ปัญหาที่เจอบ่อย ในโจทย์ฟิสิกส์เรื่องแรงและสมดุล นักเรียนมักจำแต่สูตร ΣF = ma แต่ลืมรวมแรงที่ซ่อนอยู่ เช่น แรงเสียดทาน แรงตึงเชือก แรงตั้งฉาก หรือเผลอรวมแรงที่ไม่ได้กระทำกับวัตถุนั้น ทำให้คำตอบคลาดเคลื่อน
วิธีทำ
- วาดรูปวัตถุเป็นจุดก้อนกลมหรือสี่เหลี่ยม — อย่าเพิ่งใส่รายละเอียด
- ลากเส้นลูกศรแทนแรงทุกแรงที่กระทำกับวัตถุนี้เท่านั้น โดยเริ่มจาก:
- แรงโน้มถ่วง (mg) ลงล่าง
- แรงตั้งฉาก (N) ตั้งฉากกับพื้นผิว
- แรงตึงเชือก (T) ตามแนวเชือก
- แรงเสียดทาน (f) ขนานกับพื้นผิว
- แรงภายนอกอื่นๆ
- แตกแรงให้อยู่ในแนวแกน x และ y โดยใช้มุมที่โจทย์ให้
- เขียนสมการสมดุล: ΣF_x = 0, ΣF_y = 0 (หรือ = ma ถ้ามีความเร่ง)
- แก้สมการหาตัวแปรที่ไม่รู้จัก
ตัวอย่าง โจทย์: "กล่องมวล 5 kg วางบนพื้นเอียง 30° ไม่มีความเสียดทาน จงหาความเร่งของกล่อง"
- เขียน FBD: ลูกศร mg ชี้ลง, N ชี้ตั้งฉากกับพื้นเอียง
- แตก mg: mg sin30° ขนานพื้น, mg cos30° ตั้งฉากพื้น
- ΣF_x = mg sin30° = ma (ไม่มีแรงอื่นในแนวนี้)
- a = g sin30° = 9.8 × 0.5 = 4.9 m/s²
- ถ้าไม่มี FBD อาจลืมแตกแรง mg แล้วใช้ mg = ma → a = 9.8 ผิด!
สรุปจำง่าย "เขียน FBD ก่อน 3 วิ — เจอแรงครบ ไม่พลาด"