การเคลื่อนไหวเป็นวงกลม (MC) เป็นการเคลื่อนไหวที่กระทำโดยร่างกายในวิถีวงกลมหรือเส้นโค้ง
มีปริมาณที่สำคัญที่ต้องพิจารณาเมื่อทำการเคลื่อนไหวนี้ ซึ่งทิศทางความเร็วเป็นมุม นี่คือช่วงเวลาและความถี่
ช่วงเวลาซึ่งวัดเป็นวินาทีคือช่วงเวลา ความถี่ซึ่งวัดเป็นเฮิรตซ์คือความต่อเนื่อง นั่นคือ กำหนดจำนวนครั้งของการหมุน
ตัวอย่าง: รถยนต์อาจใช้เวลา x วินาที (จุด) เพื่อหมุนวงเวียน ซึ่งสามารถทำได้อย่างน้อยหนึ่งครั้ง (ความถี่)
การเคลื่อนไหวแบบวงกลมสม่ำเสมอ
การเคลื่อนที่เป็นวงกลมสม่ำเสมอ (MCU) เกิดขึ้นเมื่อร่างกายอธิบายเส้นทางโค้งด้วย ความเร็วคงที่.
ตัวอย่างเช่น ใบพัดลม ใบปั่น ชิงช้าสวรรค์ที่สวนสนุก และล้อในรถยนต์
การเคลื่อนไหวแบบวงกลมที่แตกต่างกันอย่างสม่ำเสมอ
การเคลื่อนที่เป็นวงกลมที่แปรผันสม่ำเสมอ (MCUV) ยังอธิบายถึงวิถีโคจรโค้ง อย่างไรก็ตาม การเคลื่อนที่นั้น ความเร็วแตกต่างกันไป ระหว่างเรียน
ดังนั้นการเคลื่อนที่แบบวงกลมแบบเร่งคือสิ่งหนึ่งที่วัตถุหลุดออกจากตำแหน่งและเริ่มเคลื่อนที่
สูตรการเคลื่อนที่แบบวงกลม
การเคลื่อนที่แบบวงกลมแตกต่างจากการเคลื่อนที่เชิงเส้น เรียกว่า circular ขนาดเชิงมุมโดยที่หน่วยวัดอยู่ในหน่วยเรเดียน กล่าวคือ
แรงสู่ศูนย์กลาง
THE แรงสู่ศูนย์กลาง มีอยู่ในการเคลื่อนที่เป็นวงกลมซึ่งคำนวณโดยใช้สูตรของกฎข้อที่สองของนิวตัน (หลักการของพลวัต):
ที่ไหน
Fค: แรงสู่ศูนย์กลาง (N)
ม: มวล (กก.)
ค: ความเร่งสู่ศูนย์กลาง (m/s2)
ความเร่งสู่ศูนย์กลาง
THE ความเร่งสู่ศูนย์กลาง เกิดขึ้นในวัตถุที่เป็นไปตามวิถีโคจรเป็นวงกลมหรือโค้ง โดยคำนวณโดยนิพจน์ต่อไปนี้:
ที่ไหน
THEค: ความเร่งสู่ศูนย์กลาง (m/s2)
วี: ความเร็ว (ม./วินาที)
r: รัศมีของเส้นทางวงกลม (ม.)
ตำแหน่งเชิงมุม
แสดงโดยตัวอักษรกรีก phi (φ) ตำแหน่งเชิงมุมอธิบายส่วนโค้งของส่วนหนึ่งของวิถีที่ระบุโดยมุมหนึ่ง
φ = S / r
ที่ไหน
φ: ตำแหน่งเชิงมุม (rad)
ส: ตำแหน่ง (ม.)
r: รัศมีของวงกลม (ม.)
การกระจัดเชิงมุม
แสดงโดย Δφ (เดลต้า phi) การกระจัดเชิงมุมกำหนดตำแหน่งเชิงมุมสุดท้ายและตำแหน่งเชิงมุมเริ่มต้นของวิถี
Δφ = ΔS / r
ที่ไหน
Δφ: การกระจัดเชิงมุม (rad)
ส: ความแตกต่างระหว่างตำแหน่งสิ้นสุดและตำแหน่งเริ่มต้น (ม.)
r: รัศมีของวงกลม (ม.)
