17. ตัวอย่าง 4.1
วัตถุมวล m กาลังเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว u แล้วถูกแรง F กระทาเป็นเวลา t ทา
ให้ความเร็วเปลี่ยนเป็น v จงหาการเปลี่ยนแปลงโมเมนตัม และแรงดล ที่กระทาต่อ
วัตถุ
a) แสดงเมื่อแรง F อยู่ในแนวเดียวกับ u
Δ푡
푢 푣
퐹 퐹
20. ตัวอย่าง 4.2
วัตถุมวล m กาลังเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว u แล้วถูกแรง F กระทาในทิศทามุมกับ
การเคลื่อนที่ ทาให้ความเร็วเปลี่ยนเป็น v ในทิศทามุม a กับ u จะหาการ
เปลี่ยนแปลงโมเมนตัม ได้ดังรูป
푢
푣
퐹
a
q
22. ตัวอย่าง 4.4
ปาวัตถุมวล 0.5 กิโลกรัม ขึน้ในแนวดิ่งด้วยความเร็ว 20 เมตรต่อวินาทีเมื่อเวลาผา่น
ไป 3 วินาที จงหา
a) โมเมนตัมเริ่มต้น
b) โมเมนตัมสุดท้าย
c) โมเมนตัมที่เปลี่ยนไป
u = 20 m/s
23. ตัวอย่าง 4.5
นักบอลเตะลูกบอลมวล 0.5 กิโลกรัม ทาให้ลูกบอลเคลื่อนที่ด้วยอัตราเร็ว 20 เมตรต่อ
วินาที เข้าชนฝาผนังในแนวตัง้ฉาก แล้วสะท้อนกลับออกมาในแนวเดิมด้วย อัตราเร็ว
20 เมตรต่อวินาทีเท่ากัน ถ้าลูกบอลกระทบฝาผนังนาน 0.05 วินาที จงหา
a) การดลของลูกบอล
b) แรงเฉลี่ยที่ฝาผนังกระทาต่อลูกบอล
20 m/s 20 m/s
Dt = 0.05 s
24. ตัวอย่าง 4.6
กล่องใบหนงึ่อยู่บนรถ ซงึ่กาลังเคลื่อนที่ในแนวระดับด้วยความเร็ว 30 เมตร/วินาที รถ
จะต้องเบรกจนหยุดนิ่งในเวลาน้อยที่สุดเท่าใด กล่องจึงจะไม่ไถลไปบนรถ ถ้า
สัมประสิทธิ์ความเสียดทานระหว่างกล่องกับรถเป็น 0.5
30 m/s
m = 0.5
47. ตัวอย่าง 4.14
วัตถุA เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 10 เมตร/วินาที เข้าชนวัตถุ B ซงึ่อยู่นิ่งๆ ในแนว
ผ่านจุดศูนย์ กลางของมวลทัง้สองแบบยืดหยุ่นสมบูรณ์ จงหาความเร็วของวัตถุ A
และ B หลังชนกันเมื่อ
a) m A = 4 กิโลกรัม , m B = 1 กิโลกรัม
b) m A = 4 กิโลกรัม , m B = 4 กิโลกรัม
c) m A = 1 กิโลกรัม , m B = 4 กิโลกรัม
61. การระเบิดแบบแยกออกจากกันอย่างอิสระ
o การยิงปืน
เดิมกระสุนปืนและปืนอยู่ด้วยกัน ตัวปืนมีมวล M ลูกปืนมวล m หลังยิง
ลูกปืนมีความเร็ว v ตัวปืนมีความเร็ว V ถอยหลัง
m
M
V
v
M
m
ก่อนยิงปืน หลังยิงปืน
62. m
M
V
ก่อนยิงปืน โมเมนตัมของระบบ = 0
หลังยิงปืน โมเมนตัมของระบบ = mv – MV
จาก โมเมนตัมก่อนยิง = โมเมนตัมหลังยิง
0 = m1v1 + m2v2
= M(-V) + mv
จะได้ว่า MV = mv
หรือกล่าวได้ว่า โมเมนตัมของตัวปืน = โมเมนตัมของลูกปืน
v
M
m
ก่อนยิงปืน หลังยิงปืน
63. oมวลอัดสปริง
วัตถุมีมวล M และ m ผูกติดกันด้วยเชือกและมีสปริงติดอยู่ที่มวลก้อนใดก้อน
หนึ่ง เมื่อตัดเชือกขาดมวล M และ m จะเคลื่อนที่ออกจากกันด้วยความเร็ว V
และ v ตามลาดับ
V
M m M m
ก่อนดีดตัว หลังดีดตัว
v
64. V
M m M m
