การเคลื่อนที่วงกลม (Circular Motion)

 

การเคลื่อนที่วงกลม (Circular Motion)                                                                    

                                                                                                                      

ใน ฟิสิกส์ การเคลื่อนที่แบบวงกลม การหมุน (rotation) ไปตาม วงกลม : เส้นทางวงกลมหรือวงกลม วงโคจร (orbit) . ซึ่งเป็นการเคลื่อนที่แบบเดิมซ้ำไปมา โดยที่มีอัตราเชิงมุมคงที่ของการหมุน  โดยมีอัตราการเปลี่ยนแปลงของการหมุน ของ การหมุนรอบแกนคงที่ สมการที่อธิบายการเคลื่อนไหวแบบวงกลมของวัตถุไม่ได้ใช้ขนาดหรือรูปทรงเรขาคณิตในบัญชีค่อนข้างเคลื่อนไหวของมวลจุดในระนาบที่จะถือว่าเป็น ในทางปฏิบัติ จุดศูนย์กลางมวล (center of mass) ของร่างกายจะสามารถพิจารณาได้รับการเคลื่อนไหวแบบวงกลม

 ตัวอย่างการเคลื่อนที่ของวงกลมรวมถึง : ดาวเทียมโคจรรอบโลกใน วงโคจร geosynchronous , หินที่จะเชื่อมโยงกับเชือกและจะถูก swung ในวงการ (เทียบ ขว้างค้อน ), racecar การเปลี่ยนผ่านทางโค้งใน การติดตามการแข่งขัน , อิเล็กตรอน ย้ายตั้งฉากกับเครื่องแบบ สนามแม่เหล็ก และ เกียร์ เปลี่ยนกลไกภายใน

 การเคลื่อนไหวแบบวงกลมจะเร่งแม้ว่าอัตราเชิงมุมของการหมุนคือค่าคงที่เนื่องจากเวกเตอร์ความเร็วของวัตถุจะมีการเปลี่ยนแปลงทิศทาง  การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวในทิศทางของความเร็วกับ ความเร่ง (acceleration)ของวัตถุที่เคลื่อนที่โดย แรงสู่ศูนย์กลาง (centripetal force) ซึ่งจะดึงวัตถุที่ย้ายไปยังศูนย์กลางของวงโคจรแบบวงกลมหรือไม่ โดยไม่ต้องเร่งนี้วัตถุที่จะย้ายในแนวเส้นตรงตาม กฎหมายของนิวตันของการเคลื่อนไหว (Newton's laws of motion)

 

สูตรสำหรับการเคลื่อนที่เป็นวงกลมสม่ำเสมอ

สำหรับการเคลื่อนไหวในวงกลมของ รัศมี R, เส้นรอบวงของวงกลมคือ C = 2π R : หากระยะเวลาสำหรับการหมุนหนึ่งคือ T, อัตราเชิงมุมของการหมุนหรือที่เรียกว่าความเร็วเชิงมุม ω คือ :

\ omega = \ frac {2 \ pi} {T} \

ความเร็วของวัตถุที่เดินทางวงกลมที่อยู่ :

v \, = \ frac {2 \ pi r} {T} = \ omega R

 มุมθกวาดออกไปในเวลา t คือ :

\ theta = 2 \ pi \ frac {t} {T} = \ omega \ t,

 อัตราเร่งเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงในทิศทางที่อยู่ :

\ = \ frac {v ^ 2} {r} \


ความสัมพันธ์ของเวกเตอร์จะแสดงในรูปที่ 1  แกนของการหมุนจะแสดงเป็นเวกเตอร์ตั้งฉากΩกับระนาบของวงโคจรและมีขนาดω ทิศทางของΩจะเลือกใช้ กฎด้านขวามือ . กับอนุสัญญาว่าด้วยการหมุนภาพนี้ความเร็วจะได้รับโดยเวกเตอร์ ผลิตภัณฑ์ข้าม เป็น

\ mathbf {v} = \ boldsymbol \ omega ครั้ง \ \ mathbf r \,

 ซึ่งเป็นที่ตั้งฉากกับเวกเตอร์ทั้งจำทั้งปรับΩและ r (t) สัมผัสกับวงโคจรและของ r ωขนาด ในทำนองเดียวกันการเร่งจะได้รับโดย

\ mathbf {A} = \ boldsymbol \ omega \ คร​​ั้ง \ mathbf v = \ boldsymbol \ omega \ คร​​ั้ง \ left (\ boldsymbol \ omega ครั้ง \ \ mathbf r \ ขวา) \,

 ซึ่งเป็นที่ตั้งฉากกับเวกเตอร์ทั้งจำทั้งปรับΩและ v (t) ของωขนาด | V | = ω 2 r และกำกับตรงข้ามตรงกับ R (t) [1]

แสดงได้ดังภาพ

 

