Newsletter subscribe
Tag: กฎความโน้มถ่วงสากลของนิวตัน

ประวัติย่อของกาลเวลา (A Brief History Of Time) โดย สตีเฟน ฮอว์คิง#10 บทที่ 2 อวกาศ-เวลา : กฎการเคลื่อนที่และกฎความโน้มถ่วงสากลของนิวตัน

Posted: 22/12/2020 at 10:32   /   A Brief History of Time, Universe

นิวตันใช้การวัดของกาลิเลโอเป็นพื้นฐานของกฎการเคลื่อนที่ (Laws of motion)  ในการทดลองของกาลิเลโอ วัตถุที่กลิ้งไปตามทางลาดชันจะถูกกระทำจากแรงเดียวกัน (น้ำหนักของมัน) ซึ่งส่งผลทำให้มันเคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่เพิ่มขึ้นอย่างสม่ำเสมอ สิ่งนี้แสดงให้เห็นว่าผลกระทบที่แท้จริงที่เกิดจากแรงคือการเปลี่ยนแปลงความเร็วในการเคลื่อนที่ นอกจากนี้ยังหมายความว่าเมื่อใดก็ตามที่ไม่มีแรงใดๆ มากระทำต่อวัตถุโดย มันจะยังคงเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงด้วยความเร็วเท่าเดิม แนวคิดนี้ระบุไว้อย่างชัดเจนเป็นใน Newton’s Principia Mathematica ตีพิมพ์ในปี 1687 เรียกว่ากฎข้อแรกของการเคลื่อนที่ของนิวตัน จะเกิดอะไรขึ้นกับวัตถุเมื่อมีแรงกระทำ กฎข้อที่สองของการเคลื่อนที่ของนิวตันระบุว่า วัตถุจะเร่งความเร็วหรือเปลี่ยนแปลงความเร็วในอัตราที่เป็นสัดส่วนโดยตรงกับแรงที่มากระทำ (ตัวอย่างเช่นความเร่งของการเคลื่อนที่เป็นสองเท่าถ้าแรงที่มากระทำเป็นสองเท่า) ยิ่งมวลของวัตถุมากขึ้น ความเร่งจะยิ่งน้อยลง (แรงเดียวกันที่กระทำต่อร่างกายที่มีมวลสองเท่าจะทำให้เกิดความเร่งครึ่งหนึ่ง) ตัวอย่างที่คุ้นเคยคือ รถยนต์: ยิ่งเครื่องยนต์มีพลังมากเท่าไหร่อัตราเร่งก็จะยิ่งมากขึ้น แต่รถก็ยิ่งหนักเท่านั้น อัตราเร่งน้อยลงสำหรับเครื่องยนต์เดียวกัน นอกจากกฎการเคลื่อนที่แล้วนิวตันยังค้นพบกฎที่จะอธิบายถึงแรงโน้มถ่วง ซึ่งระบุว่าวัตถุหนึ่งดึงดูดกับวัตถุอื่นๆ ด้วยแรงดึงดูดที่มีขนาดเป็นสัดส่วนโดยตรงกับมวลของวัตถุทั้งสอง ดังนั้นแรงระหว่างวัตถุสองชิ้นจะแข็งแกร่งเป็นสองเท่าหากวัตถุหนึ่ง (วัตถุ A) มีมวลเพิ่มขึ้นสองเท่า กล่าวได้ว่าแรงรวมระหว่างวัตถุ A และ B จะเป็นสองเท่าของแรงเดิม และหากวัตถุหนึ่งมีมวลสองเท่าและอีกวัตถุหนึ่งมีมวลสามเท่า แรงจะมีความแข็งแกร่งเป็นหกเท่า มาดูกันว่าทำไมวัตถุทั้งหมดถึงตกลงมาด้วยความเร็วที่เพิ่มขึ้นในอัตราเดียวกัน: ตัวที่มีน้ำหนักสองเท่าจะมีแรงโน้มถ่วงสองเท่าที่ดึงมันลงมา แต่มันจะมีมวลเป็นสองเท่าด้วย ตามกฎข้อที่สองของนิวตัน ผลกระทบทั้งสองนี้จะยกเลิกซึ่งกันและกันดังนั้นความเร่งจะเท่ากันในทุกกรณี กฎแรงโน้มถ่วงของนิวตันยังบอกเราด้วยว่า ยิ่งวัตถุอยู่ห่างกันเท่าใด แรงก็ยิ่งน้อยลง กฎแรงโน้มถ่วงของนิวตันระบุว่าแรงดึงดูดของดาวฤกษ์นั้นเท่ากับหนึ่งในสี่ของดาวฤกษ์ที่คล้ายกันซึ่งอยู่ห่างออกไปในระยะทางครึ่งหนึ่ง กฎนี้ช่วยให้เราสามารถทำนายวงโคจรของโลก […]

