สรุป ฟิสิกส์ เรื่อง การเคลื่อนที่แบบต่างๆ

สรุปเนื้อหา การเคลื่อนที่แบบต่างๆ คืออะไร มีอะไรบ้าง

1. การเคลื่อนที่แบบโพรเจกไทล์ (Progectile Motion) คือ การเคลื่อนที่ของวัตถุอย่างอิสระโโยมีแรงดึงดูดของโลกมากระทำเพียงแรงเดียวเท่านั้น เป็นการเคลื่อนที่แบบวิถีโค้ง เช่น การขว้างวัตถุออกไป โดยการเคลื่อนที่แบบโพรเจกไทล์ ประกอบด้วยการเคลื่อนที่ 2 แนวพร้อมกัน คือ แนวระดับและแนวดิ่ง ซึ่งพบว่า ความเร็วเริ่มต้นทางแนวระดับไม่มีผลต่อการเคลื่อนที่ในแนวดิ่ง โดยดูจากการตกของวัตถุที่ปล่อยและวัตถุที่ถูกดีด ถ้าดีดแรงตกไกล ดีดค่อยตกใกล้ แต่จะตกถึงพื้นพร้อมกับวัตถุที่ปล่อยให้ตกในแนวดิ่ง ณ จุดเริ่มต้นเดียวกัน แสดงว่า การเคลื่อนที่ในแนวระดับไม่มีผลต่อการเคลื่อนที่ในแนวดิ่ง ดังนั้น จึงแยกคิดการเคลื่อนที่เป็นอิสระต่อกัน 2 แนว ดังรูป

การเคลื่อนที่แบบโพรเจกไทล์ แบ่งออกเป็น 2 ประเภท ได้แก่

• แบบทั่วไป คือ จะมีเฉพาะความเร็วต้นในแนวระดับเพียงแนวเดียว และมีความเร็วทั้งแนวระดับและแนวดิ่ง
• แบบเมื่อจุดเริ่มต้นและจุดสุดท้ายอยู่ในแนวระดับเดียวกัน (ดังรูป)

2. การเคลื่อนที่แบบวงกลม (Circular motion) เป็นการเคลื่อนที่ใน 2 มิติอีกแบบหนึ่ง ที่ทิศทางของแรงกระทำหรือความเร่งของวัตถุจะมีทิศที่เปลี่ยนไปตลอดเวลาที่วัตถุเคลื่อนที่ โดยจะมีทิศตั้งฉากกับแนวการเคลื่อนที่ของวัตถุตลอดเวลา คือจะมีทิศอยู่ในแนวรัศมีของวงกลมที่วัตถุเคลื่อนที่

2.1 การเคลื่อนที่แบบวงกลมในแนวระดับ เช่น แกว่งวัตถุที่ผูกติดปลายเชือกให้เคลื่อนที่เป็นวงกลมในแนวระดับ โดยวัตถุที่เคลื่อนที่เป็นวงกลมด้วยอัตราเร็ว v คงตัว จะมีแรงลัพธ์มากระทำกับวัตถุในทิศพุ่งเข้าสู่ศูนย์กลาง และตั้งฉากกับทิศของความเร็วในแนวเส้นสัมผัสวงกลมซึ่งเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา ทำให้เกิดความเร่งในทิศทางเดียวกับแรงลัพธ์ แรงลัพธ์นี้จะทำหน้าที่เป็นแรงสู่ศูนย์กลาง Fc มีขนาดเท่ากับ มวล m คูณความเร่งสู่ศูนย์กลาง ac

ปริมาณที่เกี่ยวข้อง

• คาบ (T) หมายถึง เวลาที่ใช้ในการเคลื่อนที่ครบ 1 รอบ มีหน่วยเป็น วินาที (s)
• ความถี่ (f) หมายถึง จำนวนรอบที่เคลื่อนที่ได้ในเวลา 1 วินาที่ มีหน่วยเป็น ต่อวินาที (s-1) หรือ เฮิรตซ์ (Hz)
• อัตราเร็วเชิงมุม (ω) หมายถึง อัตราส่วนของมุมที่วัตถุเคลื่อนที่เบี่ยงเบนไปจากแนวเดิม (เท่ากับมุมที่รัศมีวงกลมกวาดไป) ต่อเวลาที่ใช้ในการเคลื่อนที่ มีหน่วยเป็น เรเดียนต่อวินาที (rad/s)
• อัตราเร็วเชิงเส้น (v) หมายถึง ระยะทางที่วัตถุเคลื่อนที่ได้ 1 รอบ ต่อเวลา 1 รอบ มีหน่วยเป็น เมตรต่อวินาที (m/s)

2.2 การเคลื่อนที่แบบวงกลมในแนวดิ่ง เช่น แกว่งวัตถุที่ผูกติดปลายเชือกให้เคลื่อนที่เป็นวงกลมในระนาบดิ่ง โดยแรงลัพธ์ของแรงดึงเชือก T และน้ำหนักของวัตถุ mg ทำหน้าที่เป็นแรงสู่ศูนย์กลาง Fc ทำให้วัตถุเคลื่อนที่เป็นวงกลมรัศมี r ด้วยอัตราเร็ว v โดยที่ Fc = mv2/r

3. การเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกอย่างง่าย เป็นการเคลื่อนที่ของวัตถุกลับไปมาซ้ำทางเดิมผ่านตำแหน่งสมดุล โดยมีขนาดของการกระจัดสูงสุดคงตัว เรียกว่า แอมพลิจูด ช่วงเวลาที่วัตถุเคลื่อนที่ครบ 1 รอบ เรียกว่า คาบ ( T ) และจำนวนรอบที่วัตถุเคลื่อนที่ได้ใน 1 วินาที เรียกว่า ความถี่ f ตัวอย่างการเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกอย่างง่าย เช่น ถ้านำลูกตุ้มมาติดกับปลายลวดสปริงในแนวดิ่ง สปริงจะยืดออกจนหยุดนิ่ง เรียกว่า สปริงอยู่ในภาวะสมดุล จากนั้น ถ้ามีแรงภายนอกมาดึงลูกตุ้มลงแล้วปล่อยลูกตุ้ม ลูกตุ้มก็จะเคลื่อนที่ขึ้น-ลงผ่านตำแหน่งสมดุลซ้ำรอยเดิม โดยค่าสูงสุดของระยะห่างจากตำแหน่งสมดุลคงตัว (ทั้งจุดสูงสุดและต่ำสุด) เรียกว่า แอมพลิจูด

ตัวอย่างข้อสอบ เรื่อง การเคลื่อนที่แบบต่างๆ