การเคลื่อนที่แบบวงกลม เป็นการเคลื่อนที่ของวัตถุในแนวโค้งแบบวงกลมห่างจากจุดศูนย์กลางเป็นด้วยรัศมีคงที่ R อันเนื่องมาจากแรงเข้าสู่ศูนย์กลาง โดยทิศทางของแรงเข้าสู่ศูนย์กลางจะตั้งฉากกับทิศทางของความเร็ว v เสมอ

คาบ และความถี่ของการเคลื่อนที่แบบวงกลม

      เวลาที่วัตถุใช้ในการเคลื่อนที่ครบ 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

T = \frac{1}{f}
การเคลื่อนที่แบบวงกลม กลศาสตร์
การเคลื่อนที่แบบวงกลมด้วยอัตราเร็วคงที่ (ขนาดคงที่) แต่ทิศทางของวัตถุจะเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา

การเคลื่อนที่แบบวงกลมในแนวระดับ

     การเคลื่อนที่แบบวงกลมในแนวระดับจะมีแรงเข้าสู่ศูนย์กลางเพียง 1 แรงที่ทำให้วัตถุมีการเคลื่อนที่แบบวงกลมได้ (แรงโน้มถ่วงไม่ได้อยู่ในแนวระดับ)

ปริมาณที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่แบบวงกลมในแนวระดับ

1. อัตราเร็วเชิงเส้น

อัตราเร็วเชิงเส้น หรือ อัตราเร็วที่วัตถุใช้ในการเดินทางเป็นวงกลม สำหรับการเคลื่อนที่แบบวงกลมในแนวระดับจะมีค่าคงตัวเสมอ ตลอดระยะเวลาการเคลื่อนที่ ไม่คำนึงถึงแรงเสียดทานจากอากาศ ดังสมการ

v = \frac{s}{t} = \frac{2\pi R}{T}

หมายเหตุ – แต่ความเร็วของการเคลื่อนที่แบบวงกลมจะมีค่าเป็นศูนย์เนื่องจากการกระจัดของการเคลื่อนที่ 1 รอบเป็น 0 เมตร หรือวัตถุเคลื่อนกลับมายัง ณ ตำแหน่งเริ่มต้น

2. อัตราเร็วเชิงมุม

อัตราเร็วเชิงมุม คือ มุมการเคลื่อนที่ที่วัตถุเคลื่อนที่กวาดไปได้ในหนึ่งหน่วยเวลา ใช้สัญลักษณ์ ω (โอเมก้า) ในการบอกปริมาณ ดังรูป

ความเร็วเชิงมุม กลศาสตร์
เราสามารถบอกความเร็วของวัตถุเมื่อมีการเปลี่ยนตำแหน่งอยู่ในรูปเชิงมุมได้ โดยมองเป็นอัตราการเปลี่ยนแปลงของมุมที่กวาดไปต่อหนึ่งหน่วยเวลา หรือ อัตราเร็วเชิงมุมในหน่วยเรเดียนต่อวินาที

หากวัตถุเคลื่อนที่กวาดมุมไปได้ θ ในเวลา t ใดๆ เราจะสามารถหาอัตราเร็วเชิงมุม ω ได้ดังนี้

\omega = \frac{\theta}{t}

แต่ถ้าวัตถุเคลื่อนที่ครบรอบ หรือใช้ระยะเวลา T แสดงว่าวัตถุเคลื่อนที่ไปได้ 360 องศา แต่ในทางฟิสิกส์ หากมีการคำนวณใดๆที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่เชิงมุมมักจะบอกมุมในหน่วยเรเดียน ในที่นี้ คือ 2π เรเดียน ดังนั้นเมื่อวัตถุเคลื่อนที่ครบหนึ่งรอบจะมีอัตราเร็วเชิงมุม ดังสมการ

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

มีหน่วยเป็น เรเดียนต่อวินาที

3. ความสัมพันธ์ระหว่างอัตราเร็วเชิงเส้นกับอัตราเร็วเชิงมุม

v = \frac{s}{t} = \frac{2\pi R}{T}
\omega = \frac{2\pi}{T}

จากสมการขนาดความเร็วเชิงเส้น  และ  จะได้

v = \omega{R}

โดยที่    v แทน ขนาดความเร็วเชิงเส้น มีหน่วยเป็นเมตรต่อวินาที

ω แทน ขนาดความเร็วเชิงมุม มีหน่วยเป็นเรเดียนต่อวินาที

R แทน รัศมีการเคลื่อนที่ มีหน่วยเป็นเมตร

Related posts:

  1. การเคลื่อนที่แนวตรง       ในการศึกษาฟิสิกส์ระดับมัธยมศึกษา เราจะแบ่งลักษณะการเคลื่อนที่ที่ต้องการศึกษาไว้หลักๆ 2 แนว คือ ...
  2. ความสอดคล้องของหน่วยและการแปลงหน่วย สมการทางฟิสิกส์สำคัญอย่างไร ในทางฟิสิกส์เราใช้สมการเพื่อแสดงความสัมพันธ์ ซึ่งเหมือนเป็นตัวแทนปริมาณต ...
  3. การเคลื่อนที่แบบหมุน 1      สำหรับการเคลื่อนที่แบบวงกลมนั้น ถือว่าเป็นกรณีเฉพาะกรณีหนึ่งของการเคลื่อนที่แบบหมุน ทีนี้เราจะส ...
  4. การเคลื่อนที่แบบวงกลมในแนวดิ่ง สมการการเคลื่อนที่แบบวงกลมในแนวดิ่ง...
  5. เนื้อหากลศาสตร์แบบดั้งเดิม หัวข้อ ฟิสิกส์มัธยมศึกษา 1. บทนำ  ประวัติศาสตร์การวัด  หน่วย SI  หน่วยฐาน (Based ...
  6. เนื้อหาวิชาฟิสิกส์ (Physics Story) เนื้อหาฟิสิกส์มอปลาย ระดับชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4, 5 และ 6 เหมาะสำหรับการอ่านทบทวน หมวดหมู่เนื้อหา (Co ...
  7. กฎความโน้มถ่วงสากล หรือกฎแรงดึงดูดระหว่างมวล กฎความโน้มถ่วงสากล หรือบางคนเรียกว่า กฎแรงดึงดูดระหว่างมวล...
  8. นิยามของ 1 วินาที 1 เมตร และ 1 กิโลกรัม หลายคนคงเคยตั้งคำถามเกี่ยวกับเวลาว่ามันคืออะไร 1 วินาทีนานแค่ไหน นักฟิสิกส์เขานิยามกันอย่างไร...
  9. ความเร่งและแรงเข้าสู่ศูนย์กลางของการเคลื่อนที่แบบวงกลม การเคลื่อนที่แบบวงกลม : ความเร่งเข้าสู่ศูนย์กลาง และ แรงเข้าสู่ศูนย์กลาง...