รูปที่ 1 : ความสัมพันธ์ของเวกเตอร์สำหรับการเคลื่อนไหวแบบวงกลมสม่ำเสมอเวกเตอร์Ωแทนการหมุนเป็นเรื่องปกติกับระนาบของวงโคจรที่

 

ในชีวิตประจำวันของเรานั้น เรามักจะพบเห็นการเคลื่อนที่แบบวงกลมโดยเฉพาะอย่างยิ่งในสวนสนุก เช่น การหมุนของชิงช้าสวรรค์ การเคลื่อนที่ของเคลื่อนเล่นของรถรางในสวนสนุก ม้าหมุน

  

รูปภาพ: ม้าหมุนแสดงการเคลื่อนที่แบบวงกลม 

ที่มา: http://www.google.co.th/imgres?q=%E0%B8%A1%E0%B9%89%E0%B8%B2%E0%B8%AB%E0%B8%A1%E0%B8%B8%E0%B8%99&hl=th&rlz=1T4RNRN_enTH444TH444&tbm=isch&tbnid=jDqX5CnPBVA2QM:&imgrefurl=http://www.pingbook.com/dvd/view.php%3Fid%3D111&docid=raRGZhLJZi2eJM&w=240&h=210&ei=CKRpTou2NIXzrQeM6o2dBQ&zoom=1&iact=hc&vpx=625&vpy=10

 

รูปภาพ: ชิงข้าสวรรค์แสดงการเคลื่อนที่แบบวงกลม  

ที่มา: http://www.google.co.th/imgres?q=%E0%B8%A1%E0%B9%89%E0%B8%B2%E0%B8%AB%E0%B8%A1%E0%B8%B8%E0%B8%99&hl=th&rlz=1T4RNRN_enTH444TH444&tbm=isch&tbnid=iCul-fGWw9kenM:&imgrefurl=http://raiwan.com/2007/11/09/1449/&docid=-32h55ryjg9PZM&w=400&h=288&ei=CKRpTou2NIXzrQeM6o2dBQ&zoom=1&iact=hc&vpx=550&vpy=335&dur=2422&hovh=190&hovw=265&tx=135&ty=152&page=3&tbnh=134&tbnw=178&start=36&ndsp=18&ved=1t:429,r:14,s:36&biw=1366&bih=6029&dur=1094&hovh=168&hovw=192&tx=94&ty=113&page=3&tbnh=144&tbnw=178&start=36&ndsp=18&ved=1t:429,r:2,s:36&biw=1366&bih=602

 

นอกจากนี้แล้ว การเคลื่อนที่แบบวงกลมยังสามารถนำไปใช้สำหรับการแสดงโชว์ รถไต่ถัง ได้เช่นกัน

 

ที่มา: http://www.youtube.com/watch?v=9raXrWIMHoU

 

เรียบเรียงโดย: นาย ธุวานนท์ ไชยศรีรัตนากูล  ม.5/1 เลขที่ 9

 

รูปภาพของ ynwkossakuntala

เรียบเรียงเองหรือเปล่า...เนื้อหาด้านบนมีที่มาของแหล่งอ้างอิงหรือไม..ต้องระบุด้วย

รูปไม่ต้องใส่มากก็ได้ ถ้าจะแทรก VDO ต้องอธิบายด้วยนะ...ยังไม่ OK นะ ปรับด่วน

รอซ่อม

มหาวิทยาลัยศรีปทุม ผู้ใหญ่ใจดี
 

 ช่วยด้วยครับ
นักเรียนที่สร้างบล็อก กรุณาอย่า
คัดลอกข้อมูลจากเว็บอื่นทั้งหมด
ควรนำมาจากหลายๆ เว็บ แล้ววิเคราะห์ สังเคราะห์ และเขียนขึ้นใหม่
หากคัดลอกทั้งหมด จะถูกดำเนินคดี
ตามกฎหมายจากเจ้าของลิขสิทธิ์
มีโทษทั้งจำคุกและปรับในอัตราสูง

ช่วยกันนะครับ 
ไทยกู๊ดวิวจะได้อยู่นานๆ 
ไม่ถูกปิดเสียก่อน

ขอขอบคุณในความร่วมมือครับ

อ่านรายละเอียด

ด่วน...... ขณะนี้
พระราชบัญญัติลิขสิทธิ์ (ฉบับที่ 2) พ.ศ. 2558 
มีผลบังคับใช้แล้ว 
ขอให้นักเรียนและคุณครูที่ใช้งาน
เว็บ thaigoodview ในการส่งการบ้าน
ระมัดระวังการละเมิดลิขสิทธิ์ด้วย
อ่านรายละเอียดที่นี่ครับ

 

สมาชิกที่ออนไลน์

ขณะนี้มี สมาชิก 0 คน และ ผู้เยี่ยมชม 82 คน กำลังออนไลน์