ก่อนดีดตัว หลังดีดตัว
푝 ก่อนระเบิด = 푝 หลังระเบิด
0 = m1v1 + m2v2
= M(-V) + mv
จะได้ว่า mv = MV
หรือกล่าวได้ว่า โมเมนตัมของมวล m = โมเมนตัมของมวล M
v
65. oคนกระโดดจากเรือ
เดิมคนมีมวล m อยู่บนเรือ ซงึ่เรือมีมวล M เมื่อคนกระโดดออกจาก
เรือด้วยความเร็ว v เรือจะเคลื่อนที่ถอยหลังด้วยความเร็ว V
m
ก่อนกระโดด หลังกระโดด
M
V v
m
M
66. m
ก่อนกระโดด หลังกระโดด
M
V v
m
M
푝 ก่อนระเบิด = 푝 หลังระเบิด
0 = m1v1 + m2v2
= M(-V) + mv
จะได้ว่า mv = MV
หรือกล่าวได้ว่า โมเมนตัมของมวล m = โมเมนตัมของมวล M
68. oคนกระโดดจากเรือซึ่งกา ลังเคลื่อนที่
เดิมคนมีมวล m ยืนอยู่บนเรอ M ซงึ่กาลังเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว u แล้วคน
กระโดดออกจากเรือด้วยความเร็วทางด้านหน้าด้วยความเร็ว v ทาให้เรือมี
ความเร็ว V
m
ก่อนกระโดด หลังกระโดด
M
V v
m
M
u
69. m
ก่อนกระโดด หลังกระโดด
M
V
v
m
M
푝 ก่อนระเบิด = 푝 หลังระเบิด
(M+m)u = MV+ mv
Mu+mu = MV+ mv
MV = m(u-v)+Mu
u
จะได้ว่า 푉 =
m(u−v)+Mu
M
70. การระเบิดแบบสัมพัทธ์
oคนเดินบนเรือซึ่งอยู่นิ่ง
ให้คนมีมวล m อยู่นิ่งบนเรือมวล M เมื่อคนเดินด้วยความเร็ว v จะทาให้เรือ
เคลื่อนที่ในทิศทางตรงข้ามด้วยความเร็ว V ขณะที่คนเดินด้วยความเร็ว v เรือจะ
เคลื่อนที่ถอยหลังจากคนด้วยความเร็ว V เมื่อเทียบกับพืน้โลก ดังนัน้คนจะมี
ความเร็ว (v - V) เมื่อเทียบกับโลก
m
V
ก่อนเดิน หลังเดิน
v
M
m
M
71. ก่อนเดิน หลังเดิน
푝 ก่อนระเบิด = 푝 หลังระเบิด
0 = m (v - V) + M(-V)
0 = m (v - V) - MV
m (v - V) = MV
mv - mV = MV
mv = (m + M)V
จะได้ว่า 푉 =
mv
m+M
m
V
v
M
m
M
72. oคนเดินบนเรือซึ่งกา ลังเคลื่อนที่
ให้คนมีมวล m ยืนนิ่งอยู่บนเรือมวล M ซงึ่มีความเร็ว u เมื่อคนเริ่มเดิน
ด้วยความเร็ว v เรือจะมีความเร็ว V ขณะที่คนเดินด้วย v ความเร็วของเรือ
เป็น V ความเร็วของคนที่สัมพัทธ์กับพืน้โลกจะเท่ากับ v + V
m
u V
ก่อนเดิน หลังเดิน
v
M
m
M
73. u V
ก่อนเดิน หลังเดิน
푝 ก่อนระเบิด = 푝 หลังระเบิด
(m + M)u = m(v + V) + MV
mu + Mu = mv + mV + MV
mu - mv + Mu = (m + M)V
m
v
M
m
M
จะได้ว่า 푉 =
m 푢−푣 +푀푢
m+M
100. ตัวอย่าง 4.40
ปล่อยลูกเหล็กมวล 4 กิโลกรัม ลงตามทางโค้งเกลีย้ง AB ดังรูป โดยลูกเหล็ก
อยู่สูงจากพืน้ราบในแนวดิ่ง 20 เมตร ลูกเหล็กเข้าชนมวล 6 กิโลกรัม ซงึ่
วางอยู่นิ่ง ณ จุด B หลังจากการชน วัตถุทัง้สองเคลื่อนที่ไปด้วยกัน จงหาว่า
วัตถุทัง้สองจะเคลื่อนที่ไปได้ระยะทางเท่าไร ก่อนจะหยุดนิ่ง ถ้าพืน้ราบมีค่า
สัมประสิทธิ์ของความเสียดทาน 0.4
6 kg
4 kg
20 m
A
B
101. ตัวอย่าง 4.41