ความเร็วเชิงมุมเฉลี่ย
THE ความเร็วเชิงมุมแทนด้วยตัวอักษรกรีกโอเมก้า (ω) ระบุการกระจัดเชิงมุมตามช่วงเวลาของการเคลื่อนไหวในวิถี
ωม = Δφ / Δt
ที่ไหน
ωม: ความเร็วเชิงมุมเฉลี่ย (rad/s)
Δφ: การกระจัดเชิงมุม (rad)
t. ช่วงเวลาการเคลื่อนไหว
ควรสังเกตว่าความเร็วสัมผัสตั้งฉากกับความเร่งซึ่งในกรณีนี้คือศูนย์กลาง นี่เป็นเพราะมันชี้ไปที่ศูนย์กลางของวิถีเสมอและไม่เป็นโมฆะ
การเร่งความเร็วเชิงมุมเฉลี่ย
แสดงโดยตัวอักษรกรีก alpha (α) ความเร่งเชิงมุมกำหนดการเคลื่อนที่เชิงมุมในช่วงเวลาของวิถี
α = ω / Δt
ที่ไหน
α: ค่าเฉลี่ยความเร่งเชิงมุม (rad/sec2)
ω: ความเร็วเชิงมุมเฉลี่ย (rad/s)
t: ช่วงเวลาวิถี (s)
ดูด้วย: สูตรจลนศาสตร์
แบบฝึกหัดการเคลื่อนที่เป็นวงกลม
1. (PUC-SP) ลูคัสได้รับพัดลมซึ่งหลังจากเปิดเครื่องไปแล้ว 20 วินาที จะมีความถี่ถึง 300 รอบต่อนาทีด้วยการเคลื่อนไหวที่เร่งอย่างสม่ำเสมอ
จิตวิญญาณทางวิทยาศาสตร์ของลูคัสทำให้เขาสงสัยว่าจำนวนรอบของใบพัดในช่วงเวลานั้นจะเป็นอย่างไร โดยใช้ความรู้ด้านฟิสิกส์ พบว่า
ก) 300 รอบ
b) 900 รอบ
ค) 18,000 รอบ
ง) 50 รอบ
จ) 6000 รอบ
ทางเลือกที่ถูกต้อง: d) 50 รอบ
ดูด้วย: สูตรฟิสิกส์
2. (UFRS) วัตถุเคลื่อนที่เป็นวงกลมสม่ำเสมอ 20 รอบใน 10 วินาที คาบ (เป็น s) และความถี่ (ใน s-1) ของการเคลื่อนที่ตามลำดับ:
ก) 0.50 และ 2.0
ข) 2.0 และ 0.50
ค) 0.50 และ 5.0
ง) 10 และ 20
จ) 20 และ 2.0
ทางเลือกที่ถูกต้อง: ก) 0.50 และ 2.0
สำหรับคำถามเพิ่มเติม โปรดดูที่แบบฝึกหัดเกี่ยวกับการเคลื่อนไหวแบบวงกลมสม่ำเสมอ.
3. (Unifesp) พ่อลูกขี่จักรยานและเดินเคียงข้างกันด้วยความเร็วเท่ากัน เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของล้อบนจักรยานของพ่อนั้นมีเส้นผ่านศูนย์กลางเป็นสองเท่าของล้อบนจักรยานของลูกชาย
เรียกได้ว่าล้อจักรยานของพ่อหมุนด้วย
ก) ครึ่งหนึ่งของความถี่และความเร็วเชิงมุมที่ล้อจักรยานของเด็กหมุน
b) ความถี่และความเร็วเชิงมุมเดียวกันกับที่ล้อจักรยานของเด็กหมุน
c) สองเท่าของความถี่และความเร็วเชิงมุมที่ล้อจักรยานของเด็กหมุน
d) ความถี่เดียวกับล้อจักรยานของเด็ก แต่มีความเร็วเชิงมุมเพียงครึ่งเดียว
จ) ความถี่เดียวกับล้อจักรยานของเด็ก แต่มีความเร็วเชิงมุมสองเท่า
ทางเลือกที่ถูกต้อง: ก) ครึ่งหนึ่งของความถี่และความเร็วเชิงมุมที่ล้อจักรยานของเด็กหมุน
อ่านด้วยนะ:
- การเคลื่อนไหวที่สม่ำเสมอ
- การเคลื่อนไหวเป็นเส้นตรงสม่ำเสมอ
- ปริมาณการเคลื่อนไหว
