ในหน่วยวิทยาศาสตร์กายภาพนี้ นักเรียนจะสำรวจว่าวัตถุเคลื่อนที่อย่างไรและตรวจสอบแรงที่กระทำต่อวัตถุเหล่านั้นด้วย การเคลื่อนไหวและแรงเป็นแนวคิดหลักในวิทยาศาสตร์กายภาพ ทุกสิ่งในจักรวาลมีการเคลื่อนไหวอยู่ตลอดเวลาและได้รับผลกระทบจากแรงที่สมดุลและไม่สมดุล เช่น แรงโน้มถ่วง
แรงที่ไม่สมดุลซึ่งกระทำต่อวัตถุจะเปลี่ยนความเร็วและ/หรือทิศทางการเคลื่อนที่ หากแรงมีความสมดุล วัตถุก็จะยังคงอยู่ หากแรงที่กระทำต่อวัตถุไม่สมดุล วัตถุนั้นจะเคลื่อนที่ ในหน่วยการเรียนรู้นี้ นักเรียนจะทดลองแรงที่สมดุลและไม่สมดุลบนซุปเปอร์คาร์
แรงคืออะไร?
แรงคือการผลักหรือดึงวัตถุ เมื่อแรงถูกกระทำต่อวัตถุและแรงนั้นไม่ถูกต่อต้าน การเคลื่อนที่ของวัตถุจะเปลี่ยนไป มีทั้งแรงที่สมดุลและไม่สมดุล แรงที่เท่ากันแต่มีทิศทางตรงกันข้าม เรียกว่า แรงที่สมดุล แรงที่สมดุลจะไม่ทำให้วัตถุเคลื่อนที่
ตัวอย่างของกำลังที่สมดุลคือคนสองกลุ่มที่เล่นชักเย่อโดยใช้กำลังเท่ากัน นี่จะทำให้เชือกอยู่กับที่ เนื่องจากแรงของฝ่ายตรงข้ามที่กระทำจากทั้งสองฝ่ายนั้นเท่ากัน อย่างไรก็ตาม แรงที่ไม่สมดุลจะทำให้วัตถุเคลื่อนที่
หากดึงทั้งสองข้างด้วยแรงเท่ากัน เชือกจะไม่ขยับและคนก็ไม่ดึงเช่นกัน แต่ถ้าแรงดึงด้านหนึ่งมากกว่าก็จะทำให้เชือกเคลื่อนที่เช่นเดียวกับคนอีกด้านหนึ่ง
แรงโน้มถ่วง หรือ แรงโน้มถ่วง เป็นแรงดึงดูด บนโลก แรงโน้มถ่วงคือแรงที่โลกกระทำต่อเรา ดึงเราและทำให้เราอยู่บนพื้น แรงนี้จะกำหนดน้ำหนักของเรา ความสูงของฟลายบอล หรือแรงทางกายภาพอื่นๆ บนโลก

ในหน่วยการเรียนรู้นี้ นักเรียนจะทดลองแรงโน้มถ่วงที่สมดุลและไม่สมดุลโดยการวางซุปเปอร์คาร์ไร้กำลังไว้บนทางลาด

ในระหว่างแล็บที่ 5 นักเรียนจะได้รับการแนะนำให้รู้จักกับความเร็วผ่านการใช้ VEXcode GO เพื่อเปลี่ยนการตั้งค่าความเร็วของ Code Super Car ความเร็วคือการวัดความเร็วและทิศทางที่วัตถุเคลื่อนที่ หากนักเรียนลดความเร็วของ Code Super Car ก็จะลดปริมาณแรงที่ Code Super Car มีลง แรงที่สมดุลจะทำให้ความเร็วของ Code Super Car ยังคงที่ แรงที่ไม่สมดุลจะทำให้ Code Super Car เร่งความเร็วหรือชะลอตัวลง
การเคลื่อนไหวคืออะไร?
