คลังความรู้
อยากรู้ถามทรูปลูกปัญญา
ติดต่อทรูปลูกปัญญา

แรงดึงดูดของโลก (Gravity)
 

แรงดึงดูดของโลก (Gravity)

ความเดิมตอนที่แล้ว แรง (Force) ที่จะต้องใช้เพื่อให้วัตถุเคลื่อนที่จะขึ้นอยู่กับมวล (Mass) ของวัตถุนั้นและ “ความเร่ง” (Acceleration) ที่คุณต้องการ เนื่องจาก “ความเร่ง” นั้นหมายถึง “อัตราการเปลี่ยนแปลงของความเร็ว” (The rate of change of speed) และความเร็วก็วัดได้โดยใช้หน่วย “กิโลเมตรต่อชั่วโมง” “ความเร่ง” จึงวัดได้โดยหน่วย “เมตรต่อวินาทีต่อวินาที” และต่อไปเราจะเรียนเรื่อง “แรงดึงดูด” (Gravity) กันครับ

ถ้าคุณลองได้นั่งอยู่ใต้ต้นแอ๊ปเปิ้ลนานพอ สิ่งนี้จะต้องเกิดขึ้นอย่างแน่นอน ซึ่งพอมาคิดๆดูแล้ว มันเป็นเรื่องที่แปลกมาก เพราะเรารู้อยู่แล้วว่า “วัตถุทุกอย่างชอบทำในสิ่งที่มันทำอยู่แล้ว” ซึ่งเป็นเพราะ “แรงเฉื่อย” (Inertia) หรือเพราะว่าวัตถุทุกอย่างเฉื่อยชานั่นเอง แล้วทำไมอยู่ๆลูกแอ๊ปเปิ้ลมันถึงหล่นลงมาเองล่ะ แอ๊ปเปิ้ลไม่ได้เฉื่อยชาเหมือนวัตถุอื่นๆงั้นหรือ

“ทำไมวัตถุถึงได้หล่นลงมาเอง”

เมื่อ 300 ปีก่อน นี่เป็นคำถามที่ทำให้ท่านเซอร์ ไอแซ็ค นิวตัน (Sir Isaac Newton) ฉงนงงงวย ลูกแอ๊ปเปิ้ลมันก็ห้อยอยู่ด้วยก้านของมันติดอยู่บนกิ่งต้นแอ๊ปเปิ้ลอยู่ดีๆ แต่แอ๊ปเปิ้ลทุกลูกก็ต้องมีวันที่มันโตเต็มที่และมีมวลมาก จนก้านไม่สามารถรับน้ำหนักของมันได้อีกต่อไป แล้วมันก็จะ... เดี๋ยวก่อนนะ... ทำไมเหมือนมีชักกะเย่อเลยล่ะ

ก้านกำลังดึงลูกแอ๊ปเปิ้ลขึ้น ขณะที่ “แรงอื่น” พยายามดึงลูกแอ๊ปเปิ้ลลง แต่เป็น “แรงอื่น” จากไหนล่ะ ก็คงเป็นแรงดึงดูดของโลกนี่เอง นี่คือเหตุผลว่าทำไมวัตถุถึงได้หล่นลงมาเองใช่หรือเปล่า เพราะว่าแรงดึงดูดดึงมันลงมานี่เอง ก็ถูกนะ แต่ ทำไมล่ะ แรงดึงดูดคืออะไร ทำไมมันต้องคอยดึงวัตถุสู่พื้นด้วย นั่นเป็นคำถามที่ทำให้นิวตันคาดเดาไปเรื่อย จนเมื่อเขาได้เห็นลูกแอ๊ปเปิ้ลหล่นจากต้น จึงคิดได้ว่าวัตถุทุกอย่างในจักรวาลจะดึงดูดวัตถุอื่นเข้าหาตัวเสมอไม่มากก็น้อย แต่บางทีแรงนี้มันน้อยมากถึงขนาดที่เรามองไม่เห็น แต่ยิ่งวัตถุนั้นมีมวลมากเท่าไหร่มันก็ยิ่งดึงดูดวัตถุอื่นมากเท่านั้น

