โมเมนตัม คืออะไร ? สรุปสูตรพร้อมตัวอย่าง

28 สิงหาคม 2567 10:52:03

เคยสงสัยกันไหมว่า ทำไมลูกบอลที่กลิ้งไปชนกำแพงแล้วหยุดนิ่ง ? หรือทำไมนักกีฬาอเมริกันฟุตบอลถึงสามารถวิ่งชนคู่ต่อสู้จนล้มลงได้ ? คำตอบของคำถามเหล่านี้คือ สิ่งที่ซ่อนอยู่ขณะการเคลื่อนที่อย่าง "โมเมนตัม" แนวคิดพื้นฐานในวิชาฟิสิกส์ที่อธิบายถึงความสัมพันธ์ระหว่างมวลและความเร็วของวัตถุ ที่น้อง ๆ หลายคนอาจยังไม่เข้าใจดี และกำลังมองหาคอร์สเรียนฟิสิกส์ เพื่อเสริมความรู้เรื่องโมเมนตัมให้แน่นขึ้น วันนี้พี่ ๆ จะขอมาสรุปพื้นฐานให้เข้าใจในแบบกระชับ ว่าโมเมนตัม ว่าคืออะไร พร้อมแจกสูตร และตัวอย่างข้อสอบให้ได้ไปลองทำกัน เพื่อเตรียมตัวให้พร้อมก่อนพิชิตข้อสอบฟิสิกส์ในทุกสนามสอบอย่างมั่นใจ

Table of Content

โมเมนตัม คืออะไร ?

สูตรฟิสิกส์โมเมนตัม

นักเรียนสองคนกำลังอ่านสรุปฟิสิกส์เรื่องโมเมนตัม

โมเมนตัม พลังแห่งการเคลื่อนที่ของวัตถุ

โมเมนตัม คือปริมาณที่วัดความยากง่ายในการเคลื่อนที่ของวัตถุ ซึ่งจะบ่งบอกถึงความพยายามที่จะเคลื่อนที่ไปข้างหน้าของวัตถุ โดยปริมาณที่ว่านี้จะขึ้นอยู่กับมวลและความเร็วของวัตถุในขณะนั้น โดยวัตถุที่มีมวลมากหรือเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูง จะมีโมเมนตัมมาก

สูตรฟิสิกส์โมเมนตัม

ตามความสัมพันธ์ว่า โมเมนตัม = มวล x ความเร็ว หรือ P = mv

โดย

P แทน โมเมนตัม มีหน่วยเป็นกิโลกรัมเมตรต่อวินาที (kg.m/s)
m แทน มวลของวัตถุ มีหน่วยเป็นกิโลกรัม (kg)
v แทน ความเร็วของวัตถุ มีหน่วยเป็นเมตรต่อวินาที (m/s)

แรงและการเปลี่ยนโมเมนตัม

ตามกฎการเคลื่อนที่ข้อที่สองของนิวตัน การที่เราออกแรงเพื่อทำให้วัตถุเคลื่อนที่ เมื่อวัตถุเคลื่อนที่จะทำให้เกิดโมเมนตัม และเมื่อความเร็วของวัตถุหรือแรงสุทธิที่กระทำต่อวัตถุมีการเปลี่ยนแปลง โมเมนตัมของวัตถุนั้นก็จะเปลี่ยนแปลงไปด้วย

สูตรฟิสิกส์แรงและการเปลี่ยนโมเมนตัม

แรงลัพธ์ที่กระทำต่อวัตถุ = อัตราการเปลี่ยนโมเมนตัมของวัตถุนั้น

F = ma

แต่ a = (v - u) / Δt

แทน a

F = m (v - u) / Δt

F = (mv - mu) / Δt

F = (P2 - P1) / Δt

จะได้

F = ΔP / Δt

โดยที่

F คือ แรงสุทธิ (หน่วยเป็น นิวตัน N)
Δp คือ การเปลี่ยนแปลงโมเมนตัม (หน่วยเป็น กิโลกรัม เมตรต่อวินาที kg m/s)
Δt คือ ช่วงเวลาที่ใช้ในการเปลี่ยนแปลงโมเมนตัม (หน่วยเป็น วินาที s)

จึงสามารถสรุปได้ว่า แรงจะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงโมเมนตัมของวัตถุ ยิ่งแรงสุทธิมากขึ้นจะส่งผลให้การเปลี่ยนแปลงโมเมนตัมมากขึ้นตามไปด้วย

