เพื่อให้นักเรียนศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างคาบและแรงสู่ศูนย์กลางของการเคลื่อนที่ ของวัตถุในแนววงกลมในระนาบระดับเมื่อรัศมีคงตัว
ใช้ชุดทดลองการเคลื่อนที่ในแนววงกลม ให้วัดระยะจากจุดกึ่งกลางขิงจุกยางตามแนวเส้นเชือกออกไปถึงปลายบนของหลอดพีวีซี ยาว 60 เซนติเมตร และใช้ลวดหนีบกระดาษหนีบเส้นเชือกห่างจากปลายล่างของหลอดพีวีซี ประมาณ 1 เซนติเมตร ใช้นอตแขวนที่ขอเกี่ยวโลหะ 2 ตัว ดังรูป โดยใช้น้ำหนักของนอตประมาณเท่าๆกัน และน้ำหนักของนอต 1 ตัว แทนแรงขนาด 1F จับท่อพีวีซีแกว่งให้จุกยางเคลื่อนที่ในแนววงกลมในระนาบระดับด้วยความถี่พอดี ที่ทำให้ลวดที่หนีบเส้นเชือกอยู่ห่างจากปลายของหลอดพีวีซีประมาณ 1 หรือ 2 เซนติเมตรและไม่เลื่อนขึ้นหรือลง จับเวลาการเคลื่อนที่ของจุกยางครบ 30 รอบ แล้วนำมาคำนวณหาคาบ T ของการเคลื่อนที่ของจุกยาง ทำการทดลองซ้ำโดยเพิ่มจำนวนนอตเป็น 3, 4, 5 และ 6 ตัว ซึ่งจะทำให้ขนาดของแรงดึงในเส้นเชือกเป็น 3F 4F 5F และ 6F ตามลำดับ บันทึกขนาดของแรงดึงในเส้นเชือก F คาบของการแกว่ง T และส่วนกลับของคาบการแกว่งกำลังสอง 1 / T2 ลงในตาราง เขียนกราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างขนาดแรงดึงในเส้นเชือก F กับส่วนกลับของคาบการแกว่งกำลังสอง 1 / T2 ผลการทดลองที่ได้ ดังนี้ ความยาวของเส้นเชือกวัดจากกึ่งกลางของจุกยางถึงปลายพีวีซี = 6 cm
จากผลการทดลองจะได้กราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างส่วนกลับของคาบยกกำลังสองและจำนวนนอต ดังนี้ 1. ขณะรัศมีคงตัว ถ้าขนาดของแรงสู่ศูนย์กลางเพิ่มขึ้น คาบของการเคลื่อนที่จะลดลง เนื่องจาก เป็นค่าคงตัว ดังนั้น จะได้ว่า ให้ F เป็นแรงดึงเชือก แรงที่กระทำกับจุกยางให้เคลื่อนที่ในแนววงกลม คือ แรงองค์ประกอบในแนวระดับของ F ซึ่งเป็นแรงสู่ศูนย์กลาง Fc ดังนั้น สำหรับแรงองค์ประกอบในแนวดิ่งของ F คือ มีค่าเท่ากับน้ำหนักของจุกยาง แต่มีทิศตรงกันข้าม
ทำให้จุกยางเคลื่อนที่ในแนวระนาบระดับได้ตลอดเวลา ในการทดลอง แม้ว่า มุม จะเปลี่ยนไปบ้างเมื่อเปลี่ยนจำนวนนอต แต่ในการแกว่งจุกยางครั้งหนึ่งๆ มุม เปลี่ยนแปลงน้อยมาก ค่า cos ในการแกว่งแต่ละครั้ง จึงถือได้ว่าเป็นค่าคงตัว |