เมื่อสองวันก่อนแตงกวาได้มาถามเรื่องที่เค้าไม่ค่อยเข้าใจเกี่ยวกับ “แรงลัพธ์” ในวิชาวิทยาศาสตร์ ชั้น ป.5 เมื่อได้เปิดดูหนังสือ วิทยาศาสตร์ ชั้น ป.5 ก็พบว่ามีคำอธิบายเกี่ยวกับลักษณะของแรงลัพธ์เอาไว้มากพอสมควร แต่ไม่ได้บอกตรงๆว่าแรงลัพธ์คืออะไรมีความหมายว่าอย่างไร คงเป็นเพราะท่านผู้เขียนมีจุดประสงค์ที่จะให้ เพื่อนๆ เด็กๆ ได้ใช้ความคิดและเหตุผลหาความหมายของ “แรงลัพธ์” กันนั่นเอง
เพื่อนๆ เด็กๆ หลายคนคงมีความสงสัยในเรื่องเกี่ยวกับว่าแรงลัพธ์คืออะไร อยู่เหมือนกันใช่ไหมคะ เพื่อให้ เพื่อนๆ เด็กๆ เกิดความเข้าใจที่ชัดเจนมากยิ่งขึ้น จึงอยากจะอธิบายเรื่องแรงลัพธ์เพิ่มเติมให้ทำความเข้าใจอย่างง่ายๆดังนี้ค่ะ
ในการเล่นชักเย่อระหว่าง ฝ่าย “ไต้จง” และ “หวู่ซง” ฝ่ายต่างฝ่ายต่างออกแรงดึงฝ่ายตรงข้าม ไปในทิศทางตรงกันข้ามกันแต่ยังไม่มีฝ่ายใดขยับ แสดงว่าทั้งฝ่าย “ไต้จง” และ “หวู่ซง” ออกแรงดึงเท่าๆกัน เหตุการณ์นี้เพื่อนๆ เด็กๆ คิดว่า แรงลัพธ์ที่เกิดขึ้นจากการออกแรงดึงของทั้งสองฝ่าย เป็นเท่าไรคะ? ถูกต้องแล้วค่ะแรงลัพธ์ในเหตุการณ์นี้เป็นศูนย์ จึงยังไม่มีฝ่ายใดขยับ
ทีนี้พอฝ่าย “ไต้จง” อ่อนแรงลงในขณะที่ฝ่าย “หวู่ซง” กลับออกแรงมากขึ้น จนทำให้ฝ่าย “ไต้จง” ถลำล้มระเนระนาดไปกองกันกับพื้น ผลก็ปรากฏออกมาว่าฝ่าย “หวู่ซง” เป็นฝ่ายชนะในการเล่นชักเย่อครั้งนี้ แสดงว่าฝ่าย “หวู่ซง” ออกแรงดึงมากกว่าฝ่าย “ไต้จง” ใช่ไหมคะ
ถึงตอนนี้ เพื่อนๆ เด็กๆ ลองใช้ความคิดดูบ้างสิคะว่าแรงลัพธ์ที่เกิดขึ้นจะเท่ากับศูนย์หรือไม่อย่างไร และจะมีทิศทางไปทางไหน คิดก่อนนะคะ ติ๊กต่อก ติ๊กต่อก ติ๊กต่อก ติ๊กต่อก ติ๊กต่อก ปิ๊ง….
ถูกต้องแล้วค่ะ เก่งมาก แรงลัพธ์ในกรณีนี้เท่ากับแรงของฝ่ายหวู่ซงบวกกับแรงของฝ่ายไต้จง แต่เนื่องจากแรงของทั้งสองฝ่ายมีทิศทางตรงข้ามกัน ผลลัพธ์จึงออกมาในลักษณะหักล้างกัน แต่ก็ไม่เท่ากับศูนย์ เพราะแรงของฝ่ายหวู่ซงมีมากกว่า และทิศทางของแรงลัพธ์ก็จะพุ่งไปยังฝ่ายที่มีแรงมากกว่าคือฝ่ายหวู่ซงนั่นเอง ถึงตอนนี้ไม่งงใช่มั๊ยคะ แต่ถ้ายังสงสัยอยู่ก็ลองย้อนกลับไปอ่านอีกครั้งนึงนะ
ทีนี้เรามาดูว่ากรณีที่เราแขวนลูกบอลไว้กับเชือกที่ขึงไว้ระหว่างเสาสองต้น ว่าแรงอะไรเกิดขึ้นบ้างจึงทำให้แรงลัพธ์ที่เกิดขึ้นเท่ากับศูนย์และลูกบอลไม่หล่นลงมา ถูกต้องไหมคะที่ว่าแรงลัพธ์ต้องเป็นศูนย์ลูกบอลจึงแขวนลอยอยู่ได้ เพื่อนๆ เด็กๆ ลองทบทวนแล้วคิดดูสิคะ
เรามาเขียนเป็นแผนภาพให้เข้าใจได้ง่ายๆกันก่อนดีกว่า เพื่อให้ง่ายเข้าเรารวมลูกบอลทั้งหมดไว้ที่จุดเดียวกัน จะเห็นว่ามีแรงเกิดขึ้นกับเส้นเชือก 3 จุดด้วยกันคือ 1, 2 และ 3 ลูกศรสีแดงนั้นคือแรงที่เกิดขึ้นตามจุดต่างๆคือ
จุดที่ 1