No Comments read more

กำเนิดและวิวัฒนาการของจักรวาล#4 กฎลูกกระสูนปืนใหญ่ของนิวตันและวงโคจรของดาวเทียม

Posted: 07/12/2019 at 23:38   /   Origin and Evolution of The Universe, Universe

ไอแซก นิวตัน ได้ใช้กฎความโน้มถ่วงสากล (Newton’s law of universal gravitation) อธิบายกฎข้อแรกการเคลื่อนที่ข้อแรกของดาวเคราะห์ของเคปเลอร์ (Kepler’s first law of planetary motion)  ถึงสาเหตุที่ดาวเคราะห์โคจรรอบดวงอาทิตย์เป็นวงรี นอกจากนี้นิวตันยังได้ขยายกฎข้อนี้อีก เขาพบว่าวงโคจรของวัตถุในอวกาศไม่ได้เป็นเพียงรูปวงรีเท่านั้น สมการของนิวตันให้วงโคจรที่เป็นไปได้อีกหลายแบบต่อไปนี้      slideplayer.com วงโคจรแบบปิดหรือแบบถูกยึดไว้ (Closed orbits or Bound orbits) ความเร็วของวัตถุจะน้อยกว่าความเร็วหลุดพ้นเสมอ เมื่อวัตถุเคลื่อนที่เข้าใกล้ดวงอาทิตย์และจะกลับมาเสมอ วงโคจรแบบปิดมี 2 แบบคือ วงโคจรแบบวงกลม (circular orbit) : ในความเป็นจริงไม่มีวัตถุในอวกาศที่มีวงโคจรเป็นวงกลมสมบูรณ์แบบ เนื่องจากวัตถุทุกตัวได้รับอิทธิพลจากแรงโน้มถ่วงของวัตถุที่อยู่ข้างเคียง เห็นได้จากดาวเคราะห์ในระบบสุริยะของเราที่มีวงโคจรแบบวงรี อย่างไรก็ตามมีวัตถุขนาดเล็ก เช่น ดาวเทียมที่โคจรไปตามเส้นศูนย์สูตรของโลกด้วยความเร็วคงจะมีวงโคจรเป็นรูปวงกลมที่สมบูรณ์แบบ  วงโคจรแบบวงรี (elliptical orbit) : วงโคจรของดาวเคราะห์ทุกดวงเป็นรูปวงรี แต่จริงๆแล้ววงโคจรเหล่านี้ส่วนใหญ่จะมีค่าความความเอียงของวงโคจรน้อยมากจะดูเกือบเป็นวงกลม ยกเว้นวงโคจรของดาวพุธและวงโคจรของดาวพลูโตซึ่งไม่ถูกนับว่าเป็นดาวเคราะห์แล้ว จะมีค่าความเอียงของวงโคจรมากจนดูเป็นวงรีชัดเจน   วงโคจรแบบเปิดหรือแบบหลุดพ้น (Open orbits or […]

No Comments read more

กำเนิดและวิวัฒนาการของจักรวาล#3 ความสัมพันธ์ระหว่างกฎการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ของเคปเลอร์กับกฎความโน้มถ่วงสากลของนิวตัน