จริงอยู่ที่ลูกแอ๊ปเปิ้ลไม่ได้มีมวลมากสักเท่าไหร่ แต่โลกของเรามีมวลมากเลยครับ ที่จริงแล้วมากมหาศาลจนขนาดว่ามันมีแรงดึงดูดพอที่จะดึงทุกอย่างที่เข้ามาใกล้เข้าหาตัวเลยล่ะ ไม่ว่าจะเป็นลูกแอ๊ปเปิ้ล นักกายกรรม ภาพวาดสีน้ำมัน หรือจะเป็นขวดสีเขียวที่แขวนอยู่บนกำแพง เมื่อไหร่ก็ตามที่แรงดึดูดของโลกมีมากกว่าแรงที่ทำให้วัตถุห้อยอยู่ได้ วัตถุนั้นก็จะหล่นลงมา

แต่จริงๆแล้วแรงดึงดูดของโลกนั้น มีแรงเยอะน้อยแค่ไหนกัน การที่มันดึงลูกแอ๊ปเปิ้ลลงมาได้นั้น ต้องใช้แรงปริมาณเท่าไหร่กันแน่ งั้นมาลองคิดกันเลยครับ

เรารู้ว่า “แรง = มวลของวัตถุ x ความเร่ง”

ดังนั้น “แรงโน้มถ่วง = มวลของลูกแอ๊ปเปิ้ล (สมมุติว่าเป็น 100 กรัม) x ความเร่งของลูกแอ๊ปเปิ้ล”

แต่ลูกแอ๊ปเปิ้ลที่หล่นมันเร่งความเร็วหรือเปล่า ยิ่งตกลงมาไกลแค่ไหนมันจะยิ่งเร่งความเร็วขึ้นหรือเปล่า ลองนั่งอยู่ใต้ต้นแอ๊ปเปิ้ลที่สูงมากๆสิครับ เดี๋ยวคุณก็จะรู้เอง จริงๆแล้ว นักวิทยาศาสตร์คำนวณออกมาแล้วครับว่า วัตถุทุกๆอย่างที่ตกลงสู่พื้นจะตกลงมาด้วยอัตราความเร่งที่ประมาณ 10m/s^2 ทุกอย่างตกลงมาด้วยอัตราเท่านี้เหมือนกันหมดครับ ไม่ว่าจะเป็นนักกายกรรม ภาพสีน้ำมัน ขวดสีเขียว หรือแอ๊ปเปิ้ล

คราวนี้เราก็มีข้อมูลพอคำนวณได้แล้ว แรงดึงดูดของโลกที่ดึงลูกแอ๊ปเปิ้ลลงมา = 100g x 10m/s^2 และถ้าคุณอยากจะหยุดลูกแอ๊ปเปิ้ลที่กำลังตกลงมา มือของคุณต้องใช้แรงเท่ากันเปี๊ยบในการหยุด น่ามหัศจรรย์ที่เรื่องง่ายๆอย่างการถือลูกแอ๊ปเปิ้ลไว้ในมือมันอธิบายยากขนาดนี้ใช่ไหมล่ะครับ งั้นมาทำให้มันง่ายหน่อยดีกว่า

เพื่อเป็นเกียรติแกชายผู้ซึ่งกำลังถือลูกแอ๊ปเปิ้ลอยู่ในตอนนี้ เราเรียกว่า 10m/s^2 นี้ เท่ากับ 1 “นิวตัน” (Newton) ครับ

คราวนี้เรารู้ว่าแรงดึงดูดที่มีต่อลูกแอ๊ปเปิ้ลทั่วๆไปก็เท่ากับ 1 นิวตัน ในทางตรงกันข้าม แรงที่เราต้องใช้ในการถือลูกแอ๊ปเปิ้ลเอาไว้ก็เท่ากับ 1 นิวตันเหมือนกัน นี่ทำให้ชีวิตง่ายขึ้นเยอะเลยครับ และทำให้เรารู้ด้วยว่าแรง 1 นิวตันนั้น จริงๆแล้วก็ไม่ได้เยอะเลย

เรื่อง : แรงดึงดูดของโลก (Gravity)
ชื่อเจ้าของคลิป : bubblebear83
URL : http://www.youtube.com/watch?v=IvcOYOO0Fvw