นิตยสาร สสวท. ฉบับที่ 186 มกราคม - กุมภาพันธ์ 2557

10 / 62

พื้น
m
h
m
x
ปลอยมวล m จากสภาพหยุดนิ่งที่
ระยะสูง h วัดจากปลายสปริง
มวล m ลงมาหยุดนิ่งที่
ระยะยุบเทากับ x
สถานการณ์
สปริงตั้งอยู่ในแนวดิ่ง มีค่านิจสปริงเป็น k N/m ปล่อย
ก้อนมวล m จากระยะสูง h วัดจากปลายด้านบนของสปริง
ก้อนมวล m ตกลงที่ปลายสปริงและอัดสปริงลงไป อยาก
ทราบระยะยุบสูงสุดของสปริง
เนื้อความ
หากถามค�าถามนี้กับนิสิต นักศึกษา หรือนักเรียนมัธยมปลาย
จ�านวนมาก (หรือแม้แต่คุณครู) ก็จะได้ค�าตอบที่ว่า ระยะ x ดัง
กล่าวสามารถหาได้จากความสัมพันธ์ mg
kx mg x
k   
ซึ่งเป็นค�าตอบที่ผิด เพราะ?
................................................................................................
ก่อนที่ท่านจะอ่านบรรทัดถัดไป อยากให้ละสายตาจาก
บทความนี้และลองคิดหาค�าตอบ
................................................................................................
เราอาจโต้แย้งว่าค�าตอบนี้ผิดได้ด้วยเหตุผลง่าย ๆ ที่ว่า
ท�าไมระยะ x จึงไม่ขึ้นกับต�าแหน่งที่ปล่อยวัตถุ (ไม่มีค่า h ใน
ค�าตอบ) เพราะเราทุกคนมีประสบการณ์ตรงกันว่า ยิ่งปล่อย
สูงเท่าใด สปริงก็ต้องยุบเยอะขึ้นเท่านั้น (ถ้า h มาก ค่า x
ต้องมากตามไปด้วย)
แต่ความสัมพันธ์ kx mg= ก็ไม่น่าจะผิดเพราะเมื่อแรง
สมดุล วัตถุก็ควรหยุดนิ่ง..........ไม่ใช่หรือ?
ผิดครับ เมื่อแรงสมดุล วัตถุจะมีความเร่งเท่ากับศูนย์
ซึ่งแปลความหมายได้เพียงว่า ก่อนหน้าที่วัตถุจะเข้าสู่สมดุล
แรงเป็นอย่างไร เมื่อเกิดสมดุลแรง วัตถุก็เพียงรักษาสภาพ
การเคลื่อนที่เดิมไว้ชั่วครู่ จนกว่าจะไม่เกิดสมดุลแรง ใน
สถานการณ์นี้ ขณะที่ก้อนมวลก�าลังเคลื่อนที่ลงมา ปริมาณ
kx ก็ก�าลังเพิ่มขึ้นเข้าใกล้ค่า mg เข้าไปทุกขณะ แต่แรงลัพธ์ก็
ยังมีทิศลงอยู่ เมื่อเกิดเงื่อนไข kx mg= ขึ้น ก้อนมวลดังกล่าว
“ก�าลังเคลื่อนที่” อยู่ ดังนั้นก้อนมวลนี้จะไม่หยุด แต่จะยังคง
เคลื่อนที่ต่อไป (รักษาสภาพเฉื่อย) ดังนั้นระยะยุบสูงสุดของ
สปริงจึงไม่ใช่ปริมาณ mg
k แต่มีค่ามากกว่านี้
Misconceptual Physics
เรื่อง กำรหำระยะยุบของสปริง
จำกกำรปล่อยตกของมวลในแนวดิ่ง
ผศ. ดร.สมชาย เกียรติกมลชัย ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
นิตยสาร สสวท.
10