การเคลื่อนที่แบบโพรเจกไทล์ และวงกลม มีลักษณะและหลักการอย่างไร

การเคลื่อนที่แบบโพรเจกไทล์ และวงกลม

การเคลื่อนที่แบบโพรเจกไทล์ และวงกลม เป็นการเคลื่อนที่รูปแบบหนึ่งของวัตถุที่มนุษย์สร้างขึ้นโดยมีการเคลื่อนที่ไปพร้อมกันทั้ง 2 มิติ

การเคลื่อนที่แบบโพรเจกไทล์ (Projectile Motion)  คือ การเคลื่อนที่ของวัตถุในวิถีโค้ง ซึ่งประกอบด้วยการเคลื่อนที่ในแนวระดับจากแรงกระทำต่อวัตถุและการเคลื่อนที่ในแนวดิ่งจากอิทธิพลของแรงดึงดูดโลก ซึ่งก่อให้เกิดการเคลื่อนที่ของวัตถุอย่างอิสระไปพร้อมกันในทั้ง 2 มิติ เช่น การเคลื่อนที่ของวัตถุที่ถูกขว้างออกไปในอากาศ หรือการยิงลูกธนูไปยังเป้าหมาย

ลักษณะทั่วไปของ การเคลื่อนที่แบบโพรเจกไทล์

  • มีแนวการเคลื่อนที่วิถีโค้งแบบ “พาราโบลา” (Parabola)
  • มีการกระจัดใน 2 ลักษณะเกิดขึ้นที่ในเวลาเดียวกันและเป็นอิสระต่อกันคือ การกระจัดในแนวระดับ คือ การเคลื่อนที่ของวัตถุภายใต้ความเร็วคงที่ในแนวราบ วัตถุต้องมีความเร็วเริ่มต้นหรือได้รับแรงกระทำจากภายนอก และการกระจัดในแนวดิ่ง คือ การเคลื่อนที่ของวัตถุภายใต้ความเร่งคงที่ จากแรงโน้มถ่วงของโลก เช่นเดียวกับการตกอย่างเสรีของวัตถุในอากาศ
  • วัตถุใช้เวลาในการเคลื่อนที่ทั้งในแนวระดับและในแนวดิ่งเท่ากัน

การเคลื่อนที่แบบโพรเจกไทล์

ข้อเท็จจริงจากการทดลอง

การเคลื่อนที่แบบโพรเจกไทล์ประกอบด้วยการเคลื่อนที่ในระดับและแนวดิ่งที่เป็นอิสระต่อกัน ซึ่งมีความหมายว่าความเร็วเริ่มต้นในแนวระดับ ไม่มีผลต่อการเคลื่อนที่ในแนวดิ่งแต่อย่างใด หากทำการทดลองโดยการปล่อยวัตถุตกลงสู่พื้นในแนวดิ่งและขว้างวัตถุออกไปในแนวระนาบ ณ ที่ระดับความสูงเดียวกัน ไม่ว่าจะเป็นการขว้างด้วยแรงกระทำเท่าใด วัตถุดังกล่าวจะตกถึงพื้นพร้อมกันเสมอ 

ดังนั้น จึงสามารถสรุปได้ว่า การเคลื่อนที่ของวัตถุแบบโพรเจกไทล์ เกิดขึ้นจากแรงดึงดูดของโลกเพียงแรงเดียว โดยมีขนาดของความเร็วเริ่มต้นและมุมกระทบที่ส่งผลต่อระยะทางการเคลื่อนที่ของวัตถุในแนวระดับ

การเคลื่อนที่แบบวงกลม (Circular Motion) คือ การเคลื่อนที่ 2 มิติ ในอีกลักษณะหนึ่งของวัตถุ โดยมีรูปแบบการเคลื่อนที่เป็นวงกลมรอบจุดศูนย์กลาง จากแรงกระทำภายนอกที่ดึงดูดวัตถุเข้าหาศูนย์กลางของวงกลม จึงทำให้วัตถุซึ่งกำลังเคลื่อนที่ในแนวตรงมีการหักเหของทิศทางเป็นวงกลมในลักษณะเท่า ๆ กันรอบศูนย์กลาง เช่น การโคจรของดวงจันทร์หรือดาวเทียมรอบโลก

