การเคลื่อนที่ แบบ วงกลม ในชีวิต ประ จํา วัน

สวัสดีค่ะน้องๆ ม.4 ทุกคน การสอบปลายภาคใกล้เข้ามาแล้ว เป็นยังไงบ้างคะ เตรียมตัวพร้อมแล้วหรือยัง วันนี้พี่บิวมีฟิตเพิ่มเกรดฟิสิกส์ ม.ปลาย เรื่อง การเคลื่อนที่แบบต่างๆ มาฝากน้องๆ ซึ่งพี่บิวจะมีสรุปสูตร และมีโจทย์สำหรับการเคลื่อนที่แต่ละแบบให้น้องๆ ด้วย ว่าแล้วมาดูกันเลยค่ะ ว่ามีการเคลื่อนที่แบบไหนบ้าง

การเคลื่อนที่แบบโพรเจกไทล์ 

การเคลื่อนที่แบบโพรเจกไทล์ หรือการเคลื่อนที่วิถีโค้ง เป็นการเคลื่อนที่ของแนวราบ และแนวระดับไปพร้อมๆ กัน โดยที่แกน x จะมีความเร็วคงที่ เช่น การขว้างลูกบอลออกไปข้างหน้า (แกน x) แต่เนื่องจากมีแรงโน้มถ่วงของโลก ดึงให้ลูกบอลตกลงมา (แกน y) จึงทำให้วิถีของลูกบอลพุ่งออกไปตรงๆ และโค้งลงมาด้วยพร้อมๆ กัน

ภาพการขว้างลูกบอล จากคอร์สเก่งฟิสิกส์ ม.4 เทอม 1

การคำนวณการเคลื่อนที่แบบโพรเจกไทล์ คือการคำนวณ แกน x , แกน y แยกกัน จากสูตร

ตัวอย่างโจทย์

การเคลื่อนที่แบบวงกลม

การเคลื่อนที่แบบวงกลมแบบอัตราเร็วคงตัว หรือ แบบวงกลมสม่ำเสมอ การที่วัตถุจะเคลื่อนที่เป็นวงกลมได้นั้น คือ วัตถุมีแรงสู่ศูนย์กลาง ทำให้วัตุมีการเปลี่ยนทิศของความเร็ว ตัวอย่างที่พบได้ในชีวิตประจำวัน เช่น การเลี้ยวโค้งของรถ รถไฟเหาะ เป็นต้น

ภาพการหมุนของลูกตุ้ม จากคอร์สเก่งฟิสิกส์ ม.4 เทอม 1

โดยการคำนวณจะใช้สูตรดังนี้

ตัวอย่างโจทย์

การเคลื่อนที่แบบซิมเปิลฮาร์มอนิก คือ การเคลื่อนที่แบบกลับไปกลับมาซ้ำที่จุดเดิม โดยผ่านจุดสมดุล เช่น การแกว่งลูกต้ม การสั่นของสปริง 

การเคลื่อนที่แบบวงกลม หมายถึง การเคลื่อนที่ของวัตถุเป็นวงกลมรอบศูนย์กลาง เกิดขึ้นเนื่องจากวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่จะเดินทางเป็นเส้นตรงเสมอ แต่ขณะนั้นมีแรงดึงวัตถุเข้าสู่ศูนย์กลางของวงกลม เรียกว่า แรงเข้าสู่ศูนย์กลางการเคลื่อนที่ จึงทำให้วัตถุเคลื่อนที่เป็นวงกลมรอบศูนย์กลาง เช่น การโคจรของดวงจันทร์รอบโลก