การดลและแรงดล

การดล (Impulse) หมายถึง ผลการกระทำของแรงอย่างต่อเนื่องในช่วงเวลาใด ๆ โดยถ้าออกแรงมากเวลาที่ใช้ก็น้อย แต่ถ้าเวลาที่ใช้มากจะทำให้แรงที่ใช้ก็มีค่าน้อย มีหน่วยวัดเป็นกิโลกรัมเมตรต่อวินาที kg.m/s หรือนิวตันวินาที (N⋅s)

แรงดล (Momentum Impulse) หมายถึง แรงที่กระทำต่อวัตถุในช่วงเวลาสั้น ๆ มีหน่วยวัดเป็น นิวตันวินาที (N⋅s)

สูตรฟิสิกส์การดล

สูตรฟิสิกส์แรงดล

โดย

I คือ การดล มีหน่วยเป็นกิโลกรัม เมตรต่อวินาที kg m/s หรือ นิวตันวินาที Ns
m คือ มวลของวัตถุ มีหน่วยเป็นกิโลกรัม (kg)
v คือ ความเร็วปลาย มีหน่วยเป็นเมตรต่อวินาที (m/s)
u คือ ความเร็วต้น มีหน่วยเป็นเมตรต่อวินาที (m/s)

โมเมนตัม ตัวอย่าง

ข้อสอบเรื่องโมเมนตัม โจทย์ตัวอย่างพร้อมเฉลย

หลังจากที่ได้เรียนรู้เกี่ยวกับโมเมนตัมกันมาแล้ว แต่ยังรู้สึกไม่มั่นใจ กับการใช้สูตรฟิสิกส์ เรื่องโมเมนตัม ลองมาดูตัวอย่างข้อสอบ และวิธีการคำนวณตามสูตรกันก่อนได้เลย

1. ลูกปืนมวล 3 กรัม มีความเร็ว 700 เมตรต่อวินาที วิ่งทะลุผ่านแท่งไม้มวล 600 กรัม ทำให้แท่งไม้มีความเร็ว 2 เมตรต่อวินาที จงหาความเร็วของลูกปืนหลังทะลุผ่าน ?

วิธีคำนวณ

คำตอบ 300 เมตร / วินาที

2. วัตถุมวล m เคลื่อนที่ด้วยอัตราเร็ว u ต่อมาระเบิดเป็น 2 ส่วนมวลเท่ากัน ถ้าส่วนหนึ่งวิ่งไปตามแนวเดิมด้วยอัตราเร็ว 3u จงหามวลที่เหลือมีอัตราเร็วเท่าใด ?

วิธีคำนวณ

คำตอบ u ไปทางซ้าย

3. รถตู้คันหนึ่งมีมวล 3,000 กิโลกรัม วิ่งไปในแนวเส้นตรงบนทางราบด้วยอัตราเร็วคงที่ 10 เมตร/วินาที พุ่งชนรถยนต์คันหนึ่งที่จอดนิ่งอยู่และมีมวลเป็นครึ่งหนึ่งของรถตู้ ปรากฏว่ารถทั้งสองคันเกาะติดกันไป จงหาพลังงานจลน์ที่หายไปในการชนกันของรถทั้งสองนี้

วิธีคำนวณ

คำตอบ 5.0 x 104 จูล

สำหรับน้อง ๆ ที่ยังไม่มั่นใจ และอยากมาติวฟิสิกส์เรื่องโมเมนตัม เพื่อเสริมความรู้ ปูพื้นฐานกลศาสตร์ให้แม่นยำ เลือกคอร์สเรียนฟิสิกส์ ม. 4 (AP35 กลศาสตร์ 1-2) จาก Applied Physics ที่สรุปเนื้อหาอย่างครบถ้วน พร้อมตัวอย่างสูตร และวิธีการนำไปใช้ได้จริง ช่วยให้ทำคะแนนในโรงเรียนได้ดียิ่งขึ้น และเตรียมความพร้อมเพื่อสอบเข้ามหาวิทยาลัยต่อไป

หากต้องการสอบถามเพิ่มเติมเกี่ยวกับคอร์สเรียน สามารถโทรมาได้ที่ 02-3060867, 02-3060868, 02-3060869 และ 085-4925599 หรือแอดไลน์ @appliedphysics (มี @ ด้วย)