การเคลื่อนไหวก็คือการเคลื่อนไหว การเคลื่อนไหวนี้สามารถวิเคราะห์ได้โดยการสังเกตและวัดว่าวัตถุเคลื่อนที่ไปไกลแค่ไหน เคลื่อนที่เร็วแค่ไหน และทิศทางที่วัตถุเคลื่อนที่ แม่นยำยิ่งขึ้น สามารถอธิบายการเคลื่อนไหวได้โดยใช้กฎสามข้อของนิวตัน
กฎการเคลื่อนที่ข้อที่หนึ่งของนิวตัน
กฎการเคลื่อนที่ข้อที่หนึ่งของนิวตัน: ระบุว่า วัตถุที่อยู่นิ่งจะคงอยู่นิ่ง และวัตถุที่เคลื่อนที่จะเคลื่อนที่ต่อไปเว้นแต่จะถูกกระทำโดยแรงที่ไม่สมดุลหรือแรงภายนอก
เมื่อสิ่งของอยู่นิ่ง นักเรียนจะเข้าใจได้ง่ายขึ้นว่าเหตุใดสิ่งของเหล่านั้นจึงอยู่นิ่ง อย่างไรก็ตาม เมื่อวัตถุเคลื่อนที่แล้วค่อยๆ ช้าลง หรือหยุดกะทันหันเนื่องจากแรงบางอย่าง เช่น แรงเสียดทานหรือแรงโน้มถ่วง มักจะไม่สามารถมองเห็นแนวคิดเหล่านี้ได้ง่าย ดังนั้นพวกเขาจึงยากที่จะกำหนดแนวความคิด วัตถุที่อยู่นิ่งมักเกิดจากแรงที่กระทำต่อวัตถุนั้นให้สมดุล เมื่อวัตถุเคลื่อนที่ วัตถุจะเคลื่อนที่ต่อไปจนกว่าแรงภายนอกหรือความไม่สมดุลจะกระทำกับวัตถุนั้น ตัวอย่างเช่น หากคุณกลิ้งลูกบอลลงเนิน ลูกบอลจะกลิ้งต่อไปจนกว่าจะชนกับบางสิ่งหรือหลุดออกไปบนพื้นเรียบ และช้าลงเนื่องจากการเสียดสีและ/หรือแรงโน้มถ่วง
กฎการเคลื่อนที่ข้อที่สองของนิวตัน
กฎการเคลื่อนที่ข้อที่สองของนิวตัน: ระบุว่า ความเร่งของวัตถุขึ้นอยู่กับมวลของวัตถุและแรงที่กระทำต่อวัตถุ กฎหมายกำหนดแรงให้เท่ากับมวลคูณความเร่ง (เช่น ฉ = ม*ก)
ยิ่งแรงที่ใช้กับวัตถุมากเท่าใด วัตถุก็จะได้รับผลกระทบมากขึ้นเท่านั้น มีเงื่อนไขที่ต้องพิจารณามากมาย เช่น วัตถุนั้นหนักหรือใหญ่แค่ไหน? ยิ่งวัตถุหนักหรือใหญ่กว่า ต้องใช้แรงในการเคลื่อนย้ายมากขึ้นเท่านั้น
กฎการเคลื่อนที่ข้อที่สามของนิวตัน
กฎการเคลื่อนที่ข้อที่สามของนิวตัน: ระบุว่า สำหรับทุกการกระทำ จะมีปฏิกิริยาที่เท่ากันและตรงกันข้าม กล่าวอีกนัยหนึ่ง ถ้าวัตถุ 1 ออกแรงกับวัตถุ 2 วัตถุ 2 ก็ออกแรงเท่ากันกับวัตถุ 1 เช่นกัน
คิดจะนั่งลงบนเก้าอี้ แรงที่คุณนั่งลงจะต้องถูกต่อต้านด้วยแรงที่ออกแรงขึ้น ไม่เช่นนั้นเก้าอี้จะพัง ในแง่ของแรงสมดุลและไม่สมดุล เมื่อแรงสมดุล วัตถุจะไม่เคลื่อนที่และหยุดนิ่ง เช่น ลองนึกถึงการที่คุณดันแขนชิดผนัง แรงแขนของคุณสมดุลกับแรงที่กระทำโดยกำแพงเพื่อที่จะหยุดนิ่ง กองกำลังยังสามารถไม่สมดุลได้ เมื่อแรงไม่สมดุล วัตถุจะเคลื่อนที่ นี่เป็นเพราะพลังหนึ่งยิ่งใหญ่กว่าอีกแรงหนึ่ง
เกียร์คืออะไร?
