ชีวะ ม.4 สิ่งมีชีวิต

การตกแบบเสรีคือการเคลื่อนที่ของวัตถุภายใต้แรงโน้มถ่วงโลก วัตถุตกแบบเสรีจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ตามความสูงที่ลดลง สมการการเคลื่อนที่ของการตกแบบเสรีมีดังนี้

s = gt²/2

โดยที่

• s คือ การกระจัด
• g คือ ความเร่งเนื่องจากความโน้มถ่วงของโลก (9.8 m/s²)
• t คือ เวลา

ตัวอย่าง

วัตถุตกจากอาคารสูง 20 เมตร หาความเร็วของวัตถุเมื่อตกถึงพื้น

s = gt²/2
20 = 9.8 m/s² * t²/2
t² = (20 * 2) / 9.8 m/s²
t² = 4.08
t = 2.02 s

v = gt
= 9.8 m/s² * 2.02 s
= 19.8 m/s

ความเร็วสูงสุดของการตกแบบเสรี

ความเร็วสูงสุดของการตกแบบเสรีเกิดขึ้นเมื่อวัตถุตกลงมาจนถึงระดับพื้นดิน ความเร็วสูงสุดของการตกแบบเสรีสามารถคำนวณได้จากสูตรต่อไปนี้

vmax = √(2gh)

โดยที่

• vmax คือ ความเร็วสูงสุด
• g คือ ความเร่งเนื่องจากความโน้มถ่วงของโลก (9.8 m/s²)
• h คือ ความสูง

ตัวอย่าง

วัตถุตกจากอาคารสูง 20 เมตร หาความเร็วสูงสุดของวัตถุ

vmax = √(2gh)
= √(2 * 9.8 m/s² * 20 m)
= 22.36 m/s

การประยุกต์ใช้การตกแบบเสรี

การตกแบบเสรีสามารถใช้อธิบายการเคลื่อนที่ของวัตถุที่ตกจากที่สูง เช่น

• การตกของวัตถุจากอาคาร
• การตกของสายฟ้า
• การตกของดาวตก

ข้อควรระวัง

• การตกแบบเสรีใช้ได้กับวัตถุที่ตกลงมาภายใต้แรงโน้มถ่วงโลกเท่านั้น
• การตกแบบเสรีไม่คำนึงถึงแรงต้านอากาศ