การเคลื่อนที่แบบหมุน
ปริมาณต่างๆที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่แบบหมุน
(1)อัตราเร็วเชิงมุม (angular speed)
อัตราเร็วเชิงมุม (ω) ในที่นี้หมายถึง ค่าอัตราเร็วเชิงมุมขณะใดขณะหนึ่งหรือค่าอัตราเร็วเชิงมุมเฉลี่ยของการเคลื่อนที่ในช่วงเวลาสั้นๆ โดยหาได้จากสมการ
ω = ∆Ɵ
∆t
เมื่อ ω คือ อัตราเร็วเชิงมุมของวัตถุที่หมุนรอบแกนหมุน มีหน่วยเป็นเรเดียน/วินาที
∆Ɵ คือ มุมที่วัดกวาดไปในช่วงเวลาสั้นๆ ∆t
(2)ความเร็วเชิงมุม (angular velocity)
ความเร็วเชิงมุม (ϖ) หมายถึง การกระจัดเชิงมุม (∆Ӫ)ที่เปลี่ยนไปในเวลาหนึ่งหน่วย ซึ่งเขียนสมการได้ว่า
ϖ = ∆Ӫ
∆t
การหาทิศทางการกระจัดเชิงมุม (∆Ӫ) และความเร็วเชิงมุม(ϖ) หาได้จากการใช้มือขวากำรอบแกนหมุนให้นิ้วทั้งสี่ (ชี้กลางนางก้อย) ชี้วนไปทางเดียวกับทิศทางการหมุน นิ้วหัวแม่มือทาบไปตามแกนหมุนจะได้ว่าทิศของการกระจัดเชิงมุม (∆Ӫ) และความเร็วเชิงมุม (ϖ) จะชี้ตามแนวชี้ของนิ้วหัวแม่มือ
ความเร็วเชิงมุม (ϖ) เป็นปริมาณเวกเตอร์จะมีทิศทางเดียวกับ ∆Ӫ หน่วยของความเร็วเชิงมุมเป็นเรเดียน/วินาที (rad/s)
(3)ความเร่งเชิงมุม (angular acceleration)
ความเร่งเชิงมุม (ᾱ) หมายถึง ความเร็วเชิงมุมที่เปลี่ยนไปในเวลาหนึ่งหน่วย ดป็นปริมาณเวกเตอร์ซึ่งเขียนเป็นสมการได้ว่า
ᾱ = ∆ϖ
∆t
หน่วยของความเร่งเชิงมุมเป็นเรเดียน/วินาทีกำลังสอง
ในการหมุนของวัตถุรอบแกนหมุนคงตัวเมื่อพิจารณาการเคลื่อนที่ของมวลย่อยแต่ละก้อนของวัตถุจะมีการเคลื่อนที่แบบวงกลม จะได้ว่ามวลย่อยๆ แต่ละก้อนของวัตถุที่กำลังหมุนมีความเร็วเชิงมุม ϖ ในการหมุนเท่าๆนั้น
2. ทอร์กกับการเคลื่อนที่แบบหมุน
จากความรู้เดิมในเรื่องของโมเมนต์ เราจะเรียกโมเมนต์ของแรงรอบจุดหมุนว่า ทอร์ก โดนทอร์กเป็นปริมากเวกเตอร์มีขนาดเท่ากับ แรงคูณระยะทางที่ลากจากจุดหมุนมาตั้งฉากกับแนวแรงและทิศทางของทอร์กมีทิศตั้งฉากกับระนาบการหมุน
การหาทิศทางของทอร์ก (Ʈ) ทำได้โดยใช้มือขวาในลักษณะกาง นิ้วชี้ นิ้วกลางและนิ้วหัวแม่มือให้ตั้งฉากซึ่งกันและกัน แล้ววางนิ้วชี้ตามแนวรัศมี (r) พุ่งออกจากจุดหมุน ส่วนนิ้วกลางวางแนวชี้ไปทางทิศของแรง (F) จะได้ว่านิ้วหัวแม่มือ ชี้ทิศทางของทอร์ก
จากนิยาม Ʈ = Fr
เมื่อ F คือ แรงที่กระทำต่อวัตถุในทิศตั้งฉากกับรัศมีของการหมุน หน่วย นิวตัน
r คือ รัศมีของการหมุนของวัตถุ หน่วย เมตร
Ʈ คือ ทอร์กของแรง หน่วย นิวตัน.เมตร
3. โมเมนตัมเชิงมุมและกฎการอนุรักษ์โมเมนตัมเชิงมุม
ในการทดลองการหมุนของวัตถุพบว่า ดารรักษาสภาพการหมุนของวัตถุขึ้นอยุ่กับความเร็วเชิงมุมและโมเมนต์ความเฉื่อยของวัตถุ
ปริมาณที่บอกถึงการรักษาสภาพการหมุนของวัตถุ เรียกว่า โมเมนตัมเชิงมุม (L) มีค่าเท่ากับ ผลคูณระหว่างโมเมนต์ความเฉื่อย (I) กับความเร็วเชิงมุม (ω) จึงเขียนเป็นสมการได้ว่า
L = Iω
โมเมนตัมเชิงมุม(L)เป็นปริมาณเวกเตอร์ มีทิศทางเดียวกับความเร็วเชิงมุม (ω)
อ่านเพิ่มเติม
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น