รถบรรทุก 5 ตัน ลากรถยนต์ 1 ตัน: คำนวณแรงดึงของสายเคเบิล

การที่รถบรรทุกลากรถยนต์เป็นภาพที่พบเห็นได้ทั่วไปบนท้องถนน แต่คุณเคยสงสัยหรือไม่ว่าแรงที่กระทำต่อสายเคเบิลที่เชื่อมต่อระหว่างรถทั้งสองคันมีค่าเท่าใดเมื่อรถบรรทุกเร่งความเร็ว? บทความนี้จะวิเคราะห์ปัญหาทางฟิสิกส์เกี่ยวกับ รถบรรทุก 5 ตันลากรถยนต์ 1 ตัน และคำนวณแรงตึงของสายเคเบิลโดยอิงจากกฎข้อที่สองของนิวตัน

แรงดึง และ กฎข้อที่สองของนิวตัน

เมื่อ รถบรรทุก 5 ตันลากรถยนต์ 1 ตัน สายเคเบิลที่เชื่อมต่อระหว่างรถทั้งสองคันจะรับแรงตึง เพื่อคำนวณแรงนี้ เราต้องพิจารณากฎข้อที่สองของนิวตัน: F = ma โดยที่:

• F: คือผลรวมของแรงภายนอกที่กระทำต่อวัตถุ (ในกรณีนี้คือรถยนต์)
• m: คือมวลของวัตถุ (มวลของรถยนต์)
• a: คือความเร่งของวัตถุ

ในโจทย์นี้ แรงภายนอกที่กระทำต่อรถยนต์คือแรงดึงของสายเคเบิล เพื่อคำนวณความเร่ง เราจำเป็นต้องทราบความเร็วและเวลา

โจทย์ฟิสิกส์: รถบรรทุกลากรถยนต์

สมมติว่า รถบรรทุก 5 ตันลากรถยนต์ 1.2 ตัน หลังจาก 40 วินาที รถทั้งสองคันเคลื่อนที่ได้ 400 เมตร และกำลังเร่งความเร็วอย่างสม่ำเสมอ ค่าความแข็งของสายเคเบิลคือ 2.6 x 10^6 N/m ละเลยแรงเสียดทาน

คำนวณแรงตึงของสายเคเบิล

วิธีการแก้ปัญหา

1. คำนวณความเร่ง (a):

   • ระยะทาง (s) = 400m
   • เวลา (t) = 40s
   • ความเร็วต้น (v0) = 0 (เนื่องจากรถวิ่งเร็วขึ้นอย่างสม่ำเสมอจากสถานะหยุดนิ่ง)

   ใช้สูตร: s = v0t + 1/2at^2 => 400 = 040 + 1/2a*40^2 => a = 0.5 m/s^2

2. คำนวณแรงดึง (F):

   • มวลของรถยนต์ (m) = 1.2 ตัน = 1200 กก.
   • ความเร่ง (a) = 0.5 m/s^2

   ใช้กฎข้อที่สองของนิวตัน: F = ma => F = 1200 * 0.5 = 600 N

3. คำนวณการยืดตัวของสายเคเบิล (Δl):

   • แรงดึง (F) = 600 N
   • ค่าความแข็งของสายเคเบิล (k) = 2.6 x 10^6 N/m

   ใช้สูตร: F = kΔl => Δl = F/k = 600 / (2.6 x 10^6) ≈ 2.3 x 10^-4 m

สรุป

เมื่อ รถบรรทุก 5 ตันลากรถยนต์ 1 ตัน ด้วยความเร่ง 0.5 m/s^2 แรงตึงของสายเคเบิลคือ 600N และสายเคเบิลยืดออกประมาณ 2.3 x 10^-4 m โจทย์นี้แสดงให้เห็นถึงการประยุกต์ใช้กฎข้อที่สองของนิวตันในการคำนวณแรงดึงและความสำคัญของการพิจารณาค่าความแข็งของสายเคเบิลเมื่อลากวัตถุ