายจับไม้บรรทัดไว้  มือขวาถือปากกาตามที่แสดงในรูป (1)  กดลงไปบนแผ่นสามเหลี่ยมที่ติดอยู่กับไม้บรรทัด  แผ่นสามเหลี่ยมจะเคลื่อนที่ไปในทิศทางใด

ลองทำการทดลองง่ายๆ ก่อน โดยใช้มือซ้ายจับไม้บรรทัดไว้ มือขวาถือปากกาตามที่แสดงในรูป (1) กดลงไปบนแผ่นสามเหลี่ยมที่ติดอยู่กับไม้บรรทัด แผ่นสามเหลี่ยมจะเคลื่อนที่ไปในทิศทางใด

ไม่ว่าปลายปากกาจะกดลงไปในทิศทางใดบนด้านเฉียงของแผ่นสามเหลี่ยมก็ตาม  แผ่นสามเหลี่ยมจะเคลื่อนที่ไปในทิศของลูกศรสีขาว  เมื่อปลายปากกากดลงบนด้านเฉียงของแผ่นสามเหลี่ยมตามแนวทิศ  v  เนื่องจากแผ่นสามเหลี่ยมเรียบลื่น  แรง R    ที่กดลงไปนั้นจะตั้งฉากกับด้านเฉียงของสามเหลี่ยม (ซึ่งก็คือไม่เกี่ยวข้องกับทิศทาง v โดยตรง)

แรงกด  R  นี้สามารถแบ่งออกเป็นแรงองค์ประกอบ  F₁  และ  F₂  โดยที่  F₁  ทำให้แผ่นสามเหลี่ยมเคลื่อนที่ไปตามแนวไม้บรรทัด  (ตามทิศทางของลูกศรสีขาวในรูป(1)  F₂ ทำให้แผ่นสามเหลี่ยมกดลงไปบนไม้บรรทัด  ในขณะที่ไม้บรรทัดจะมีแรงต้าน  P  กระทำต่อแผ่นสามเหลี่ยม  โดยต้านแรง  F₂  ดังนั้นแผ่นสามเหลี่ยมจึงเคลื่อนที่ไปตามแนวแรง  F₁  เท่านั้น  จากรูป (1) แสดงให้เห็นว่า  เมื่อกดปลายปากกาลงไปบนแผ่นสามเหลี่ยมจากทางทิศเหนือ  แต่แผ่นสามเหลี่ยมจะเคลื่อนที่ไปทางทิศตะวันออกเฉียงเหนือ

            ในรูป (2) แสดงให้เห็นว่า  เมื่อเรือใบแล่นทวนลมนั้น  แรงลม  R  ที่กระทำต่อเรือใบจะตั้งฉากกับใบเรือ  (หากไม่มีแรงเสียดทานระหว่างกันจะตั้งฉากกับพื้นที่ผิวสัมผัส)  R  สามารถแยกเป็นแรงองค์ประกอบ  F₁  และ  F₂  โดยที่  F₁ จะเป็นแรงผลักให้เรือใบแล่นไปข้างหน้า  ในขณะที่  F₂ จะดันให้เรือเคลื่อนที่ไปตามแนวขวาง  แต่เนื่องจากท้องเรือและกราบเรือทางด้านข้างได้รับแรงต้าน  P  จากน้ำ  แรง  P  จะต้านแรง  F₂  ทำให้เรือไม่เคลื่อนที่ไปทางแนวขวางมากนัก  เรือจึงแล่นตรงไปได้

จากรูป (3) หากแล่นเรือใบโดยจัดใบเรือและหางเสือให้เหมาะสมก็จะสามารแล่นทวนลมเป็นแนวโค้งได้  แล่นปะทะลมเหนือแล้วมุ่งไปทางทิศเหนือ

แรงองค์ประกอบ (component forces) แรงแรงหนึ่งสามารถแยกออกเป็นแรงย่อย 2 แรงหรือมากกว่า แรงย่อยที่แยกออกนี้คือแรงองค์ประกอบ

แหล้งอ้างอิง :  http://rmutphysics.com/charud/scibook/physcis-for-everyday/index/index1.htm