วัตถุมวล 1 กิโลกรัม ผูกติดกับเชือกยาว 1.25 เมตร ถูกดึงขึน้จนเชือกและวัตถุ
อยู่ในแนวระดับแล้วปล่อยลงมาให้ชนวัตถุก้อนหนงึ่ซงึ่มีมวล 4 กิโลกรัม วางอยู่
บนพืน้ที่จุดต่าสุดของเชือก การชนเป็นแบบไม่สูญเสียพลังงาน จงหา
a) ความเร็วหลังชนของวัตถุทัง้สอง
b) ถ้ามวล 4 กิโลกรัม เคลื่อนที่ไปได้ไกล 1 เมตร จึงหยุดสัมประสิทธิ์
ความเสียดทานเป็นเท่าใด
1 kg
4 kg
A
1.25 m
B
102. ตัวอย่าง 4.42
จากรูป ยิงลูกปืนมวล m มีความเร็ว เข้าไปฝันในลิ่มมวล แล้วลิ่มจะเคลื่อนที่
ไปตามพืน้เอียงลื่น ได้ทาง l จงหาความเร็ว
l
M
m
u0
V
q
103. ตัวอย่าง 4.43
ลูกปืนมวล m ถูกยิงให้เคลื่อนที่ในแนวระดับด้วยความเร็ว v0 เข้าชนมวล M
ซึ่งแขวนกับเชือกยาว l แล้วฝังลงในมวล M จงหาความเร็ว v0 ที่น้อยที่สุดที่
ทาให้มวล M แกว่งเป็นวงกลมครบรอบพอดี
109. m1
u1
m2
m1
m2
ก่อนชน
หลังชน
a
b
m1u1
การหา v1 และ v2 ทาได้ 2 วิธี
วิธีที่ 1 : การแยกองค์ประกอบของเวกเตอร์ให้เป็น x และ y
วิธีที่ 2 : การใช้กฎของไซน์
110. วิธีที่ 1 : การแยกองค์ประกอบของเวกเตอร์ ให้เป็น x และ y
m1
m2
a
b
m1v1cosa
a
b x
y
m1u1 m1u1
m2v2cosb
m2v2sinb m1v1sina
ทาการแยกพิจารณา 푝 푥 และ 푝 푦 ในการแกนปัญหา
111. วิธีที่ 1 : การแยกองค์ประกอบของเวกเตอร์ ให้เป็น x และ y
a
mu11
b x
y
m1v1cosa
m2v2cosb
m2v2sinb m1v1sina
o จากฎการอนุรักษ์โมเมนตัมในแกน y จะได้ 푝 푦 = 0
ดังนนั้ m1v1sina = m2v2sinb ……(1)
จาก (1) และ (2) ถ้ารู้ m1, m2 , u1
, a, b ก็สามารถหา v1 และ v2ได้
o จากฎการอนุรักษ์โมเมนตัมในแกน x จะได้ 푝 푥 = m1u1
ดังนนั้ m1u1 = m1v1cosa + m2v2cosb ……(2)
112. *** วิธีที่ 2 : การใช้กฎของไซน์ ***
a
mu11
b x
y
푚1푢1
sin 훼 + 훽
=
푚1푣1
sin 훽
=
푚2푣2
sin 훼
โดยส่วนใหญ่แล้วในการชนแบบสองมิติเรามักทราบค่าของ 푚1, 푚2, 푢1
,훼 และ 훽 ดังนัน้เราจึงสามารถหาค่า 푣1 และ 푣2 ได้ ปัญหาอยู่ที่ว่า ค่าของ
มุม ในบางครัง้ไม่สามารถหาค่าได้ง่ายนัก เช่น sin75◦, sin105◦ เป็นต้น
113. ตัวอย่าง 4.44
ลูกกลมมวลเท่ากัน 2 ลูก A และ B โดยลูก A วิ่งเข้าชนลูก B ซงึ่อยู่นิ่งในแนว
ไม่ผ่านจุดศูนย์กลางทาให้ลูก A กระเด็นเบี่ยงไปจากแนวเดิม 60 องศา ก่อนชน
ลูกกลม A มีความเร็ว 10 เมตร/วินาที และเป็นการชนแบบยืดหยุ่นสมบูรณ์หลัง
ชนลูกกลม A และ B จะมีความเร็วเท่าใด
115. ตัวอย่าง 4.46
ลูกกลม A และ B ขนาดเท่ากัน มีมวลลูกละ 0.5 กิโลกรัม ให้ลูกกลม A เข้า
ชนลูกกลม B ซงึ่อยู่นิ่ง หลังชนปรากฏว่าลูกกลม A และ B กระเด็นทามุม
30◦ และ 60◦ กับแนวการชนของลูกกลม A ตามลาดับ ถ้าอัตราเร็วของลูก
กลม B เป็น 4 เมตร/วินาที พลังงานจลน์ของลูกกลม A เปลี่ยนไปเท่าไร ใน
การชนถ้าลูกกลมทัง้สองอยู่บนพืน้ลื่น