มวลและความเฉื่อย คืออะไร และมนุษย์ประยุกต์ใช้เรื่องนี้อย่างในชีวิตประจำวัน

มวลและความเฉื่อยของวัตถุ

วัตถุทุกอย่างบนโลกนี้ล้วนมีมวล (น้ำหนัก) ในตัวเอง และมีแรงพื้นฐานที่กระทำต่อวัตถุเหล่านั้น อย่างแรงดึงดูดของโลก นอกจากนี้ แรงต่างๆ ที่เกิดขึ้นจากธรรมชาติ และมนุษย์ ก็ส่งผลต่อ มวลและความเฉื่อย ของวัตถุเช่นกัน

มวลและความเฉื่อย – จากการศึกษาการเคลื่อนที่ของวัตถุในแนวตรง นักวิทยาศาสตร์ค้นพบว่า “แรง” (Force) สามารถก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงสภาพการเคลื่อนที่ของวัตถุในลักษณะต่าง ๆ ไม่ว่าจะเป็นการคงสภาพการเคลื่อนที่ของวัตถุให้หยุดนิ่ง หรือทำให้วัตถุเคลื่อนที่ต่อไปด้วยความเร็วคงที่ รวมไปถึงการเปลี่ยนแปลงทิศทาง ความเร็ว หรือแม้แต่รูปร่างของวัตถุให้แตกต่างไปจากเดิม ซึ่งในทางฟิสิกส์ แรงเป็นปริมาณเวกเตอร์ (Vector) มีหน่วยเป็นนิวตัน (Newton; N)

มวลและความเฉื่อย, มวล, วัตถุ, การเคลื่อนที่, ทิศทางการเคลื่อนที่, แรงโน้มถ่วง, แรง, ความเฉื่อย
สุนัขลากเลื่อน แรงดึงของสุนัขที่ถูกผูกด้วยเชือกที่ตรึงกับตัวเลื่อน ทำให้เลื่อนเคลื่อนที่ไปตามแรงดึงของฝูงสุนัข / ภาพถ่าย Stuart Dunns

นอกจาก “แรง” จะทำให้วัตถุเปลี่ยนแปลงสภาพการเคลื่อนที่ได้แล้ว มวล (Mass) ยังเป็นอีกหนึ่งปัจจัยที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลง

ในหลักฟิสิกส์ มวล หมายถึง ปริมาณของสสารในวัตถุนั้น ๆ เป็นหนึ่งในคุณสมบัติประจำตัวของวัตถุที่ต้านทานการเปลี่ยนสภาพการเคลื่อนที่ เมื่อมีแรงจากภายนอกมากระทำ มวลเป็นปริมาณสเกลาร์ (Scalar) มีหน่วยเป็นกิโลกรัม (Kilogram; kg)

เมื่อมีแรงมากระทำต่อวัตถุที่อยู่นิ่ง มวลคือความต้านทานหรือความพยายามที่จะทำให้วัตถุนั้นไม่เคลื่อนที่ ในทางกลับกัน หากวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่อยู่ มวลคือความพยายามที่เกิดขึ้น เพื่อต้านทานการหยุดนิ่งหรือทำให้วัตถุเคลื่อนที่ต่อไป ซึ่งคุณสมบัติที่เกิดขึ้นนี้ถูกเรียกว่า “ความเฉื่อย” (Inertia) หรือ ความพยายามของวัตถุที่จะรักษาสภาพการเคลื่อนที่เอาไว้

มวลและความเฉื่อย, มวล, วัตถุ, การเคลื่อนที่, ทิศทางการเคลื่อนที่, แรงโน้มถ่วง, แรง, ความเฉื่อย
เรือขนส่งสินค้าที่มีน้ำหนักมาก ไม่สามารถหยุดเคลื่อนที่ได้ทันที เนื่องจากมีความเฉื่อย ทำให้ต้องมีระยะหยุดเคลื่อนที่ / ภาพถ่าย Venti Views

ในธรรมชาติ วัตถุที่มีมวลมาก ล้วนมีความเฉื่อยมาก และทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงสภาพการเคลื่อนที่ได้ยากกว่าวัตถุที่มีมวลน้อย ซึ่งมีความเฉื่อยน้อย ในขณะที่น้ำหนัก (Weight) เป็นผลของแรงโน้มถ่วงโลกที่กระทำต่อวัตถุที่มีมวล ซึ่งส่งผลให้วัตถุเคลื่อนที่ด้วยความเร่งคงที่