มีแรงจากน้ำหนักของลูกบอลที่เกิดขึ้นจากแรงดึงดูดของโลก (เคยเรียนกันมาแล้วใช่ไหมคะ) ในทิศทางที่ดิ่งลงพื้น (ก) ดังนั้นลูกบอลจะลอยอยู่ได้จึงต้องมีแรงมาต้านทานแรงดึงดูดของโลกเอาไว้ นึกออกไหมคะว่าแรงนั้นคือแรงอะไรมาจากไหน ถูกต้องแล้วค่ะ ก็คือแรงที่เส้นเชือกดึงเอาไว้ตรงจุดที่ผูกลูกบอลเอาไว้นั่นเองนั่นเอง โดยจะเกิดขึ้น 2 แรง คือ (ข) และ (ค) ในทิศทางกลับกันตามแนวของเส้นเชือกที่ถูกดึงหย่อนลงมาด้วยน้ำหนักของลูกบอลนั่นเอง
จุดที่ 2 และ จุดทึ่ 3
เมื่อเชือกถูกดึงลงมาด้วยน้ำหนักของลูกบอล ก็จำเป็นต้องยึดเกาะกับเสาเอาไว้เพื่อให้อยู่กับที่ได้ จึงเกิดแรงดึงตรงจุดที่ 2 คือแรง (ง) และ (จ) ในทิศทางตรงกันข้ามกัน กับจุดที่ 3 คือแรง (ฉ) และ (ช) ในทิศทางตรงกันข้ามกันเช่นเดียวกัน ถูกต้องไหมคะ คิดตามไปด้วยนะคะจะได้เข้าใจ
ทีนี้ เพื่อนๆ เด็กๆ บอก ได้ไหมคะว่าแรงลัพธ์ที่เกิดขึ้นที่ จุดที่ 1, จุดที่ 2 และ จุดทึ่ 3 มีค่าเท่าไร? เอ้าเริ่มคิดได้… ติ๊กต่อก ติ๊กต่อก ติ๊กต่อก ติ๊กต่อก ติ๊กต่อก ปิ๊ง…. ถูกต้องแล้วค่ะ ในเมื่อทุกอย่างอยู่นิ่งอยู่กับที่แรงลัพธ์ที่เกิดขึ้นตามจุดต่างๆก็ย่อมเท่ากับศูนย์นั่นเอง
และนี่คือภาพที่จะอธิบายความหมายของแรงลัพธ์ได้เป็นอย่างดี ผลรวมของขนาดและทิศทางของแรงที่ 1 และแรงที่ 2 คือขนาดและทิศทางของแรงลัพธ์นั่นเอง ย้ำอีกครั้งว่าต้องเป็นผลรวมของขนาดและทิศทางนะคะ ไม่ใช่ผลรวมของขนาดเพียงอย่างเดียว มีคำศัพท์ทางเทคนิค(วิชาฟิสิกส์ เป็นสาขาหนึ่งของวิชาวิทยาศาสตร์) ที่ใช้เรียกการรวมขนาดและทิศทางของแรงแบบนี้ว่า “การรวมกันแบบปริมาณเวกเตอร์ ” แต่ตอนนี้ขอให้ เพื่อนๆ เด็กๆ เข้าใจและจำไว้ว่าแรงลัพธ์เป็น “ผลรวมของขนาดและทิศทางของแรง” ไปก่อนเพื่อที่จะได้ไม่สับสน นี่ย้ำเป็นครั้งที่สามแล้วนะเนี่ย ทิศทางของแรงลัพธ์ก็คือทิศทางที่วัตถุที่ถูกแรงทั้งสองกระทำเคลื่อนที่ไปนั่นเอง
ทีนี้ เพื่อนๆ เด็กๆ ลองมาทดสอบตัวเองกันดูหน่อยดีมั๊ยว่าเข้าใจกันดีหรือยัง จากภาพนี้กำหนดให้แรงที่ 1 มีค่าเท่ากับ 3 หน่วย แรงที่ 2 มีค่าเท่ากับ 4 หน่วย มีทิศทางที่ตั้งฉากกันดังภาพ อยากจะถามว่าแรงลัพธ์จะมีค่าเท่าไร และมีทิศทางไปทางไหน ลองคิดกันดูนะคะ แย้มๆให้นิดนึงว่าถ้าตอบว่า 3 + 4 = 7 หน่วยล่ะก็ผิดแน่ๆค่ะ
เอ…แล้วทำไมลุงซานต้าถึงแบกของขวัญไปไม่ได้สักทีล่ะเนี่ย จะทันวันคริสต์มาสมั๊ยเนี่ย ใครก็ได้ช่วยไขปัญหาให้ลุงซานต้าทีเถอะ
คำถามปิดท้ายแล้วนะ จากที่ได้อ่านได้ชมมาทั้งหมด สรุปแล้วตอนนี้ตอบได้หรือยังคะว่าความหมายแรงลัพธ์คืออะไร?
ถ้ารู้คำตอบทั้งหมดแล้วก็ส่งคำตอบ หรือแสดงความคิดเห็นได้ที่ช่องแสดงความคิดเห็นนะคะ แต่ไม่มีรางวัลให้นะ 😆 🙂
ตอนนี้เพื่อนๆคงหายสงสัยในเรื่องเกี่ยวกับว่าแรงลัพธ์คืออะไร กันแล้วนะคะ
ดีมากก๊าก
ต้องออกแรงอีก ใช้เครื่องมือดิ
ดีมากคะให้ความรู้กับเด้กได้มากเลย แต่ขอเพิ่มข้อมูลวิทย์เรื่องอื่นๆอีกนะคะขอบคุณคะ