การเคลื่อนที่เป็นวงกลม
เมื่อวัตถุเคลื่อนที่เป็นวงกลม วัตถุจะมีความเร่งเพราะทิศทางของความเร็วจะเปลี่ยนไปตลอดเวลา
โดยทิศของความเร่งจะมีทิศเข้าหาจุดศูนย์กลางของวงกลม ทั้งนี้เป็นเพราะขณะที่วัตถุเคลื่อนที่เป็นวงกลมจะมีแรงลัพธ์
กระทำต่อวัตถุในทิศเข้าหาจุดศูนย์กลางของการเคลื่อนที่เสมอ เราเรียกแรงนี้ว่าแรงสู่ศูนย์กลาง
(Cetripetal Force)
ตามรูปมวลผูกด้วยเชือกแล้วแกว่งมวลให้เคลื่อนที่เป็นวงกลมในแนวราบ เมื่อมองดูมวลจากด้านบน
โปรดพิจารณาดูภาพเคลื่อนไหวดี ๆ ขณะที่แกว่งมวล อะไรเกิดการเปลี่ยนแปลงบ้าง

|

|
- มวลน้อย จะมีแรงสู่ศูนย์กลางน้อย (แสดงด้วยเวกเตอร์สีแดง เกิดจากแรงตึงในเส้นเชือก FT)
ที่เท่ากับแรงที่เรากระทำต่อเชือก
|

|

|
- วัตถุที่มีความเร็วน้อย จะมีแรงสู่ศูนย์กลางน้อย
- เชือกสั้น (รัศมีการเคลื่อนที่น้อย), ต้องการแรงสู่ศูนย์กลางมาก เราต้องออกแรงกระทำต่อเชือกมาก
- อย่าลืม แรงสู่ศูนย์กลางและความเร่งสู่ศูนย์กลางจะมีทิศเข้าหาจุดศูนย์กลางของการเคลื่อนที่เสมอ
|

- ถ้าเราปล่อยเชือก(หรือเชือกขาด) มวลจะไม่สามารเลื่อนที่ต่อไปเป็นวงกลมได้ แต่มันจะเคลื่อนที่ไปในแนวเส้นสัมผัสส่วนโค้งตรงจุดนั้น
|
จากข้อมูลที่ได้ สรุปได้ว่า วัตถุที่เคลื่อนที่เป็นวงกลม หรือส่วนหนึ่งของวงกลม ได้ จะต้อง
- 1. มีแรงลัพธ์กระทำต่อวัตถุนั้นในทิศเข้าหาจุดศูนย์กลางของการเคลื่อนที่ เราเรียกแรงน้ว่าแรงสู่ศูนย์กลาง
- 2. ความเร็วของวัตถุที่จุดใด ๆ จะอยู่ในทิศเส้นสัมผัสวงกลมที่จุดนั้น

|
ภาพแสดงทิศทางของความเร็วและความเร่งของวัตถุที่เคลื่อนที่เป็นวงกลม(แรงมิทิศเดียวกับความเร่ง
|

รูปแสดงการเคลื่อนที่เป็นวงกลมบนระนาบแนวดิ่ง
|
- สำหรับการเคลื่อนที่เป็นวงกลมในแนวดิ่งจะมีแรงเนื่องจากน้ำหนัก mg เข้ามาเกี่ยวข้องด้วยเสมอ
จากรูปรถเคลื่อนที่ไปตามรางโค้ง จะมีแรงกระทำต่อรถขณะใด ๆ เกิดจากแรงที่พื้นกระทำต่อรถ และน้ำหนักรถ
|
เมื่อวัตถุเคลื่อนที่เป็นวงกลมหาแรงสู่ศูนย์กลาง หาได้จาก


|
เมื่อ m หมายถึง
มวลของวัตถุ, v คืออัตราเร็วของมวล (ขนาดของความเร็ว) และ r
คือรัศมีของการเคลื่อนที่ . a คือความเร่งสู่ศูนย์กลาง
|
ลองพิจารณารูปต่อไปนี้ โคลนติดล้อที่กำลังหมุน
โคลนจะติดล้ออย่างไรขึ้นอยู่กับแรงสู่ศูนย์กลางของโคลน ดังนี้
 |
ภาพเคลื่อนไหวแสดง โคลนติดล้อ และมีแรงสู่ศูนย์กลางมากพอที่จะทำให้โคลนติดไปกับล้อรถ จนสามารถเคลื่อนที่เป็นวงกลมครบรอบได้
|
 |
ภาพเคลื่อนไหวแสดง โคลนติดล้อ และล้อเคลื่อนที่เร็ว จึงมีแรงสู่ศูนย์กลางไม่เพียงพอที่จะทำให้โคลน
เคลื่อนที่ติดไปกับล้อรถได้ และจะเคลื่อนที่ออกไปในแนวเส้นสัมผัสตามกฏการเคลื่อนที่ข้อที่ 1 ของนิวตัน |
|