m·กลศาสตร์ ๑–๒สอวน. ค่าย 1 · PHYSICS
กลศาสตร์ 1 · บทที่ 5
CLASSICAL MECHANICS · VOLUME 1 · 2569
05

คำตอบสั้น · กลศาสตร์นิวตันพื้นฐาน

Fundamentals of Newtonian Mechanics

ตรวจผลลัพธ์สำคัญของแต่ละข้อหลังลองทำด้วยตัวเอง ข้อพิสูจน์แสดงเฉพาะข้อสรุป และบางข้อแสดงเฉพาะปริมาณหลัก

กลับบทเรียน →

วิทยาการ: นายสาธิต ศิริวัชน์ (Mr.Satit Siriwach) AKA.COOLNUT

คำตอบ ข้อ 5.1

[N≈40.55N,fk≈6.08N,a≈2.41ms2N \approx 40.55 \mathrm{N} , f_{k} \approx 6.08 \mathrm{N} , a \approx \frac{2.41 \mathrm{m}}{\mathrm{s}^{2}} ไปตามแรงดึงแนวนอน.]

คำตอบ ข้อ 5.2

[a=g(sinθ−μkcosθ)a = g \left(\sin \theta - \mu _{k} \cos \theta \right) ลงตามพื้น; ต้อง tan⁡θ>μk\tan \theta > \mu _{k} เพื่อให้ aa ลงเป็นบวก.]

คำตอบ ข้อ 5.3

[f(F)=−Ff \left(F\right) = - F สำหรับ 0≤F≤μsmg0 \le F \le \mu _{s} m g; หลังเริ่มไถล f=−μkmgf = - \mu _{k} m g โดยเกิด jump เพราะ μk<μs.\mu _{k} < \mu _{s} .]

คำตอบ ข้อ 5.4

[vmax=μsgR.]\left[v_{\mathrm{max}} = \sqrt{\mu _{s} g R} .\right]

คำตอบ ข้อ 5.5

[T=m(g+A)T = m \left(g + A\right); เมื่อ A=−gA = - g ได้ T=0.T = 0 .]

คำตอบ ข้อ 5.6

[a=(m2−m1)gm1+m2;T=2m1m2gm1+m2.]\left[a = \frac{\left(m_{2} - m_{1}\right) g}{m_{1} + m_{2}} ; T = \frac{2 m_{1} m_{2} g}{m_{1} + m_{2}} .\right]

คำตอบ ข้อ 5.7

[a=m2gm1+m2;T=m1m2gm1+m2.]\left[a = \frac{m_{2} g}{m_{1} + m_{2}} ; T = \frac{m_{1} m_{2} g}{m_{1} + m_{2}} .\right]

คำตอบ ข้อ 5.8

[ขณะ m2m_{2} กำลังเคลื่อนลง: a=g(m2−μkm1)m1+m2,T=m1m2g(1+μk)m1+m2;aa = \frac{g \left(m_{2} - \mu _{k} m_{1}\right)}{m_{1} + m_{2}} , T = \frac{m_{1} m_{2} g \left(1 + \mu _{k}\right)}{m_{1} + m_{2}} ; a ลงเป็นบวกเมื่อ m2>μkm1m_{2} > \mu _{k} m_{1} หาก a<0a < 0 ยังอาจเคลื่อนลงแต่ชะลอจนหยุด.]

คำตอบ ข้อ 5.9

[a=FM;T1=Fm1M;T2=F(m1+m2)M,M=m1+m2+m3.]\left[a = \frac{F}{M} ; T_{1} = \frac{F m_{1}}{M} ; T_{2} = \frac{F \left(m_{1} + m_{2}\right)}{M} , M = m_{1} + m_{2} + m_{3} .\right]

คำตอบ ข้อ 5.10

[Tlow=2m(g+A),Tup=3m(g+A).]\left[T_{\mathrm{low}} = 2 m \left(g + A\right) , T_{\mathrm{up}} = 3 m \left(g + A\right) .\right]

คำตอบ ข้อ 5.11

[v1+v2=0v_{1} + v_{2} = 0 และ a1+a2=0.a_{1} + a_{2} = 0 .]

คำตอบ ข้อ 5.12

[vx+2vy=0;ax+2ay=0.]\left[v_{x} + 2 v_{y} = 0 ; a_{x} + 2 a_{y} = 0 .\right]

คำตอบ ข้อ 5.13

[Δv=(F0T2m)i.]\left[\Delta v = \left(\frac{F_{0} T}{2 m}\right) i .\right]

คำตอบ ข้อ 5.14

[v=(1.5t2)i+(2t−0.5t2)j;r=0.5t3i+(t2−t36)j;ayv = \left(1.5 t^{2}\right) i + \left(2 t - 0.5 t^{2}\right) j ; r = 0.5 t^{3} i + \left(t^{2} - \frac{t^{3}}{6}\right) j ; a_{y} เปลี่ยน sign ที่ 2s.2 \mathrm{s} .]

คำตอบ ข้อ 5.15

[v=(F0mω)sin⁡ωt;x=(F0mω2)(1−cosωt)v = \left(\frac{F_{0}}{m \omega }\right) \sin \omega t ; x = \left(\frac{F_{0}}{m \omega ^{2}}\right) \left(1 - \cos \omega t\right); return time =2πω.= \frac{2 \pi }{\omega } .]