การเคลื่อนที่แบบโพรเจกไทล์

ลักษณะทั่วไปของการเคลื่อนที่แบบวงกลม

  • มีทิศทางของแรงกระทำหรือความเร่งของวัตถุที่เปลี่ยนแปลงไปตลอดการเคลื่อนที่ โดยแรงดังกล่าวจะมีทิศตั้งฉากกับแนวการเคลื่อนที่ของวัตถุหรือมีทิศอยู่ในแนวรัศมีของวงกลมที่วัตถุเคลื่อนที่ตลอดเวลา
  • การเคลื่อนที่แบบวงกลมสม่ำเสมอ (Uniform Circular Motion) คือ การเคลื่อนที่แบบวงกลมที่มีอัตราเร็วคงที่และสม่ำเสมอ แต่มีทิศทางการเคลื่อนที่ซึ่งเปลี่ยนแปลงไปทีละน้อย
  • แรงกระทำต่อวัตถุที่มีทิศทางเข้าหาศูนย์กลางของแนววงกลมเรียกว่า “แรงสู่ศูนย์กลาง” (Centripetal Force) 
  • โดยทั่วไป วัตถุที่เคลื่อนที่เป็นวงกลมจะเกิดความเร่ง 2 แนว คือ ความเร่งแนวเส้นสัมผัสวงกลมและความเร่งแนวรัศมีหรือความเร่งสู่ศูนย์กลาง แต่ถ้าหากวัตถุเคลื่อนที่ด้วยอัตราเร็วคงที่ เช่น การเคลื่อนที่เป็นวงกลมในแนวระนาบจะเกิดความเร่งสู่ศูนย์กลางเพียงแนวเดียว
  • ลักษณะเฉพาะของการเคลื่อนที่แบบวงกลม คือ 
    • ระยะเวลาที่วัตถุใช้ในการเคลื่อนที่ครบ 1 รอบ เรียกว่า “คาบ” (Period) ใช้สัญลักษณ์ “T” มีหน่วยเป็นวินาทีต่อรอบหรือวินาที
    • จำนวนรอบที่วัตถุเคลื่อนที่ได้ใน 1 หน่วยเวลา เรียกว่า “ความถี่” (Frequency) ใช้สัญลักษณ์ “f” มีหน่วยเป็นรอบต่อวินาที หรือ เฮิรตซ์ (Hz)
    • อัตราเร็วเชิงมุม (ω) คือ อัตราส่วนของมุมที่วัตถุเคลื่อนที่เบี่ยงเบนไปจากแนวเดิม หรือ มุมที่รัศมีกวาดไปได้ใน 1 วินาทีมีหน่วยเป็นเรเดียนต่อวินาที
    • อัตราเร็วเชิงเส้น (v) คือ ระยะทางหรือความยาวของเส้นโค้งที่วัตถุเคลื่อนที่ได้ในเวลา 1 วินาที มีหน่วยเป็นเมตรต่อวินาที

สืบค้นและเรียบเรียง
คัดคณัฐ ชื่นวงศ์อรุณ

ข้อมูลอ้างอิง

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.) – https://www.scimath.org/lesson-physics/item/9414-2018-11-14-08-28-11

มหาวิทยาลัยมหิดล – https://il.mahidol.ac.th/e-media/ap-physics1/lesson1_41.html

ทรูปลูกปัญญา – https://www.trueplookpanya.com/learning/detail/34116

BBC – https://www.bbc.co.uk/bitesize/guides/zrsdmp3/revision/1


เรื่องอื่นๆ ที่น่าสนใจ : การกำเนิดแหล่งน้ำ

เรื่องแนะนำ

ความงามอันพรั่นพรึงเมื่อสายฟ้าฟาด

พายุเหล่านี้มีพลังทำลายล้างอันรุนแรง ทว่าก็งดงามจับใจในเวลาเดียวกัน ต้องขอบคุณช่างภาพเหล่านี้ที่ยอมเสี่ยงชีวิตบันทึกความงามของพวกมันมาให้เราได้ชมกัน

