แรงสู่ศูนย์กลาง “ เป็นแรงที่เกิดจากวัตถุมีการเคลื่อนที่แบบวงกลม ”

1. แรงสู่ศูนย์กลาง “เป็นแรงที่เกิดจากวัตถุมีการเคลื่อนที่แบบวงกลม” 4.1 การเคลื่อนที่จากการแกว่งวัตถุ 4.2 การเคลื่อนที่ของดาวเทียมรอบโลก 4.3 การเคลื่อนที่ของรถขณะเข้าโค้ง 4.4 รถไฟตีลังกา 4.5 การเคลื่อนที่ของประจุในสนามไฟฟ้า การแกว่งวัตถุในแนวราบทำให้เกิดแรงสู่ศูนย์กลาง Fc = mv2 r การแกว่งวัตถุในแนวดิ่งทำให้เกิดแรงสู่ศูนย์กลาง T sinq= mv2 r ขณะรถเลี้ยวโค้ง บนถนนโค้งราบ ซึ่งมีแนวทางการเคลื่อนที่ เป็นส่วนโค้งของวงกลมดังรูป ดังนั้นต้องมีแรงสู่ศูนย์กลางกระทำต่อวัตถุ เมื่อพิจารณาแรงกระทำต่อรถในแนวระดับพบว่าขณะรถเลี้ยว พยายาม ไถลออกจากโค้ง จึงมีแรงเสียดทาน ที่พื้นกระทำต่อล้อรถในทิศทาง พุ่งเข้าในแนวผ่านศูนย์กลางความโค้งดังนั้น แรงเสียดทาน = แรงสู่ศูนย์กลาง การเคลื่อนที่บนทางโค้งของรถจักรยานยนต์ R จะได้ความสัมพันธ์ว่า mN = mv2 r การหามุมเอียงของรถจักรยานยนต์ขณะเลี้ยว ขณะเลี้ยวรถแรงกระทำต่อรถมี mg, N และ f ซึ่งแรง N และ f รวมกันได้ เป็นแรงลัพธ์ R C.M. จะก่อให้เกิดโมเมนต์ ทำให้รถคว่ำ ขณะเลี้ยวดังรูป ถ้าไม่ต้องการให้รถคว่ำต้องเอียงรถ ให้จุดศูนย์กลางของ มวลผ่านแนวแรง R ขณะเลี้ยว รถจึงเลี้ยวได้โดยปลอดภัยไม่พลิกคว่ำดังรูป แกนที่พิจารณา 1. ในแนวแกน yR cosq =mg ------สมการที่ 1 2. ในแนวแกน xR sinq = Fc ------สมการที่ 2 นำสมการ2 หารสมการ1 ได้ว่า R sin q = mv2 R cos q r mg tanq = v2 rg จะได้สมการว่า *การจะเอียงรถเป็นมุมเท่าไรขึ้นอยู่กับ* 1. รัศมีความโค้ง r 2. ความเร็วขณะเข้าโค้ง v

2. การเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ หรือดาวเทียมทำให้เกิดแรงสู่ศูนย์กลางของวงกลม การเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้าในสนามแม่เหล็ก เมื่ออนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่เข้าไปในบริเวณ ของสนามแม่เหล็ก จะมีแรงแม่เหล็กกระทำต่อ อนุภาคไฟฟ้านั้นตลอดเวลาทุก ๆ ตำแหน่งที่ อนุภาคนั้นเคลื่อนที่อยู่ในสนามแม่เหล็ก ถ้าสนามแม่เหล็ก มีขนาด สม่ำเสมอแรงแม่เหล็กที่กระทำต่ออนุภาคจะมีค่าคงที่ด้วย แรงแม่เหล็กที่ กระทำต่ออนุภาคไฟฟ้าขึ้นอยู่กับจำนวนประจุไฟฟ้าและความเร็วอนุภาค และความเข้มของสนามแม่เหล็ก ซึ่งเขียนในรูปทางคณิตศาสตร์ของ ผลคูณเวกเตอร์ของเวกเตอร์สองจำนวนได้ดังนี้ F = qvB เนื่องจากแรง F ที่เกิดขึ้นนี้กระทำในทิศตั้งฉากกับ ความเร็ว v ตลอดเวลา ดังนั้นถ้าอนุภาคยังคงเคลื่อน ที่อยู่ในสนามแม่เหล็กตลอดเวลา ผลก็คือ อนุภาคจะ เคลื่อนที่เป็นวงกลม เมื่ออาศัยหลักการเคลื่อนที่ของ วงกลมจะสรุปได้ดังนี้ สนามแม่เหล็ก แรง เนื่องจาก Fc = FB ดังนั้น mv2 = qvB r เพราะฉะนั้น r = mv qB ประจุไฟฟ้า ความเร็ว ของประจุไฟฟ้า รัศมีการเคลื่อนที่ของประจุ r ขึ้นอยู่กับ ความเร็วของประจุ v ภาพแสดงรถไฟตีลังกา ที่อาศัยแรงเข้าสู่ศูนย์กลาง ขณะเคลื่อนที่