วัตถุที่กำลังเคลื่อนที่เป็นวงกลม จะต้องมีแรงกระทำต่อวัตถุในทิศเข้าหาศูนย์กลางของวงกลม เรียกว่า แรงสู่ศูนย์กลาง(centripetal force) แรงนี้จะทำให้วัตถุเปลี่ยนทิศของความเร็วซึ่งอยู่ในแนวเส้นสัมผัสของวงกลมทำให้วัตถุวิ่งเป็นวงกลมอยู่ได้ หากไม่มีแรงสู่ศูนย์กลางกระทำต่อวัตถุ วัตถุจะไม่เคลื่อนที่เป็นวงกลมแต่จะวิ่งไปในแนวเส้นสัมผัสแรงที่ทำหน้าที่เป็นแรงสู่ศูนย์กลางอาจเป็นแรงเสียดทานที่กระทำต่อวัตถุเมื่อวัตถุสัมผัสกับพื้น หรือเป็นแรงที่พื้นกระทำต่อวัตถุซึ่งแยกแรงมาอยู่ในแนวเข้าสู่ศูนย์กลางได้ กรณีผูกด้วยเชือกแล้วแกว่งเป็นวงกลมในแนวระดับ แรงดึงของเชือกก็จะทำหน้าที่เป็นแรงสู่ศูนย์กลาง เป็นต้น

การเคลื่อนที่แบบวงกลมมีลักษณะเฉพาะ โดยมีการเคลื่อนที่เป็นรอบ จำนวนรอบที่วัตถุเคลื่อนที่ได้ใน 1 หน่วยเวลา เรียกว่า ความถี่ (frequency) ใช้สัญลักษณ์ f มีหน่วยเป็นรอบต่อวินาทีหรือ เฮิรตซ์ (Hz) และถ้าวัตถุกำลังเคลื่อนที่เป็นวงกลมที่มีรัศมี r ด้วยอัตราสม่ำเสมอ อัตราเร็วของวัตถุ v จะหาได้จากสมการ

ขณะวัตถุกำลังเคลื่อนที่เป็นวงกลม แรงที่ทำหน้าที่เป็นแรงสู่ศูนย์กลาง (Fc) จะต้องมีขนาดเท่าใดนั้น จะสัมพันธ์กับมวลของวัตถุ (m) อัตราเร็วของวัตถุ (v) และรัศมีการเคลื่อนที่ (r) ตามสมการ

 

เครื่องเล่น Tagada Disco ของสยามพาร์คซิตี้ ใช้การหมุนของจานหมุนขนาดใหญ่ให้ผู้เล่นที่นั่งอยู่ขอบจานเคลื่อนที่เป็นวงกลม ระนาบของการหมุนเอียงเล็กน้อยและมีการเขย่าด้วยลูกสูบลมเพื่อให้รู้สึกตื่นเต้น จานหมุนจะมีราวเหล็กและพนักพิงอยู่โดยรอบ ขณะผู้เล่นเคลื่อนที่เป็นวงกลมไปพร้อมจานหมุน ก็จะถูกเหวี่ยงให้อัดตัวเข้ากับพนักพิง เกิดแรงที่พนักพิงดันผู้เล่นในทิศเข้าหาศูนย์กลาง และแรงเสียดทานที่เบาะที่นั่งกระทำต่อผู้เล่นก็มีทิศเข้าหาศูนย์กลางเช่นกัน แรงทั้งสองจึงทำหน้าที่เป็นแรงสู่ศูนย์กลาง

1 การเคลื่อนที่แบบวงกลม หมายถึง การเคลื่อนที่ของวัตถุเป็นวงกลมรอบศูนย์กลาง เกิดขึ้นเนื่องจากวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่จะเดินทางเป็นเส้นตรงเสมอ แต่ขณะนั้นมีแรงดึงวัตถุเข้าสู่ศูนย์กลางของวงกลม เรียกว่า แรงเข้าสู่ศูนย์กลางการเคลื่อนที่ จึงทำให้วัตถุเคลื่อนที่เป็นวงกลมรอบศูนย์กลาง เช่น การโคจรของดวงจันทร์รอบโลก

2 การเคลื่อนที่ของวัตถุในแนวราบ เป็นการเคลื่อนที่ของวัตถุขนานกับพื้นโลก เช่น รถยนต์ที่กำลังแล่นอยู่บนถนน

3 การเคลื่อนที่แนววิถีโค้ง เป็นการเคลื่อนที่ผสมระหว่างการเคลื่อนที่ในแนวดิ่งและในแนวราบ

http://vichakarn.triamudom.ac.th/comtech/studentproject/final54/824/Infinite%20Stratos/PHY/Newton.html