การแพร่ของสาร (Diffusion)

การแพร่ของสาร (Diffusion) คือการเคลื่อนที่ของโมเลกุลหรือการกระจายตัวของอนุภาคภายในสสาร จากบริเวณที่มีความเข้มข้นสูงไปยังบริเวณที่มีความเข้มข้นต่ำ โดยอาศัยพลังงานจลน์ (Kinetic Energy) ของโมเลกุลหรือไอออนของสาร ให้เกิดการกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอ เพื่อสร้างสมดุลให้ทั้งสองบริเวณมีความเข้มข้นของสารเท่ากันหรือที่เรียกว่า “สมดุลของการแพร่” (Diffusion Equilibrium) โดยการแพร่นั้นเกิดขึ้นได้ในทุกสถานะของสสาร ทั้งของแข็ง ของเหลว และก๊าซ ในชีวิตประจำวันของเรามีตัวอย่างของกระบวนการแพร่เกิดขึ้นมากมาย เช่น การเติมน้ำตาลลงในกาแฟ การแพร่กระจายของกลิ่นน้ำหอม การฉีดพ่นยากันยุง การแช่อิ่มผลไม้ หรือแม้แต่การจุดธูปบูชาพระ เป็นต้น  ประเภทของการแพร่ 1. การแพร่ธรรมดา (Simple Diffusion) คือการเคลื่อนที่ของสาร โดยไม่อาศัยตัวพาหรือตัวช่วยขนส่ง (Carrier) ใดๆ เช่น การแพร่ของผงด่างทับทิมในน้ำ จนทำให้น้ำมีสีม่วงแดงทั่วทั้งภาชนะ การได้กลิ่นผงแป้ง หรือการได้กลิ่นน้ำหอม เป็นต้น 2.การแพร่โดยอาศัยตัวพา (Facilitated Diffusion) ซึ่งเกิดขึ้นเฉพาะในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตเท่านั้น คือการเคลื่อนที่ของสารบางชนิดที่ไม่สามารถแพร่ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ได้โดยตรง จึงต้องอาศัยโปรตีนตัวพา (Protein Carrier) ที่ฝังอยู่บริเวณเยื่อหุ้มเซลล์ทำหน้าที่รับส่งโมเลกุลของสารเข้า-ออก โดยมีทิศทางการเคลื่อนที่จากบริเวณที่มีความเข้มข้นสูงไปยังบริเวณที่มีความเข้มข้นต่ำ เช่น การลำเลียงสารที่เซลล์ตับและเซลล์บุผิวลำไส้เล็ก หรือการเคลื่อนที่ของน้ำตาลกลูโคสเข้าสู่เซลล์กล้ามเนื้อ เป็นต้น  ปัจจัยที่มีผลต่อการแพร่ […]