กฎของความเฉื่อย (Law of Inertia)

ในกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน (Laws of Motion) ทั้ง 3 ข้อ หนึ่งในนั้น คือ กฎของความเฉื่อยที่มีใจความว่า “วัตถุจะรักษาสภาวะหยุดนิ่งหรือสภาวะเคลื่อนที่อย่างสม่ำเสมอในแนวเส้นตรง (อัตราเร็วและทิศทางคงที่) นอกจากมีแรงลัพธ์ (ที่มีค่าไม่เท่ากับศูนย์) มากระทำ”

ดังนั้น เมื่อมีแรงลัพธ์ที่เป็นศูนย์มากระทำต่อวัตถุ วัตถุจะรักษาสภาพคงเดิมไว้ หากวัตถุหยุดนิ่ง มันจะยังคงหยุดนิ่งตลอดไป แต่หากเคลื่อนที่อยู่ในขณะนั้น วัตถุดังกล่าวจะเคลื่อนที่ต่อไปด้วยอัตราเร็วคงที่ จนกว่าจะมีแรงอื่น ๆ มากระทำต่อมัน

การเคลื่อนที่ด้วยความเฉื่อยของนักบินในอวกาศ/ ภาพถ่าย : NASA

สืบค้นและเรียบเรียง

คัดคณัฐ ชื่นวงศ์อรุณ และ ณภัทรดนัย

ข้อมูลอ้างอิง

http://etvthai.tv/Download/Schedule_Document/03102554_1107408178.pdf

https://www.scimath.org/lesson-physics/item/7207-laws-of-motion


อ่านเพิ่มเติม แรงและการเคลื่อนที่ (Force and Motion)

เรื่องแนะนำ

ก่อนที่จะมี CSI เรามี “นักสืบ X

คริสเตน เฟเดริก-ฟรอสต์ ภัณฑารักษ์ ค้นหาจดหมายเหตุอยู่ที่ สถาบันมาตรฐานและเทคโนโลยีแห่งชาติ (National Institute of Standards and Technology – NIST) เพื่อนำมาจัดแสดง และพบสมุดบันทึก 9 เล่มที่เป็นของนักวิทยาศาสตร์ ซึ่งทำงานอยู่ที่สถาบัน NIST เมื่อตอนต้นศตวรรษที่ยี่สิบ นักวิทยาศาสต์คนนั้นคือ วิลเมอร์ ซาวเดอร์ นักฟิสิกส์ของสถาบัน NIST ชายผู้เถรตรงผู้นี้เป็นลูกชาวไร่ชาวนาจากรัฐอินดีแอนาทางใต้ จบการระดับมหาวิทยาลัยและกลายมาเป็นนักฟิสิกส์ หลังได้รับปริญญาดุษฎีบัณฑิตในปี 1916 เขาเริ่มงานที่สถาบันมาตรฐานแห่งชาติ (National Bureau of Standards: NBS ซึ่งต่อมากลายเป็น NIST) ซึ่งทำหน้าที่วัดตวงทุกสิ่งในสหรัฐฯ  ซาวเดอร์เป็นผู้เชี่ยวชาญด้านบันทึกทันตกรรมและในภายหลังยังเป็นผู้เชี่ยวชาญด้านการวิเคราะห์และระบุลายมือ (handwriting identification specialist) ผู้มีบทบาทสำคัญในการสืบสวนคดีของรัฐบาลกลาง รวมถึงการพิจารณาคดีในศาลของคดีลักพาตัวบุตรตระกูลลินด์เบิร์ก (บุตรชายของนักบิน ชาร์ลส์ ลินด์เบิร์ก อ่านคดีเด็กหายอันโด่งดังนีได้ที่ http://www.thairath.co.th/content/230569 หรือ https://www.fbi.gov/history/famous-cases/lindbergh-kidnapping  ) ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อ 85 ปีก่อน […]

