การวิเคราะห์ความเร็วเชิงมุมของตัวหมุนสปินเนอร์โดยอาศัยการวัดจากสมาร์ทโฟน

บทคัดย่อ

การหมุนเป็นหัวข้อพื้นฐานในการเรียนฟิสิกส์ในระดับมัธยมและระดับอุดมศึกษา ซึ่งช่วยให้ผู้เรียนเข้าใจแนวคิดเกี่ยวกับทอร์ก โมเมนต์ความเฉื่อย และความเร็วเชิงมุม อย่างไรก็ตามผู้เรียนมักประสบปัญหาในการเชื่อมโยงแบบจำลองทางทฤษฎีกับพฤติกรรมจริงของระบบที่มีทอร์กต้านการหมุน บทความนี้จึงนำเสนอการศึกษา
การลดลงของความเร็วเชิงมุมของสปินเนอร์ที่ถูกดัดแปลง โดยใช้สมาร์ทโฟนเป็นเครื่องมือวัดค่าผ่านเซนเซอร์
ไจโรสโคปเพื่ออธิบายกลไกของทอร์กต้านการหมุนและเสริมความเข้าใจเชิงประจักษ์ของแบบจำลองทางทฤษฎี ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าพฤติกรรมการลดลงของความเร็วเชิงมุมมีความแตกต่างกันระหว่างย่านความเร็วเชิงมุมสูงและย่านความเร็วเชิงมุมต่ำ โดยในย่านความเร็วเชิงมุมสูง การลดลงของความเร็วเชิงมุมเป็นไปตามสมการเอ็กซ์โพเนนเชียล ซึ่งสะท้อนอิทธิพลของทอร์กต้านเชิงเส้นจากอากาศและทอร์กต้านภายในตลับลูกปืน ขณะที่ในย่านความเร็วเชิงมุมต่ำพบว่าการลดลงมีลักษณะเชิงเส้น สอดคล้องกับทอร์กต้านคงที่ ผลการวิเคราะห์ชี้ให้เห็นถึงการเปลี่ยนผ่านของกลไกแรงต้านระหว่างสองย่านความเร็วเชิงมุม และสามารถนำไปประยุกต์ใช้เป็นกรณีศึกษาที่ช่วยให้นักศึกษามองเห็นความเชื่อมโยงระหว่างแบบจำลองทางทฤษฎีและการทดลองจริงได้
อย่างชัดเจน