วิทยาศาสตร์ ม.2: แรง งาน พลังงาน และร่างกาย

1.1 แรงคืออะไร และแรงลัพธ์คิดอย่างไร

แรงคือสิ่งที่ทำให้วัตถุเปลี่ยนสภาพการเคลื่อนที่ มีทั้งขนาดและทิศทาง แรงหลายแรงรวมกันเรียกว่าแรงลัพธ์: ทิศเดียวกันจับบวก ทิศตรงข้ามจับลบ ถ้าลัพธ์เป็นศูนย์วัตถุจะอยู่นิ่งหรือเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ต่อไป

ตัวอย่าง: เพื่อน 2 คนดันกล่องไปทางเดียวกันคนละ 50 นิวตัน แรงลัพธ์ = 100 นิวตัน แต่ถ้าดันสวนกันคนละ 50 แรงลัพธ์ = 0 กล่องไม่ขยับ

⚠️ ระวัง: แรงลัพธ์เป็นศูนย์ไม่ได้แปลว่าไม่มีแรงกระทำ แปลว่าแรงหักล้างกันหมด — ข้อสอบชอบถามข้อนี้

1.2 กฎ 3 ข้อของนิวตัน + สูตร F = ma

ข้อ 1 (ความเฉื่อย): วัตถุรักษาสภาพเดิมถ้าไม่มีแรงลัพธ์ ข้อ 2: ความเร่งแปรตามแรงและแปรผกผันกับมวล ข้อ 3: ทุกแรงกิริยามีแรงปฏิกิริยาขนาดเท่ากันทิศตรงข้าม

📐 F = m × a (นิวตัน = กิโลกรัม × เมตร/วินาที²)

ตัวอย่าง: ออกแรง 20 นิวตันผลักมวล 4 กก. จะได้ความเร่ง a = 20/4 = 5 ม./ส² ส่วนเวลารถเบรกแล้วตัวพุ่งไปข้างหน้าคือกฎข้อ 1

1.3 แรงเสียดทาน: ตัวร้ายที่มีประโยชน์

แรงเสียดทานต้านการเคลื่อนที่เสมอ มี 2 แบบ: สถิต (ตอนยังไม่ขยับ มากสุดตอนใกลขยับ) และจลน์ (ตอนกำลังไถล น้อยกว่าสถิตสูงสุด) พื้นขรุขระหรือน้ำหนักมาก → เสียดทานมาก

ตัวอย่าง: รองเท้าดอกยางกันลื่น = เพิ่มเสียดทาน ส่วนหยอดน้ำมันโซ่จักรยาน = ลดเสียดทาน

2.1 งาน: มีแรงอย่างเดียวไม่พอ

งานเกิดเมื่อมีแรงกระทำแล้ววัตถุเคลื่อนที่ไปตามแนวแรง ถ้าออกแรงดันกำแพงที่ไม่ขยับ งาน = 0 แม้จะเหนื่อยก็ตาม

📐 W = F × s (จูล = นิวตัน × เมตร)

ตัวอย่าง: ยกกระเป๋า 100 นิวตันขึ้นสูง 2 เมตร งาน = 200 จูล แต่ถือกระเป๋าเดินแนวราบ แรงยกตั้งฉากกับการเคลื่อนที่ งาน = 0

⚠️ ระวัง: หน่วยต้องตรงกัน: แรงเป็นนิวตัน ระยะเป็นเมตร ถ้าโจทย์ให้เซนติเมตรต้องแปลงก่อน

2.2 พลังงานจลน์-ศักย์ และกฎอนุรักษ์พลังงาน

พลังงานจลน์คือพลังงานของสิ่งที่กำลังเคลื่อนที่ (ยิ่งเร็ว/ยิ่งหนักยิ่งมาก) พลังงานศักย์คือพลังงานสะสมเพราะตำแหน่ง/สภาพ (เช่นของสูง น้ำในเขื่อน สปริงถูกกด) กฎอนุรักษ์พลังงาน: พลังงานไม่สูญหาย แค่เปลี่ยนรูป

ตัวอย่าง: ลูกตุ้มนาฬิกา: จุดสูงสุดมีศักย์มากสุด จุดต่ำสุดมีจลน์มากสุด พลังงานรวมคงที่ (ถ้าไม่คิดแรงต้านอากาศ)

2.3 เครื่องกลอย่างง่าย: ผ่อนแรงแต่ไม่ผ่อนงาน

คาน รอก พื้นเอียง ลิ่ม สกรู ล้อเพลา ช่วยผ่อนแรงโดยแลกกับระยะทางที่มากขึ้น งานที่ให้เครื่องกลไม่มีวันน้อยกว่างานที่ได้ (จริงๆ มากกว่านิดหน่อยเพราะเสียดทาน)

ตัวอย่าง: พื้นเอียงยาวๆ เข็นของขึ้นรถบรรทุกใช้แรงน้อยกว่ายกตรงๆ แต่ต้องเข็นไกลกว่า

3.1 ระบบย่อยอาหาร: จากปากถึงลำไส้

อาหารเดินทาง: ปาก (บด+น้ำลายย่อยแป้ง) → หลอดอาหาร → กระเพาะ (กรด+เอนไซม์ย่อยโปรตีน) → ลำไส้เล็ก (ย่อยสมบูรณ์และดูดซึมสารอาหารเข้ากระแสเลือด) → ลำไส้ใหญ่ (ดูดน้ำ) → ทวารหนัก

⚠️ ระวัง: การดูดซึมสารอาหารเกิดที่ลำไส้เล็กเป็นหลัก ไม่ใช่กระเพาะ — ข้อสอบออกบ่อย

3.2 ระบบหมุนเวียนเลือด

หัวใจมี 4 ห้อง (บน 2 ล่าง 2) ห้องล่างซ้ายแข็งแรงสุดเพราะต้องปั๊มเลือดไปทั้งตัว เลือดแดง(ออกซิเจนสูง)ออกจากหัวใจทางหลอดเลือดแดง เลือดดำกลับเข้าหัวใจทางหลอดเลือดดำ

ตัวอย่าง: วิ่งแล้วหัวใจเต้นเร็วขึ้นเพราะกล้ามเนื้อต้องการออกซิเจนมาก เลือดต้องหมุนเวียนเร็วตาม

3.3 ระบบหายใจ

อากาศเข้า: จมูก → หลอดลม → ปอด → ถุงลมปอด ที่ถุงลมออกซิเจนแพร่เข้ากระแสเลือด ส่วนคาร์บอนไดออกไซด์แพร่ออกมาถูกหายใจทิ้ง กะบังลมขยับลงตอนหายใจเข้า