การเคลื่อนที่แบบวงกลม เป็นการเคลื่อนที่ของวัตถุในแนวโค้งแบบวงกลมห่างจากจุดศูนย์กลางเป็นด้วยรัศมีคงที่ R อันเนื่องมาจากแรงเข้าสู่ศูนย์กลาง โดยทิศทางของแรงเข้าสู่ศูนย์กลางจะตั้งฉากกับทิศทางของความเร็ว v เสมอ Show
เนื้อหา :
คาบ และความถี่ของการเคลื่อนที่แบบวงกลมเวลาที่วัตถุใช้ในการเคลื่อนที่ครบ 1 รอบ เรียกว่า คาบ T มีหน่วยเป็นวินาที จำนวนครั้งที่วัตถุเคลื่อนที่ได้ (จะกี่รอบก็ตาม) ใน 1 วินาที เรียกว่า ความถี่ f มีหน่วยเป็น ครั้งต่อ 1 วินาที หรือเฮิร์ทซ์ (Hertz) ความสัมพันธ์ระหว่างคาบ T กับ ความถี่ f  การเคลื่อนที่แบบวงกลมในแนวระดับการเคลื่อนที่แบบวงกลมในแนวระดับจะมีแรงเข้าสู่ศูนย์กลางเพียง 1 แรงที่ทำให้วัตถุมีการเคลื่อนที่แบบวงกลมได้ (แรงโน้มถ่วงไม่ได้อยู่ในแนวระดับ) ปริมาณที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่แบบวงกลมในแนวระดับ 1. อัตราเร็วเชิงเส้นอัตราเร็วเชิงเส้น หรือ อัตราเร็วที่วัตถุใช้ในการเดินทางเป็นวงกลม สำหรับการเคลื่อนที่แบบวงกลมในแนวระดับจะมีค่าคงตัวเสมอ ตลอดระยะเวลาการเคลื่อนที่ ไม่คำนึงถึงแรงเสียดทานจากอากาศ ดังสมการ หมายเหตุ – แต่ความเร็วของการเคลื่อนที่แบบวงกลมจะมีค่าเป็นศูนย์เนื่องจากการกระจัดของการเคลื่อนที่ 1 รอบเป็น 0 เมตร หรือวัตถุเคลื่อนกลับมายัง ณ ตำแหน่งเริ่มต้น 2. อัตราเร็วเชิงมุมอัตราเร็วเชิงมุม คือ มุมการเคลื่อนที่ที่วัตถุเคลื่อนที่กวาดไปได้ในหนึ่งหน่วยเวลา ใช้สัญลักษณ์ ω (โอเมก้า) ในการบอกปริมาณ ดังรูป หากวัตถุเคลื่อนที่กวาดมุมไปได้ θ ในเวลา t ใดๆ เราจะสามารถหาอัตราเร็วเชิงมุม ω ได้ดังนี้ แต่ถ้าวัตถุเคลื่อนที่ครบรอบ หรือใช้ระยะเวลา T แสดงว่าวัตถุเคลื่อนที่ไปได้ 360 องศา แต่ในทางฟิสิกส์ หากมีการคำนวณใดๆที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่เชิงมุมมักจะบอกมุมในหน่วยเรเดียน ในที่นี้ คือ 2π เรเดียน ดังนั้นเมื่อวัตถุเคลื่อนที่ครบหนึ่งรอบจะมีอัตราเร็วเชิงมุม ดังสมการ บทนี้จะกล่าวถึง การเคลื่อนที่แบบวงกลม นั่นคือ วัตถุที่เคลื่อนที่เป็นวงกลม บนระนาบใดๆ อัตราเร็วขณะใดขณะหนึ่งของวัตถุจะคงที่หรือไม่ก็ได้ แต่ความเร็วของวัตถุไม่คงที่แน่นอน เนื่องจากว่ามีการเปลี่ยนทิศาทางของการเคลื่อนที่ ตลอดเวลา ซึ่งเมื่อวัตถุที่มีการเปลี่ยนทิศทางการเคลื่อนที่แสดงว่า วัตถุนี้ต้องมีองค์ประกอบของแรงมากระทาในทิศทางที่ตั้งฉากกับเส้นทางการเคลื่อนที่ด้วย และกรณีที่การเคลื่อนที่มีอัตราเร็วไม่คงที่ แสดงว่าต้องมีองค์ประกอบของแรงในทิศทางที่ขนานกับแนวการเคลื่อนที่ด้วย จึงเรียกว่า การเคลื่อนที่แบบวงกลม พิจารณารูป การเคลื่อนที่แบบวงกลม เป็นการเคลื่อนที่ของวัตถุไปตามเส้นรอบวง จะมีข้อควรทราบดังนี้
คาบ (T)คือ เวลาที่ใช้ในการเคลื่อนที่ครบ 1 รอบ หรือ วินาทีต่อรอบ (s) ความถี่ (f)คือ จำนวนรอบที่เคลื่อนที่ได้ในหนึ่งหน่วยเวลา หรือ รอบต่อวินาที (Hz) โดยสามารถเขียนเป็นสูตรได้ว่า f = จำนวนรอบ / เวลา T = 1 / f เปรียบเทียบปริมาณทางฟิสิกส์ระหว่างปริมาณเชิงเส้นและ และ เชิงมุมปริมาณ เชิงเส้น เชิงมุม การกระจัด s θ ความเร็ว v ω การเปลี่ยนระหว่างปริมาณเชิงเส้นเป็นเชิงมุมโดยใช้สูตร เชิงเส้น = เชิงมุม x รัศมี s = θr v = ωr โดยที่ S คือ การกระจัดเชิงเส้น เมตร (m) θ คือ การกระจัดเชิงมุม เรเดียน ( rad ) v คือ ความเร็วเชิงเส้น เมตรต่อวินาที( m/s ) ω คือ ความเร็วเชิงมุม เรเดียนต่อวินาที ( rad/s) R คือ รัศมี เมตร (m) อัตราเร็วเชิงเส้น (v)คือ ระยะทางตามแนวเส้นรอบวงของวงกลมที่วัตถุเคลื่อนที่ได้ในหนึ่งหน่วยเวลา (m/s) v = ωr = 2πR/T=2πRf โดย v คือ ความเร็วเชิงเส้น เมตรต่อวินาที( m/s ) t คือ เวลา วินาที ( s ) ω คือ ความเร็วเชิงมุม เรเดียนต่อวินาที ( rad/s) R คือ รัศมี เมตร (m) อัตราเร็วเชิงมุม (w)คือ มุมที่จุดศูนย์กลางของวงกลมที่รัศมีกวาดไปได้ในหนึ่งหน่วยเวลา(เรเดียน/วินาที) rad/s ω = θ/t = 2π/T = 2πf = v/R โดย θ คือ การกระจัดเชิงมุม เรเดียน ( rad ) t คือ เวลา วินาที ( s ) ω คือ ความเร็วเชิงมุม เรเดียนต่อวินาที ( rad/s) v คือ ความเร็วเชิงเส้น เมตรต่อวินาที( m/s ) R คือ รัศมี เมตร (m) ความเร่งเข้าสู่ศูนย์กลาง ( ac )เป็นความเร่งเมื่อวัตถุอยู่ ณ ตำแหน่งใดก็ตามในการเคลื่อนที่แบบวงกลมจะมีความเร่งทิศเข้าสู่ศูนย์กลางเสมอ |
ตัวอย่างการเคลื่อนที่แบบวงกลม
ลิขสิทธิ์ © 2024 th.ketiadaan Inc.
