A particle is travelling in a vertical circle at constant speed. One can conclude that the____is constant. เลือกมาหนึ่งข้อนะครับแล้วอธิบายว่าทำไมถึงเลือกข้อนี้ โดยตัวเลือกมี a) velocity b) acceleration c) net force d) apparent weight e) none from list
การเคลื่อนที่ของวัตถุเป็นวงกลมด้วยอัตราเร็ว (speed) คงที่ เรียกว่า Uniform Circular Motion ครับ
a) ความเร็ว (velocity) ไม่คงที่ เพราะความเร็วเป็นปริมาณเวกเตอร์ นอกจากขนาดแล้ว เราต้องคำนึงถึงทิศทางด้วยในกรณีนี้ขนาด (magnitude) ของความเร็วคงที่ แต่ทิศทาง (direction) ไม่คงที่ครับ ตามแต่ตำแหน่งของวัตถุในวงกลมนั้น
b) ความเร่ง (acceleration) ไม่คงที่ เพราะความเร่งไม่ได้ขึ้นกับอัตราเร็ว แต่ขึ้นกับความเร็ว ความเร่งเป็นปริมาณเวกเตอร์เช่นเดียวกันกับความเร็วครับ จาก a) เมื่อความเร็วไม่คงที่ ความเร่งย่อมไม่คงที่ด้วย
c) แรงลัพธ์ (net force) ไม่คงที่ เช่นเดียวกับความเร็ว และความเร่ง แรงลัพธ์เป็นปริมาณเวกเตอร์เช่นกัน ทิศทางของ centripetal force ที่เกิดจาก uniform circular motion จะมีทิศทางพุ่งเข้าสู่ศูนย์กลางของการเคลื่อนที่รูปวงกลม และตั้งฉากกับทิศทางของความเร็วเสมอ ครับ
d) น้ำหนักสังเกต (apparent weight) ไม่คงที่ ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของวัตถุในการเคลื่อนที่รูปวงกลมครับ ถ้าอยู่ตำแหน่งสูงสุด น้ำหนักสังเกตคือ แรงลัพธ์ลบด้วยน้ำหนักของวัตถุ ในขณะที่ตำแหน่งต่ำสุด น้ำหนักสังเกตคือแรงลัพธ์บวกน้ำหนักของวัตถุ ดังนั้นที่ตำแหน่งต่ำสุด น้ำหนักสังเกตจะมีค่ามากที่สุด ถ้าเปลี่ยนจากวัตถุเป็นมนุษย์ที่นั่งอยู่บนรถไฟเหาะตีลังกา ตำแหน่งต่ำสุดของการเคลื่อนที่เป็นวงกลมนี้จะเป็นตำแหน่งที่เกิดความรู้สึก "ถูกกดลง"ครับ
e) ในเมื่อสี่ตัวเลือกไม่มีอะไรที่คงที่เลย อะไรเล่าครับที่คงที่ ? นอกเหนือจากอัตราเร็วแล้ว ขนาดของแรงลัพธ์คงที่คือ mv2/r เมื่อ m คือมวลของวัตถุ; v คืออัตราเร็ว; และ r คือรัศมีของการเคลื่่อนที่เป็นวงกลม, น้ำหนักจริงของวัตถุคงที่คือ mg, พลังงานจลน์ของวัตถุก็คงที่คือ 0.5mv2 เพราะแรงลัพธ์ของการเคลื่อนที่แบบนี้ ไม่มีผลกระทบต่ออัตราเร็วของวัตถุที่เคลื่อนที่แบบ uniform circular motion.
