🚜

Demo 01-09 — Bulldozer on Moving Sheet (การบวกความเร็ว)

Chapter 2: Linear Kinematics  |  The Video Encyclopedia of Physics Demonstrations  |  Berg, Univ. of Maryland 1992

KP Science simulation
มุมมอง:
ความเร็ว Sim: 1.0×
🚜 ฉาก — มุมมองห้องทดลอง (Ground Frame)
📈 กราฟ x-t เปรียบเทียบ (ตำแหน่ง vs เวลา)

⚙️ ตั้งค่าความเร็ว

v₁ — ความเร็ว bulldozer เทียบกับพื้นผิวที่มันอยู่
v₁ m/s
v₂ — ความเร็วกระดาษเทียบกับโต๊ะ (+ = ทิศเดียวกัน, − = ตรงข้าม)
v₂ m/s
v_B = 3 + 2 = 5 m/s
v_B(โต๊ะ) = v₁ + v₂

📊 เปรียบเทียบความเร็ว (ห้องทดลอง)

A
3.0 m/s
B
5.0 m/s
v₂
2.0 m/s

📟 ค่าปัจจุบัน

t 0.00 s
x_A 0.00 m
x_B 0.00 m
v_A 3.0 m/s
v_B 5.0 m/s

📖 Demo 01-09: Bulldozer on Moving Sheet (หน้า 26–27)

ใช้ toy bulldozer 2 ตัว ที่มีความเร็วเท่ากัน (v₁) เทียบกับพื้นผิวที่มันอยู่
• Bulldozer A วิ่งบนโต๊ะ ความเร็วในห้องทดลอง = v₁
• Bulldozer B วิ่งบนกระดาษ ซึ่งถูกดึงด้วยความเร็ว v₂ — ความเร็วในห้องทดลอง = v₁ + v₂

นี่คือหลักการ Galilean Velocity Addition — ความเร็วจะบวกกันเมื่อเปลี่ยน frame อ้างอิง

📐 สมการหลัก

v_B(โต๊ะ) = v₁ + v₂ x_A(t) = x_A₀ + v₁ · t x_B(t) = x_B₀ + (v₁ + v₂) · t
กราฟ x-t ของ A: ความชัน = v₁
กราฟ x-t ของ B: ความชัน = v₁ + v₂
เมื่อ v₂ = 0 → ทั้งคู่มีความชันเท่ากัน (ขนานกัน)

🔄 กรณีต่างๆ ของ v₂

▶▶
v₂ > 0 (กระดาษเคลื่อนไปทางเดียวกัน)
v_B = v₁ + v₂ → B วิ่งเร็วกว่า A
▶▶
v₂ = 0 (กระดาษหยุดนิ่ง)
v_B = v₁ → B วิ่งเท่ากับ A (side by side)
◀▶
v₂ < 0 (กระดาษเคลื่อนทิศตรงข้าม)
v_B = v₁ − |v₂| → B วิ่งช้ากว่า A
◀▶
v₂ = −v₁ (กระดาษเร็วเท่ากันแต่สวนทาง)
v_B = 0 → B หยุดนิ่งในห้องทดลอง!

🌍 เปลี่ยน Frame of Reference

v ของ A v ของ B v ของกระดาษ
ห้องทดลอง v₁ v₁ + v₂ v₂
กระดาษ v₁ − v₂ v₁ 0

🛠️ อุปกรณ์ (Equipment)

1. Two battery-powered toy bulldozers (ทำงานที่ความเร็วเท่ากัน)
2. Long sheet of paper/plastic — มีเส้นกริดระยะห่างเท่ากัน
3. Rollers สำหรับดึงกระดาษ (หรือดึงด้วยมือ)

→ กระดาษเปรียบเหมือน frame of reference ที่เคลื่อนที่
→ เส้นกริดบนกระดาษช่วยวัดตำแหน่งใน sheet frame

💡 ตัวอย่างในชีวิตจริง

✈️
เครื่องบิน: ลมหนุน/ต้าน
v_ground = v_plane + v_wind
🏊
ว่ายน้ำในแม่น้ำ:
v_bank = v_swim + v_current
🚶
เดินบนบันไดเลื่อน:
v_floor = v_walk + v_escalator

❓ ข้อ 1: Bulldozer B วิ่งบนกระดาษด้วย v₁ = 4 m/s กระดาษถูกดึงด้วย v₂ = 3 m/s (ทิศเดียวกัน) ความเร็วของ B ในห้องทดลองคือเท่าใด?

❓ ข้อ 2: ถ้าดึงกระดาษด้วย v₂ = −4 m/s (ทิศตรงข้าม bulldozer) และ v₁ = 4 m/s ความเร็ว B ในห้องทดลองคือเท่าใด?

❓ ข้อ 3: เมื่อกระดาษหยุดนิ่ง (v₂ = 0) กราฟ x-t ของ bulldozer ทั้งสองจะเป็นอย่างไร?

❓ ข้อ 4: ในมุมมองของกระดาษ (sheet frame) ความเร็วของ bulldozer B คือเท่าใด?

❓ ข้อ 5: สิ่งที่การทดลองนี้สาธิตคืออะไร?