เกียร์คือล้อที่มีฟันอยู่รอบขอบที่ใช้กับเกียร์ เกียร์คือล้อที่มีฟันอยู่รอบขอบซึ่งใช้ในการถ่ายเทแรงจากตำแหน่งหนึ่งไปยังอีกตำแหน่งหนึ่ง ซึ่งสามารถทำได้ด้วยเฟืองที่มีขนาดเท่ากันเพื่อถ่ายโอนแรงเท่ากัน หรือโดยการใช้เฟืองที่มีขนาดต่างกันเพื่อสร้างความได้เปรียบด้านความเร็วหรือกำลังในขณะที่แรงถูกถ่ายโอน
ข้อได้เปรียบทางกลที่เกียร์สามารถสร้างได้มีอยู่สองประเภท ข้อได้เปรียบทางกล คือเมื่อคุณต้องการแรงน้อยลงในการทำงานในปริมาณเท่าเดิม เนื่องจากมีการใช้เครื่องจักรธรรมดา (ในกรณีนี้: เกียร์) เพื่อเพิ่มและเปลี่ยนทิศทางของแรงที่ใช้ ข้อได้เปรียบทางกลสามารถปรับได้เพื่อตอบสนองความต้องการเฉพาะ เมื่อเฟืองสองตัวที่มีขนาดเท่ากันมาประกบกัน จะทำให้เกิดการถ่ายโอนกำลังในอัตราส่วน 1-1 ข้อได้เปรียบทางกลอีกสองประเภทคือความเร็วและแรงบิด

สัมพันธ์กับการเคลื่อนที่ของเกียร์ นั่นคือ เกียร์ขับเคลื่อนและเกียร์ขับเคลื่อน เกียร์ขับคือเกียร์ที่ถ่ายทอดหรือส่งกำลังไปยังเกียร์อื่น เกียร์ขับเคลื่อนคือเกียร์ที่ถูกขับเคลื่อนไปข้างหน้าด้วยเกียร์อื่น
แรงบิด เป็นข้อได้เปรียบทางกลที่ทำให้เอาท์พุตของเฟืองขับหรือเครื่องจักรมีกำลังมากขึ้น แรงบิดเกิดขึ้นเมื่อเกียร์เล็กขับเกียร์ใหญ่ เกียร์เล็กจะต้องหมุนมากขึ้นเพื่อเปลี่ยนเกียร์ใหญ่ให้หมุนเต็มรอบหนึ่ง
ความเร็ว คือระยะทางที่วัตถุเคลื่อนที่เมื่อเวลาผ่านไป และเป็นข้อได้เปรียบทางกลที่ทำให้เอาท์พุตของเฟืองขับหรือเครื่องจักรเร็วขึ้น ข้อได้เปรียบนี้เกิดขึ้นเมื่อเกียร์ที่ใหญ่กว่ากำลังขับเกียร์ที่เล็กกว่า
ความเร็วมีความสัมพันธ์ผกผันกับแรงบิด หากต้องการความเร็วในเอาท์พุต แรงบิดจะต้องลดลง ค่าผกผันก็เป็นจริงเช่นกัน หากต้องการแรงบิดหรือกำลังมากขึ้นเป็นเอาท์พุต ความเร็วจะลดลง
VEX GO Kit มีเกียร์สี่ประเภท: เกียร์สีแดงมี 8 ฟัน เกียร์สีเขียวมี 16 ฟัน เกียร์สีน้ำเงินมี 24 ฟัน และเกียร์สีชมพูมี 24 ฟัน เกียร์สีแดง เขียว และน้ำเงินสามารถถ่ายโอนความเร็วและแรงบิดได้ เฟืองสีชมพูไม่มีรูสี่เหลี่ยมตรงกลางและเป็นเฟือง "ไอเดลอร์" มักใช้เพื่อถ่ายโอนแรงบิดจากตำแหน่งหนึ่งไปอีกตำแหน่งหนึ่ง โดยไม่ต้องเปลี่ยนอัตราทดเกียร์