การเคลื่อนที่ แบบ หมุน แรงเข้าสู่ศูนย์กลาง มีค่า

คาบ (T)

คือ เวลาที่ใช้ในการเคลื่อนที่ครบ 1 รอบ หรือ วินาทีต่อรอบ (s)

ความถี่ (f)

คือ จำนวนรอบที่เคลื่อนที่ได้ในหนึ่งหน่วยเวลา หรือ รอบต่อวินาที (Hz)

โดยสามารถเขียนเป็นสูตรได้ว่า

f = จำนวนรอบ / เวลา

T = 1 / f

เปรียบเทียบปริมาณทางฟิสิกส์ระหว่างปริมาณเชิงเส้นและ และ เชิงมุม

ปริมาณ

เชิงเส้น

เชิงมุม

การกระจัด

s

θ

ความเร็ว

v

ω

การเปลี่ยนระหว่างปริมาณเชิงเส้นเป็นเชิงมุม

โดยใช้สูตร

เชิงเส้น = เชิงมุม x รัศมี

s = θr

v = ωr

โดยที่

S คือ การกระจัดเชิงเส้น เมตร (m)

θ คือ การกระจัดเชิงมุม เรเดียน ( rad )

v คือ ความเร็วเชิงเส้น เมตรต่อวินาที( m/s )

ω คือ ความเร็วเชิงมุม เรเดียนต่อวินาที ( rad/s)

R คือ รัศมี เมตร (m)

อัตราเร็วเชิงเส้น (v)

คือ ระยะทางตามแนวเส้นรอบวงของวงกลมที่วัตถุเคลื่อนที่ได้ในหนึ่งหน่วยเวลา (m/s)

v = ωr = 2πR/T=2πRf

โดย

v คือ ความเร็วเชิงเส้น เมตรต่อวินาที( m/s )

t คือ เวลา วินาที ( s )

ω คือ ความเร็วเชิงมุม เรเดียนต่อวินาที ( rad/s)

R คือ รัศมี เมตร (m)

อัตราเร็วเชิงมุม (w)

คือ มุมที่จุดศูนย์กลางของวงกลมที่รัศมีกวาดไปได้ในหนึ่งหน่วยเวลา(เรเดียน/วินาที) rad/s

ω = θ/t = 2π/T = 2πf = v/R

โดย

θ คือ การกระจัดเชิงมุม เรเดียน ( rad )

t คือ เวลา วินาที ( s )

ω คือ ความเร็วเชิงมุม เรเดียนต่อวินาที ( rad/s)

v คือ ความเร็วเชิงเส้น เมตรต่อวินาที( m/s )

R คือ รัศมี เมตร (m)

ความเร่งเข้าสู่ศูนย์กลาง ( ac )

เป็นความเร่งเมื่อวัตถุอยู่ ณ ตำแหน่งใดก็ตามในการเคลื่อนที่แบบวงกลมจะมีความเร่งทิศเข้าสู่ศูนย์กลางเสมอ

การเคลื่อนที่แบบวงกลม หมายถึง การเคลื่อนที่ของวัตถุเป็นวงกลมรอบศูนย์กลาง เกิดขึ้นเนื่องจากวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่จะเดินทางเป็นเส้นตรงเสมอ แต่ขณะนั้นมีแรงดึงวัตถุเข้าสู่ศูนย์กลางของวงกลม เรียกว่า แรงเข้าสู่ศูนย์กลางการเคลื่อนที่ จึงทำให้วัตถุเคลื่อนที่เป็นวงกลมรอบศูนย์กลาง เช่น การโคจรของดวงจันทร์รอบโลก

วัตถุที่กำลังเคลื่อนที่เป็นวงกลม จะต้องมีแรงกระทำต่อวัตถุในทิศเข้าหาศูนย์กลางของวงกลม เรียกว่า แรงสู่ศูนย์กลาง(centripetal force) แรงนี้จะทำให้วัตถุเปลี่ยนทิศของความเร็วซึ่งอยู่ในแนวเส้นสัมผัสของวงกลมทำให้วัตถุวิ่งเป็นวงกลมอยู่ได้ หากไม่มีแรงสู่ศูนย์กลางกระทำต่อวัตถุ วัตถุจะไม่เคลื่อนที่เป็นวงกลมแต่จะวิ่งไปในแนวเส้นสัมผัสแรงที่ทำหน้าที่เป็นแรงสู่ศูนย์กลางอาจเป็นแรงเสียดทานที่กระทำต่อวัตถุเมื่อวัตถุสัมผัสกับพื้น หรือเป็นแรงที่พื้นกระทำต่อวัตถุซึ่งแยกแรงมาอยู่ในแนวเข้าสู่ศูนย์กลางได้ กรณีผูกด้วยเชือกแล้วแกว่งเป็นวงกลมในแนวระดับ แรงดึงของเชือกก็จะทำหน้าที่เป็นแรงสู่ศูนย์กลาง เป็นต้น

การเคลื่อนที่แบบวงกลมมีลักษณะเฉพาะ โดยมีการเคลื่อนที่เป็นรอบ จำนวนรอบที่วัตถุเคลื่อนที่ได้ใน 1 หน่วยเวลา เรียกว่า ความถี่ (frequency) ใช้สัญลักษณ์ f มีหน่วยเป็นรอบต่อวินาทีหรือ เฮิรตซ์ (Hz) และถ้าวัตถุกำลังเคลื่อนที่เป็นวงกลมที่มีรัศมี r ด้วยอัตราสม่ำเสมอ อัตราเร็วของวัตถุ v จะหาได้จากสมการ

ขณะวัตถุกำลังเคลื่อนที่เป็นวงกลม แรงที่ทำหน้าที่เป็นแรงสู่ศูนย์กลาง (Fc) จะต้องมีขนาดเท่าใดนั้น จะสัมพันธ์กับมวลของวัตถุ (m) อัตราเร็วของวัตถุ (v) และรัศมีการเคลื่อนที่ (r) ตามสมการ

เครื่องเล่น Tagada Disco ของสยามพาร์คซิตี้ ใช้การหมุนของจานหมุนขนาดใหญ่ให้ผู้เล่นที่นั่งอยู่ขอบจานเคลื่อนที่เป็นวงกลม ระนาบของการหมุนเอียงเล็กน้อยและมีการเขย่าด้วยลูกสูบลมเพื่อให้รู้สึกตื่นเต้น จานหมุนจะมีราวเหล็กและพนักพิงอยู่โดยรอบ ขณะผู้เล่นเคลื่อนที่เป็นวงกลมไปพร้อมจานหมุน ก็จะถูกเหวี่ยงให้อัดตัวเข้ากับพนักพิง เกิดแรงที่พนักพิงดันผู้เล่นในทิศเข้าหาศูนย์กลาง และแรงเสียดทานที่เบาะที่นั่งกระทำต่อผู้เล่นก็มีทิศเข้าหาศูนย์กลางเช่นกัน แรงทั้งสองจึงทำหน้าที่เป็นแรงสู่ศูนย์กลาง