โอ การเคลื่อนที่แบบวงกลมที่แปรผันสม่ำเสมอ, หรือ ง่ายๆ MCUVเป็นการเคลื่อนที่แบบเร่งโดยที่อนุภาคเคลื่อนที่ไปตามเส้นทางวงกลมที่มีรัศมีคงที่ แตกต่างจากการเคลื่อนที่เป็นวงกลมสม่ำเสมอใน MCUV นอกเหนือจาก addition ความเร่งสู่ศูนย์กลาง, หนึ่ง ความเร่งเชิงมุมรับผิดชอบการเปลี่ยนแปลงของความเร็วที่มุมขวาง
การเคลื่อนที่แบบวงกลมที่แตกต่างกันอย่างสม่ำเสมอสามารถเข้าใจได้ง่ายขึ้นถ้าเรารู้สมการรายชั่วโมงของ MUVเนื่องจากสมการ MCUV มีความคล้ายคลึงกัน แต่ใช้กับปริมาณเชิงมุม
ดูด้วย: การเคลื่อนที่แบบวงกลมสม่ำเสมอ (MCU) — แนวคิด สูตร แบบฝึกหัด
MCU และ MCUV
MCU และ MCUV พวกเขาเป็น การเคลื่อนไหวเป็นวงกลมอย่างไรก็ตาม ใน MCU ความเร็วเชิงมุมจะคงที่และไม่มีความเร่งเชิงมุม ใน MCUV ความเร็วเชิงมุมเป็นตัวแปร เนื่องจากความเร่งเชิงมุมคงที่ แม้จะเรียกว่าการเคลื่อนที่แบบวงกลมสม่ำเสมอ MCU ก็เป็นการเคลื่อนที่แบบเร่ง เช่น ในทั้งสองมีความเร่งสู่ศูนย์กลางซึ่งทำให้อนุภาคพัฒนาเป็นเส้นทางวงกลม
ทฤษฎี MCUV
ดังที่เราได้กล่าวไปแล้ว MCUV เป็นอนุภาคที่พัฒนาวิถีวงกลมของ ฟ้าผ่า
ค่าคงที่ นอกจากความเร่งสู่ศูนย์กลางที่รับผิดชอบในการเปลี่ยนทิศทางของความเร็วสัมผัสของอนุภาคอย่างต่อเนื่องแล้ว ยังมี อัตราเร่งเชิงมุม, วัดเป็น rad/s². ความเร่งนี้วัดค่า รูปแบบต่างๆให้ความเร็วเชิงมุม และเนื่องจากเป็นการเคลื่อนไหวที่แตกต่างกันอย่างสม่ำเสมอจึงมีโมดูลัสคงที่สมการ MCUV นั้นคล้ายกับสมการการเคลื่อนที่แบบแปรผันสม่ำเสมอ (MUV) อย่างไรก็ตาม แทนที่จะใช้สมการตำแหน่งและความเร็วรายชั่วโมง เราใช้สมการ MCUV สมการชั่วโมงมุม
ดูด้วย: กลศาสตร์ - ประเภทของการเคลื่อนไหว สูตร และแบบฝึกหัด
อย่าเพิ่งหยุด... มีมากขึ้นหลังจากโฆษณา ;)
สูตร MCUV
สูตร MCUV จะเข้าใจได้ง่ายหากคุณเข้าใจการเคลื่อนไหวที่แตกต่างกันอย่างสม่ำเสมอ สำหรับสูตร MUV แต่ละสูตร จะมีสูตรที่สอดคล้องกันใน MCUV ดู:
วีF และคุณ0 – ความเร็วสุดท้ายและเริ่มต้น (m/s)
ωF และ ω0 – ความเร็วเชิงมุมสุดท้ายและเริ่มต้น (rad/s)
ดิ – อัตราเร่ง (m/s²)
α – ความเร่งเชิงมุม (rad/s²)
t – ชั่วขณะหนึ่ง
ด้านบนเราแสดงฟังก์ชันความเร็วรายชั่วโมงตามลำดับที่เกี่ยวข้องกับ MUV และ MCUV ด้านล่างเราจะดูฟังก์ชันรายชั่วโมงของตำแหน่งสำหรับแต่ละกรณีเหล่านี้
สF และ ส0– ตำแหน่งสิ้นสุดและเริ่มต้น (ม.)
ΘF และ Θ0 – ตำแหน่งเชิงมุมสุดท้ายและเริ่มต้น (rad)
นอกจากสมการพื้นฐานสองสมการที่แสดงข้างต้นแล้ว ยังมีสมการทอร์ริเชลลีสำหรับ MCUV ด้วย ดู:
ส – การกระจัดเชิงพื้นที่ (ม.)
ΔΘ – การกระจัดเชิงมุม (rad)
นอกจากนี้ยังมีสูตรที่ใช้ในการคำนวณความเร่งเชิงมุมของการเคลื่อนที่อย่างชัดเจน กล่าวคือ
ตอนนี้เรารู้สูตรหลักของ MCUV แล้ว เราต้องทำแบบฝึกหัดกัน มาเลย?
ดูยัง: 7 เคล็ดลับ "ทอง" เรียนฟิสิกส์ด้วยตัวเองและทำข้อสอบได้ดี!
แก้ไขแบบฝึกหัดใน MCUV
คำถามที่ 1 - อนุภาคเคลื่อนที่ไปตามเส้นทางวงกลมที่มีรัศมีเท่ากับ 2.5 ม. เมื่อรู้ว่าที่ t = 0 s ความเร็วเชิงมุมของอนุภาคนี้คือ 3 rad/s และ ณ เวลา t = 3.0 s ความเร็วเชิงมุมของมันคือ 9 rad/s ความเร่งเชิงมุมของอนุภาคนี้มีหน่วยเป็น rad/s² เท่ากับ :
ก) 2.0 rad/วินาที²
b) 4.0 rad/วินาที²
ค) 0.5 rad/วินาที²
ง) 3.0 rad/วินาที²
ความละเอียด:
ลองคำนวณความเร่งเชิงมุมของอนุภาคนี้กัน สังเกตการคำนวณด้านล่าง:
จากการคำนวณ เราพบว่าความเร่งเชิงมุมของอนุภาคนี้คือ 2 rad/s² ดังนั้นทางเลือกที่ถูกต้องคือ จดหมาย.
คำถามที่ 2 — อนุภาคจะพัฒนา MCUV จากการหยุดนิ่ง โดยเร่งความเร็วที่อัตรา 2.0 rad/s² หาความเร็วเชิงมุมของอนุภาคนี้ ณ ชั่วขณะของเวลา t = 7.0 s
ก) 7.0 rad/s
b) 14.0 rad/s
c) 3.5 rad/s
ง) 0.5 rad/s
ความละเอียด:
เพื่อตอบคำถามนี้ ให้ใช้ฟังก์ชันความเร็วรายชั่วโมงใน MCU ดู:
จากการคำนวณของเรา ความเร็วเชิงมุมของอนุภาค ณ เวลา t = 7.0 s เท่ากับ 14.0 rad/s ดังนั้นทางเลือกที่ถูกต้องคือ จดหมายข.
โดย Rafael Hellerbrock
ครูฟิสิกส์