วิวัฒนาการกระดูกมนุษย์อาจเกี่ยวข้องกับอาการปวดข้อเข่า

การยืนสองขาของมนุษย์ในปัจจุบันอาจไม่ได้ส่งผลดีเสมอไปเมื่อเทียบกับการเดินสี่ขาของบรรพบุรุษมนุษย์ ร่างกายที่แบกรับน้ำหนักมากกว่า อาจส่งผลให้เกิดปัญหาข้อเข่าเสื่อมตามมา

HandySense ระบบฟาร์มอัจฉริยะ (Smart Farm)

การเกษตรในประเทศไทยยังคงเป็นอาชีพที่หล่อเลี้ยงประชากรหลายล้านครัวเรือนทั่วประเทศ และยังเป็นสินค้าส่งออกที่ขับเคลื่อนเศรษฐกิจของประเทศมาอย่างยาวนาน แต่เกษตรกรผู้ผลิตสินค้าจำนวนมากยังเข้าไม่ถึงเทคโนโลยีและนวัตกรรมสมัยใหม่ ที่ช่วยให้การเกษตรกรรมมีต้นทุนที่ลดลง และได้ผลผลิตที่เพิ่มมากขึ้น HandySense ระบบฟาร์มอัจฉริยะ หรือ Smart Farm เป็นหนึ่งในนวัตกรรมที่ประยุกต์และบูรณาการหลายศาสตร์มาใช้งานร่วมกันอย่างเป็นระบบ เพื่อนำไปใช้งานในภาคเกษตรกรรมให้มีประสิทธิภาพมากขึ้นทั้งในการลดต้นทุน ผลผลิตที่เพิ่มขึ้น และความสะดวกสบาย ซึ่งในประเทศไทยได้นำระบบนี้มาใช้งานจริงแล้วในหลายพื้นที่HandySense ศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ หรือ NECTEC ศูนย์วิจัยภายใต้ สวทช. เป็นองค์กรวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีขั้นสูง เปรียบเสมือน “เครื่องจักรสำคัญในการสร้างฐานรากทางเทคโนโลยีให้ประเทศ” รวมถึงเตรียมความพร้อมงานวิจัยเทคโนโลยีแห่งอนาคต โดยร่วมกับพันธมิตรผลักดันให้เกิดระบบนิเวศของการใช้เทคโนโลยีที่วิจัยและพัฒนาขึ้นให้เกิดประโยชน์ต่อคนหมู่มาก ที่ให้ทุกภาคส่วนสามารถเข้าถึงและใช้ประโยชน์ได้เสมือนกับการเป็นสาธารณูปโภคที่ส่งให้ประชาชนทุกคนในบ้าน ดร.ชัย วุฒิวิวัฒน์ชัย ผู้อำนวยการศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ กล่าว ในช่วงหลายปีปี่ที่ผ่านมา NECTEC ได้สนับสนุนงานและพัฒนางานวิจัยที่เกี่ยวกับระบบ Smart Farm มาโดยตลอด ปัจจุบัน NECTEC ได้เผยแพร่นวัตกรรมแฮนดีเซนส์ – HandySense ซึ่งเป็นอุปกรณ์ IoT (Internet of Thaings) เซนเซอร์ และแอปพลิเคชันควบคุมสภาวะแวดล้อมที่เป็นตัวแปรสำคัญในการเพาะปลูกของพืช โดยสามารถกำหนดตัวแปรควบคุมสภาวะแวดล้อม เพื่อให้ได้สภาวะที่เหมาะสมในกระบวนการเพาะปลูกมากที่สุด โดยอุปกรณ์สามารถใช้ได้ทั้งระบบการปลูกพืชในโรงเรือน และระบบการปลูกพืชกลางแจ้ง การทำงานของระบบ ระบบแฮนดีเซนส์ ทำงานร่วมกัน […]

ค้นพบดีเอ็นเอของชนพื้นเมืองอเมริกันที่ไม่เคยถูกพบมาก่อน

จีโนมของมนุษย์โบราณนี้เป็นรูปแบบที่ไม่เคยพบมาก่อน เชื่อกันว่าพวกเขาแยกสายวิวัฒนาการออกมาจากชนพื้นเมืองในอเมริกาเผ่าอื่นๆ เมื่อราว 10,000 ปีก่อน