Posted: 18/11/2019 at 11:51   /   Origin and Evolution of The Universe, Universe

ไอแซก นิวตัน (Isaac Newton; 1641-1725) เป็นนักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษและ “นักปรัชญาธรรมชาติ” ในยุคนั้นเขามีบทบาทสำคัญในการปฏิวัติทางวิทยาศาสตร์ทำให้มีความก้าวหน้าด้านฟิสิกส์ดาราศาสตร์คณิตศาสตร์และวิทยาศาสตร์ธรรมชาติอย่างมาก คำว่า “นิวโตเนียน (Newtonian)” ถูกใช้โดยคนรุ่นต่อๆมาเพื่ออธิบายถึงองค์ความรู้จากทฤษฎีของไอแซค นิวตัน ผู้ซึ่งได้รับการยกย่องว่าเป็นหนึ่งในนักวิชาการผู้มีอิทธิพลมากที่สุดในประวัติศาสตร์วิทยาศาสตร์ในช่วงสามศตวรรษต่อมา  นิวตันได้เขียนหนังสือ “Mathematical Principles of Natural Philosophy” (หลักการทางคณิตศาสตร์ของปรัชญาธรรมชาติ) ซึ่งตีพิมพ์ครั้งแรกในปี 1687  อันเป็นรากฐานสำหรับกลศาสตร์ดั้งเดิมหรือกลศาสตร์คลาสสิก (classical mechanics) ในนั้นเขาได้ประกาศกฎการเคลื่อนที่สามข้อ (Newton’s laws of motion) และกฎความโน้มถ่วงสากล (Newton’s law of universal gravitation) ในช่วงต้นศตวรรษที่ 17 โยฮันเนส เคปเลอร์ (Johannes Kepler) นักดาราศาสตร์และนักคณิตศาสตร์ชาวเยอรมันได้ตีพิมพ์กฎการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ (Kepler’s laws of planetary motion) ซึ่งบรรยายการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์รอบดวงอาทิตย์ด้วยสมการคณิตศาสตร์ที่ใช้ข้อมูลการสังเกตุการณ์มาวิเคราะห์ แต่เคปเลอร์ไม่ได้อธิบายถึงสาเหตุที่ทำให้ดาวเคราะห์เคลื่อนที่อย่างนั้น แปดสิบปีต่อมา ไอแซก นิวตัน เป็นผู้มาอธิบาย […]

No Comments read more

กำเนิดและวิวัฒนาการของจักรวาล#2 กฎการเคลื่อนที่และกฎความโน้มถ่วงสากลของนิวตัน

Posted: 09/11/2019 at 11:51   /   Origin and Evolution of The Universe, Universe

เราทราบกันดีแล้วว่า เซอร์ไอแซก นิวตัน (Isaac Newton; 1641 – 1725 ) เป็นผู้ค้นพบแรงโน้มถ่วงของโลกจากการที่ผลแอปเปิ้ลตกลงมาขณะเขานั่งใต้ต้นแอปเปิ้ล นิวตันเป็นทั้งนักฟิสิกส์ นักคณิตศาสตร์ นักดาราศาสตร์ นักปรัชญา และนักเล่นแร่แปรธาตุชาวอังกฤษ ในปี 1687 นิวตันได้ตีพิมพ์หนังสือ “Mathematical Principles of Natural Philosophy” หนึ่งในหนังสือที่สำคัญที่สุดในประวัติศาสตร์วิทยาศาสตร์ เนื้อหาในหนังสือกล่าวถึง กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน (Newton’s law of motion) และกฎความโน้มถ่วงสากลของนิวตัน (Newton‘s law of universal gravitation) นิวตันแสดงให้เห็นว่าการเคลื่อนที่ของวัตถุต่างๆบนโลกและในจักรวาลล้วนอยู่ภายใต้กฎธรรมชาติชนิดเดียวกัน โดยแสดงให้เห็นความสอดคล้องระหว่างทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของเขากับกฎการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ของเคปเลอร์ ซึ่งช่วยยืนยันแนวคิดดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลางจักรวาล และทำให้เกิดความก้าวหน้าอย่างมากในการศึกษาจักรวาลวิทยา (cosmology)    Florence + The Machine – No Light, No Light    กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน (Newton‘s laws of […]

No Comments read more