คำตอบ ข้อ 5.16

[v=v0e−t/τ,x=v0τ(1−e−t/τ),τ=mb.]\left[v = v_{0} e^{- t / \tau } , x = v_{0} \tau \left(1 - e^{- t / \tau }\right) , \tau = \frac{m}{b} .\right]

คำตอบ ข้อ 5.17

[vt=mgb;v(t)=(mgb)(1−e−bt/m).]\left[v_{t} = \frac{m g}{b} ; v \left(t\right) = \left(\frac{m g}{b}\right) \left(1 - e^{- b t / m}\right) .\right]

คำตอบ ข้อ 5.18

[vt=mg/c;v(t)=vttanh(gtvt).]\left[v_{t} = \sqrt{m g / c} ; v \left(t\right) = v_{t} \tanh \left(\frac{g t}{v_{t}}\right) .\right]

คำตอบ ข้อ 5.19

[ODE: 1200dvdt=2000−20v;vt=100ms;τ=60s.\frac{1200 \mathrm{d}v}{\mathrm{d}t} = 2000 - 20 v ; v_{t} = \frac{100 \mathrm{m}}{\mathrm{s}} ; \tau = 60 \mathrm{s} .]

คำตอบ ข้อ 5.20

[v→(t)=v→0e−bt/m\vec{v} \left(t\right) = \vec{v}_{0} e^{- b t / m}; direction คงที่และ speed ลด exponential.]

คำตอบ ข้อ 5.21

[v2=(2F0m)(x−x22L);maxv^{2} = \left(\frac{2 F_{0}}{m}\right) \left(x - \frac{x^{2}}{2 L}\right) ; \max ที่ x=Lx = L โดย vmax2=F0Lmv_{\mathrm{max}}^{2} = \frac{F_{0} L}{m}; turning point x=2L.x = 2 L .]

คำตอบ ข้อ 5.22

[v2=v02−(k2m)x4;|x|max=(2mv02k)1/4.]\left[v^{2} = v_{0}^{2} - \left(\frac{k}{2 m}\right) x^{4} ; \left|x\right|_{\mathrm{max}} = \left(\frac{2 m v_{0}^{2}}{k}\right)^{1 / 4} .\right]

คำตอบ ข้อ 5.23

[v(x)=±v12+(2Am)ln⁡(xx1);[A]=N⋅m=J.]\left[v \left(x\right) = \pm \sqrt{v_{1}^{2} + \left(\frac{2 A}{m}\right) \ln \left(\frac{x}{x_{1}}\right)} ; \left[A\right] = N \cdot m = J .\right]

คำตอบ ข้อ 5.24

[F⋅r=0F \cdot r = 0 ทุกจุด; ที่ r≠0r \ne 0 แรงตั้งฉากกับรัศมีและชี้สัมผัสวงกลมทวนเข็มเมื่อ a>0a > 0; ที่ origin แรงเป็นศูนย์และมุมไม่ถูกนิยาม.]

คำตอบ ข้อ 5.25

[a(r)=−(km)ra \left(r\right) = - \left(\frac{k}{m}\right) r; ODEs: xx¨+(km)x=0,y+ \left(\frac{k}{m}\right) x = 0 , y¨+(km)y=0,z+ \left(\frac{k}{m}\right) y = 0 , z¨+(km)z=0.+ \left(\frac{k}{m}\right) z = 0 .]

คำตอบ ข้อ 5.26

[สำหรับ α,β>0\alpha , \beta > 0: มุมฉากเกิดบน y=±α/βxy = \pm \sqrt{\alpha / \beta } x โดยตัด origin ออก; เมื่อ α=β>0\alpha = \beta > 0 เป็นเส้น y=±xy = \pm x ที่ไม่รวม origin.]

คำตอบ ข้อ 5.27

[F(t)=−mRω2(cosωti+sinωtj);F⋅v=0.]\left[F \left(t\right) = - m R \omega ^{2} \left(\cos \omega t i + \sin \omega t j\right) ; F \cdot v = 0 .\right]

คำตอบ ข้อ 5.28

[v=v0+(F0τm)(1−e−t/τ)−(fm)tv = v_{0} + \left(\frac{F_{0} \tau }{m}\right) \left(1 - e^{- t / \tau }\right) - \left(\frac{f}{m}\right) t; ถ้า F0>f,aF_{0} > f , a เปลี่ยน sign ที่ t=τln⁡(F0f).t = \tau \ln \left(\frac{F_{0}}{f}\right) .]

คำตอบ ข้อ 5.29

[mdvdt=Pv−bv\frac{m \mathrm{d}v}{\mathrm{d}t} = \frac{P}{v} - b v; terminal speed vt=P/b.v_{t} = \sqrt{P / b} .]

คำตอบ ข้อ 5.30

[F(x)=−mV22LF \left(x\right) = - \frac{m V^{2}}{2 L} ตลอด 0≤x≤L0 \le x \le L และยัง finite ที่ x=L.x = L .]

ไปเรียนด้วยกัน

วิทยาการ: นายสาธิต ศิริวัชน์ (Mr.Satit Siriwach) AKA.COOLNUT