บทวิเคราะห์แรงในธรรมชาติ

สรุปความหมาย (ฉบับขยายความ):
แรง ไม่ใช่ 'สิ่งของ' ที่จับต้องได้ แต่เป็น 'ปฏิสัมพันธ์' (Interaction) ระหว่างวัตถุ ที่พยายามเปลี่ยนแปลง 'สภาพการเคลื่อนที่' ของวัตถุนั้นๆ

พูดง่ายๆ คือ แรงคือการ 'ผลัก' หรือ 'ดึง' ที่ทำให้วัตถุที่อยู่นิ่งๆ เริ่มเคลื่อนที่, วัตถุที่เคลื่อนที่อยู่เปลี่ยนความเร็ว (ช้าลง/เร็วขึ้น), เปลี่ยนทิศทาง หรือแม้กระทั่งเปลี่ยนรูปร่าง (เช่น บีบฟองน้ำ)

กดเพื่อดู: กฎ 3 ข้อของนิวตัน

กฎของนิวตัน 3 ข้อ อธิบาย 'ผลลัพธ์' ของการมีแรงกระทำได้ดีที่สุด:

• กฎข้อที่ 1 (ความเฉื่อย): ถ้าไม่มีแรง (หรือแรงลัพธ์เป็นศูนย์) วัตถุจะรักษาสภาพเดิม (นิ่งก็นิ่งต่อไป, เคลื่อนที่ก็เคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่)
• กฎข้อที่ 2 (F=ma): ถ้ามีแรงกระทำ วัตถุจะเกิด 'ความเร่ง' (ความเร็วเปลี่ยน) ในทิศเดียวกับแรงนั้น
• กฎข้อที่ 3 (Action=Reaction): ทุกแรงกิริยา (Action) จะมีแรงปฏิกิริยา (Reaction) ขนาดเท่ากัน แต่ทิศตรงข้ามกระทำกลับมาเสมอ

สรุปความหมาย:
แรงดึงดูดที่กระทำระหว่างวัตถุ ทุกชนิด ที่มี "มวล" (Mass) เป็นแรงที่ 'ดึงดูด' เพียงอย่างเดียว (ไม่มีแรงผลัก) ยิ่งมวลมาก ยิ่งดึงดูดแรง และยิ่งอยู่ไกล แรงยิ่งน้อยลง (แบบฮวบฮาบ)

เป็นแรงที่ทำให้แอปเปิ้ลตกใส่หัวนิวตัน, ทำให้เรายืนติดพื้นโลก และทำให้ดวงจันทร์โคจรรอบโลก

กดเพื่อดู: มุมมองของไอน์สไตน์

ขั้นลึก (ไอน์สไตน์):
ในทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป ไอน์สไตน์อธิบายว่า แรงโน้มถ่วงไม่ใช่ 'แรงดึง' แบบที่นิวตันคิด แต่เป็น 'ผลจากการโค้งงอ' ของกาล-อวกาศ (Spacetime)

ลองนึกภาพ: วัตถุที่มีมวลมาก (เช่น โลก) ทำให้ผืนผ้ากาล-อวกาศ 'ยุบ' ลงไป วัตถุที่เล็กกว่า (เช่น ดวงจันทร์) ที่เคลื่อนที่ผ่านไป จึง 'ไหล' ไปตามความโค้งนั้น คล้ายลูกแก้วที่กลิ้งในราง นั่นคือสิ่งที่เรารับรู้ว่าเป็น 'วงโคจร' หรือ 'แรงโน้มถ่วง' ครับ

มวล (Mass) vs น้ำหนัก (Weight)

นี่คือส่วนที่ต้องเคลียร์ให้ชัด:

ตัวอย่าง (มวล 10 kg)

• บนดวงจันทร์ (g ต่ำ): น้ำหนัก ≈ 16.3 นิวตัน (เบามาก)
• บนโลก (g=9.81): น้ำหนัก ≈ 98.1 นิวตัน
• บนดาวพฤหัส (g สูง): น้ำหนัก ≈ 245.3 นิวตัน (หนักอึ้ง)