การสืบพันธุ์ของพืชดอก : การปฏิสนธิของพืชดอก

การปฏิสนธิของพืชดอก (Fertilization) เป็นกระบวนการสร้างผลและเมล็ด ที่จะเจริญเป็นต้นใหม่ต่อไป เมื่อพืชดอกเจริญเติบโตเต็มที่ จะเริ่มผลิตดอกไม้เพื่อเป็นเซลล์สืบพันธุ์ในการขยายพันธุ์ต่อไป ภายในดอกจะมีการสร้างเซลล์สืบพันธุ์ โดยเกสรตัวผู้สร้างเซลล์สืบพันธุ์ตัวผู้หรือละอองเรณูเก็บไว้ในอับละอองเรณู (Pollen) ส่วนเกสรตัวเมียจะมีรังไข่ ซึ่งภายในมีไข่ (Ovule) ทำหน้าที่เก็บเซลล์สืบพันธุ์ตัวเมียไว้ (เพิ่มเติม: โครงสร้างของดอกไม้) การปฏิสนธิของพืชดอก มีลำดับขั้นตอน ดังนี้ 1. การถ่ายละอองเรณู (Pollination) คือ กระบวนการที่ละอองเรณูไปตกลงบนยอดเกสรตัวเมีย อาจเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ เช่น ละอองเรณูปลิวไปตามแรงลมแล้วไปตกลงบนยอดเกสรตัวเมีย หรืออาจเกิดการที่ตัวกลางในการผสมเกสร เช่น แมลงผสมเกสรชนิดต่างๆ สัตว์ปีก หรือเกิดจากความตั้งใจของมนุษย์ การถ่ายละอองเรณูเกิดได้ 2 ลักษณะ คือ การถ่ายละอองเรณูในดอกเดียวกัน (Self Pollination) และการถ่ายละอองเรณูข้ามดอก (Cross Pollination) การถ่ายละอองเรณูในดอกเดียวกัน: การถ่ายละอองเรณูภายในต้นเดียวกัน เช่น การถ่าย ละอองเรณุในดอกกล้วยไม้ชนิดหนึ่งมีกลิ่นคล้ายผึ้งตัวเมีย ทำให้ผึ้งตัวผู้ มาดูดกินน้ำหวานและได้ถ่ายละอองเรณูให้ดอกอื่นๆ แต่ถ้าไม่มีผึ้งมา เกสรตัวผู้ก็อาจจะโค้งลงมา และมีการถ่ายละอองเรณูในดอกเดียวกันได้ การถ่ายละอองเรณูข้ามดอก: การถ่ายละอองเรณูข้ามต้นเป็นการถ่ายละออง เรณูจากพืชต้นหนึ่งไปยังอีกต้นหนึ่งที่ชนิดเดียวกัน ถ้าเป็นพืชต่างชนิดกันจะไม่ […]

เมื่อพายุมาทุกคนวิ่งหนี แต่พวกเขาพุ่งเข้าใส่เพื่อการวิจัย

หากต้องการตรวจสอบการทำงานของพายุ อย่างเฮอริเคนเออร์มาหรือเฮอริเคนฮาร์วีย์ บรรดานักล่าพายุเหล่านี้จำเป็นต้องพุ่งเข้าใส่ยังตาพายุ พวกเขาขับเครื่องบินฝ่าลมฝนอันเกรี้ยวกราด ซึ่งในบางครั้งมาพร้อมกับสายฟ้ารุนแรงและลูกเห็บ คลิปวิดีโอที่จะได้ชมนี้เป็นการทำงานของทีมนักล่าพายุโดย National Oceanic และ Atmospheric Administration ที่ทำการเก็บข้อมูลของพายุเฮอริเคนเออมาร์ พายุระดับ 5 หรือระดับที่มีความรุนแรงที่สุด ด้วยเกณฑ์ในการจำแนกกำลังลมที่มากกว่า 252 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ซึ่งความรุนแรงของพายุเออร์มานั้นมีกำลังลมสูงถึง 297 กิโลเมตรต่อชั่วโมงเลยทีเดียว กัปตันผู้ขับเครื่องบินตัดสินใจมุ่งหน้าสู่ใจกลางพายุ เมื่อวันที่ 3 กันยายนที่ผ่านมา พวกเขาเสี่ยงชีวิตเพื่อให้ได้มาซึ่งข้อมูลของความกดอากาศ, อุณหภูมิ, ความเร็วลม และทิศทาง ซึ่งข้อมูลทั้งหมดนี้ถูกเก็บโดยอุปกรณ์ที่เรียกว่า “Dropsondes” ตัวอุปกรณ์จะถูกปล่อยลงมาจากเครื่องบิน ซึ่งในการสำรวจเฮอริเคนเออร์มาล่าสุด พวกเขาปล่อย Dropsondes ไปจำนวนรวม 30 อัน ทั้งนี้เฮอริเคนเออร์มาจะมุ่งหน้าต่อไปยังทะเลแคริบเบียน โดยพายุเฮอริเคนลูกนี้นับได้ว่าเป็นเฮอริเคนลูกใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยมีมาในมหาสมุทรแอตแลนติก   อ่านเพิ่มเติม :  ระบบสุริยะจักรวาลกว้างใหญ่แค่ไหน? ชายคนนี้จะมาจำลองให้ดู, ชมแผ่นน้ำแข็งทรงกลมค่อยๆ หมุนอยู่บนผิวน้ำ