...
วัตถุตกแบบเสรี อยู่ในสภาพไรน้ำหนักหรือเปล่า?
สภาพไร้น้ำหนัก จะถือว่าวัตถุมีน้ำหนักหรือเปล่า?
ถ้าคิดว่าการที่วัตถุตกแบบเสรีเป็นสภาพไร้น้ำหนัก ให้จินตนาการว่าเรากำลังอยู่ที่ขอบหน้าต่างห้องนอนชั้น10 เพิ่งถูกคนที่เราแอบชอบปฏิเสธความรัก แล้วจากนั้นก็กระโดดลงไปข้างล่าง ให้นึกตอนที่เรากำลัง"ตกอย่างเสรี" นะครับ เรารู้สึกอย่างไร? ถ้าเรา"ไร้น้ำหนัก" แล้วอะไรมัน"ดึง"ให้เราตกลงไปสู่ฟุตบาทที่รอเราอยู่ ถ้าเรียนฟิสิกส์มาก็บอกว่ามี"แรง"ดึงเราอยู่ ถ้าเรียนกฎแรงดึงดูดระหว่างมวลมาเราก็บอกว่าแรงที่ดึงเราคือ
ประมาณว่า R เป็นรัศมีโลกก็ได้เพราะตึกสิบชั้นมันน้อยมากเมื่อเทียบกับรัศมีโลก
แล้วทีนี้ตอนระหว่างตกลงมา เรามีน้ำหนักหรือปล่าว? แล้วถ้าไม่มีน้ำหนัก แล้วทำไมเราถึงตกลงมา สมมติว่าก่อนที่เราจะกระโดด เราไปที่ตราชั่ง ชั่งน้ำหนัก ซึ่งบอกว่าเรา"หนัก"
มันก็คือ "มวลของเรา" คูณกับ "สนามโน้มถ่วงตรงที่ๆเราอยู่" เสมือนกับแรงไฟฟ้าที่เอา ประจุคูณสนามไฟฟ้า ฉันใดฉันนั้น
เราบอกว่าสิ่งนี้คือ "น้ำหนัก" มีหน่วยเป็นนิวตัน (เรื่องทิศละไว้ก่อน เอาเป็นว่าเรารู้ว่าขนาดของน้ำหนักเป็น
ไปก่อนแล้วกันครับ)
แล้วทีนี้ตอนเราตกลงมา แรงที่ดึงเราลงพื้นมีขนาดเป็นเท่าไร? เด็กสายศิลป์ก็ตอบได้ว่ามีขนาดเป็น
(เพราะนี่คือข้อสอบ O-NET
) ตามสัญชาตญาณบอกเราว่านี่ก็คือ "น้ำหนัก" ของเรา เพราะมันก็คือมวลคูณสนามโน้มถ่วง หรือถึงแม้เราจะไม่เรียกปริมาณนี้ว่าน้ำหนัก ผมก็ยืนยันได้ว่า ตอนเราตกอย่างเสรี เราไม่ได้อยู่ในสภาวะไร้น้ำหนัก
สภาวะไร้น้ำหนักก็คือเรารู้สึกเหมือนกับว่า "ไม่มีอะไรมาดึงเรา" กล่าวคือ แรงที่กระทำต่อเราเป็นศูนย์ เนื่องจากมวลของเราไม่เป็นศูนย์ นั่นคือสนามโน้มถ่วงตรงนั้นเป็นศูนย์ อย่างเช่นที่นอกโลก เราเหมือนกับว่าลอยตุ๊บป่องโดยไม่มีความเร่ง แต่ตอนเรากระโดดจากหน้าต่าง ถ้าเราอยู่ในสภาพไร้น้ำหนักจริง เราก็คงลอยขึ้นฟ้าไปแล้วด้วยความเร็วคงที่ตามที่กระโดดออกจากขอบหน้าต่าง
แล้วถ้าสมมติแรงสุทธิที่กระทำกับเราเป็นศูนย์ทั้งๆที่เราอยู่ในสนามโน้มถ่วงล่ะ ถือว่าเรายังมี "น้ำหนัก" อยู่หรือปล่าว... นึกภาพ ถ้าหากตอนที่เรากำลังจะกระโดดลงมา แล้วเกิดเปลี่ยนใจไม่อยากคิดสั้น แต่ก็เสียหลักตกลงมา แต่โชคดีเอามือเกาะขอบหน้าต่างไว้ทัน แน่นอนตอนนี้เราไม่มีความเร่งแล้ว นั่นแปลว่าแรงลัพธ์ที่กระทำเราเป็นศูนย์แน่ๆ แต่ถามว่าเราอยู่ในสภาวะไร้น้ำหนักหรือปล่าว? พิจารณาตอนนั้น มีแรงที่กระทำเราคือ"แรงอะไรซักอย่าง"ที่มีขนา
ไม่ได้อยู่ในสภาวะไร้น้ำหนักจริง แต่เราแค่อยู่ในสภาวะ"สมดุล"เท่านั้นเอง
ดังนั้นสรุปคือ การตกอย่างเสรีหรือไม่เสรีก็ตามไม่ใช่สภาวะไร้น้ำหนักเพราะว่าค่าสนามโน้มถ่วง(หรือความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง) ขณะนั้นมีค่ามากกว่าศูนย์ ครับ
หมายเหตุ: ถ้าเรารู้ว่าโลกหมุน มันก็จะมีอะไรแปลกๆเกี่ยวกับน้ำหนักครับ โดยเฉพาะเรื่องทิศของ"น้ำหนักประสิทธิผล" ซึ่งมีทิศไม่ได้ชี้ไปที่ศูนย์กลางโลกถ้าเราไม่ได้ยืนที่เส้นศูนย์สูตรหรือขั้วโลก ผมจึงละเรื่องทิศของน้ำหนักไว้ข้างบนครับ ^ ^
ปล.ขออภัยที่อธิบายยืดยาวและยกตัวอย่างแปลกๆครับ จุดประสงค์ก็เพื่อให้เห็นภาพชัดเจนเท่านั้นเองครับ จะได้จำได้นานๆ
ปล(อีกที). ใครพอจะทราบบ้างหรือไม่ครับว่า มีจำนวนที่มากกว่าศูนย์แต่ใกล้กับศูนย์ที่สุดหรือปล่าวครับ 
ถามโจทย์ปัญหา