สรุปความหมาย (ฉบับรวม):
นี่คือการรวมกันของ 'แรงไฟฟ้า' และ 'แรงแม่เหล็ก' ซึ่งจริงๆ แล้วเป็น "สองด้านของเหรียญเดียวกัน" กระทำกับวัตถุที่มี 'ประจุไฟฟ้า'

A) แรงไฟฟ้า (Electric Force)

เกิดจาก 'ประจุไฟฟ้า' (Charge) ที่อยู่นิ่งๆ ซึ่งมี 2 ชนิด: บวก (+) และ ลบ (-)

• แรงผลัก: ประจุ "เหมือนกัน" (+ กับ +, - กับ -)
• แรงดึงดูด: ประจุ "ต่างกัน" (+ กับ -)

B) แรงแม่เหล็ก (Magnetic Force)

เกิดจาก 'ประจุไฟฟ้าที่เคลื่อนที่' (กระแสไฟฟ้า) หรือในวัตถุที่เป็นแม่เหล็กถาวร (มีขั้วเหนือ N, ใต้ S)

• แรงผลัก: ขั้ว "เหมือนกัน" (N-N, S-S)
• แรงดึงดูด: ขั้ว "ต่างกัน" (N-S)

กดเพื่อดู: มันเชื่อมกันยังไง?

• 'ไฟฟ้า' ทำให้เกิด 'แม่เหล็ก' (เช่น เอาไฟฟ้าไปพันรอบตะปู จะได้แม่เหล็กไฟฟ้า)
• 'แม่เหล็ก' ทำให้เกิด 'ไฟฟ้า' (เช่น หมุนขดลวดในสนามแม่เหล็ก จะได้ไฟฟ้าใช้ หรือคือ 'ไดนาโม' นั่นเอง)
• ขั้นสุดยอด: แสง, Wi-Fi, คลื่นมือถือ, X-rays ทั้งหมดนี้คือ 'คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า' ครับ

สรุปความหมาย:
แรงที่ทรงพลังมหาศาล และกระทำในระยะที่ 'เล็กมากๆ' (เล็กกว่าอะตอม) เกิดขึ้นภายใน 'นิวเคลียส' (แกนกลาง) ของอะตอม

A) แรงนิวเคลียร์อย่างเข้ม (Strong)

นี่คือ 'กาตราช้าง' ของจักรวาล แข็งแกร่งที่สุดใน 4 แรง ทำหน้าที่ยึดเหนี่ยวทุกอย่างในนิวเคลียสไว้ด้วยกัน

• ยึด 'โปรตอน' (ประจุ +) ให้อยู่ด้วยกันได้ (ทั้งที่มันควรจะผลักกันด้วยแรงไฟฟ้า)
• ยึด 'นิวตรอน' (เป็นกลาง) ให้ติดกับโปรตอน

กดเพื่อดู: เล็กกว่านั้นอีก!

จริงๆ แล้ว แรงเข้มทำหน้าที่ยึดอนุภาคที่เล็กกว่านั้นที่ชื่อ "ควาร์ก" (Quarks) 3 ตัว ให้รวมกันเป็น 1 โปรตอน หรือ 1 นิวตรอนครับ

B) แรงนิวเคลียร์อย่างอ่อน (Weak)

เป็นแรงที่ทำให้เกิด 'การสลายตัว' ของอนุภาค หรือที่เรารู้จักในชื่อ 'กัมมันตภาพรังสี' (Radioactivity)

• เป็นแรงเดียวที่ทำให้ 'ชนิด' ของอนุภาคเปลี่ยนไปได้ (เช่น เปลี่ยนนิวตรอน ให้กลายเป็น โปรตอน)
• สำคัญต่อการเกิดปฏิกิริยาฟิวชันในดวงอาทิตย์

A) เปรียบเทียบความเข้ม

ในระยะใกล้อะตอม (ถ้าให้แรงเข้ม = 1)

• 1. แรงเข้ม (Strong) 1
• 2. แรงแม่เหล็กไฟฟ้า (EM) ~0.0073 (หรือ 1/137)
• 3. แรงอ่อน (Weak) ~0.000001 (10⁻⁶)
• 4. แรงโน้มถ่วง (Gravity) ~10⁻³⁸ (อ่อนที่สุด)

B) เปรียบเทียบคุณสมบัติ