การเคลื่อนที่แบบวงกลมและแบบหมุน (5)

ยอดวิว 0

แบบฝึกหัด

EASY

การเคลื่อนที่แบบวงกลมและแบบหมุน (5) (ชุดที่ 1)

MEDIUM

การเคลื่อนที่แบบวงกลมและแบบหมุน (5) (ชุดที่ 2)

HARD

การเคลื่อนที่แบบวงกลมและแบบหมุน (5) (ชุดที่ 3)

เนื้อหา

นิยามของปริมาณต่างๆ
ในการเคลื่อนที่แบบหมุน

จากหน่วยที่ 1 กล่าวถึงปริมาณต่างของการเคลื่อนที่แบบวงกลมคือ คาบ ความถี่ การกระจัดเชิงมุม และ อัตราเร็วเชิงมุมเฉลี่ย ยังมีปริมาณอีก 1 ปริมาณคือ ความเร่งเชิงมุมเฉลี่ย โดยพิจารณาดังต่อไปนี้

ถ้าอัตราเร็วเชิงมุมขณะใดขณะหนึ่งของวัตถุเปลี่ยนจาก omega subscript 1 เป็น omega subscript 2 ในช่วงเวลา increment t วัตถุจะมีความเร่งเชิงมุม

โดยความเร่งเชิงมุมเฉลี่ย (Average angular acceleration,alpha with rightwards harpoon with barb upwards on top subscript a v end subscript) คืออัตราส่วนของการเปลี่ยนแปลงอัตราเร็วเชิงมุมต่อช่วงเวลา increment t เขียนสมการได้เป็น

      alpha with rightwards harpoon with barb upwards on top subscript a v end subscript equals fraction numerator increment omega with rightwards harpoon with barb upwards on top over denominator increment t end fraction equals fraction numerator omega with rightwards harpoon with barb upwards on top subscript 2 minus omega with rightwards harpoon with barb upwards on top subscript 1 over denominator t subscript 2 minus t subscript 1 end fraction space space space space space space space space space space space space left parenthesis 5.1 right parenthesis
หน่วย เรเดียนต่อวินาที2 (rad/s2)

เนื่องจากความเร็วเชิงมุม omega with rightwards harpoon with barb upwards on top subscript a v end subscript และ ความเร่งเชิงมุม alpha with rightwards harpoon with barb upwards on top subscript a v end subscript ต่างก็เป็นปริมาณเวกเตอร์ สามารถหาทิศของความเร็วเชิงมุมได้จากกฎมือขวาโดยกำนิ้วทั้งสี่ไปในทิศที่วัตถุกำลังหมุน ทิศที่นิ้วหัวแม่มือชี้ไปแสดงถึงทิศทางของความเร็วเชิงมุม

โดยเวกเตอร์ของความเร่งเชิงมุมมีทิศเดียวกับความเร็วเชิงมุม
เมื่อความเร็วเชิงมุมมีค่าเพิ่มขึ้น และเวกเตอร์ของความเร่งเชิงมุมมีทิศตรงข้ามกับความเร็วเชิงมุมเมื่อความเร็วเชิงมุมมีค่าลดลง


จากสมการ (1.5) v equals omega R เป็นความสัมพันธ์ระหว่างอัตราเร็วเชิงเส้นและอัตราเร็วเชิงมุม 
เมื่อพิจารณาสมการ (5.1) alpha equals omega over t เมื่อแทนสมการ (1.5) จะได้
                                     alpha equals fraction numerator v over denominator R t end fraction
ค่า v over t คือ ความเร่ง ดังนั้น
                                     alpha equals a over R
                                     a equals R alpha space space space space space space space space space space space space space left parenthesis 5.2 right parenthesis
สมการ (5.2) เป็นสมการแสดงความสัมพันธ์ระหว่างความเร่งเชิงเส้นและความเร่งเชิงมุม

นอกจากสมการ (1.5) และ (5.2) ซึ่งเป็นสมการแสดงความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณเชิงมุมและปริมาณเชิงเส้นแล้ว
ในกรณีที่วัตถุหมุนรอบแกนคงตัวด้วยความเร่งเชิงมุมคงตัว จะได้ความสัมพันธ์ดังนี้

ตารางที่ 5.1 การเปรียบเทียบปริมาณเชิงมุมและปริมาณเชิงเส้น

ตัวแปรและสมการของ
การเคลื่อนที่ด้วย
ความเร่งเชิงเส้นคงตัว
ตัวแปรและสมการของ
การเคลื่อนที่ด้วย
ความเร่งเชิงมุมคงตัว
ระยะทาง (s)การกระจัดเชิงมุม (theta)
อัตราเร็วต้น (u)อัตราเร็วเชิงมุมเริ่มต้น open parentheses omega subscript 0 close parentheses
อัตราเร็วปลาย (v)อัตราเร็วเชิงมุมปลายopen parentheses omega close parentheses
ขนาดของความเร่ง (a)ขนาดของความเร่งเชิงมุม open parentheses alpha close parentheses
v equals u plus a tomega equals omega subscript 0 plus alpha t
s equals open parentheses fraction numerator u plus v over denominator 2 end fraction close parentheses ttheta equals open parentheses fraction numerator omega subscript 0 plus omega over denominator 2 end fraction close parentheses t
s equals u t plus 1 half a t squaredtheta equals omega subscript 0 t plus 1 half alpha t squared
v squared equals u squared plus 2 a somega squared equals omega subscript 0 superscript 2 plus 2 alpha theta