หน่วยมาตรฐานวัดความเร็วรอบคืออะไร

เมื่อเราคิดถึงความเร็ว จิตใจของเรามักจะนึกถึงรถยนต์ เครื่องบิน หรือนักกีฬาที่กำลังแข่งขันกันบนลู่วิ่ง อย่างไรก็ตาม ยังมีความเร็วอีกประเภทหนึ่งที่มีความสำคัญเท่าเทียมกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านวิศวกรรม ฟิสิกส์ และกลศาสตร์ นั่นก็คือ ความเร็วรอบ (Revolutions speed) หรือความเร็วที่วัตถุหมุนรอบแกนกลาง

ความเร็วประเภทนี้วัดเป็นหน่วยที่อธิบายว่าวัตถุหมุนรอบหนึ่งได้เร็วเพียงใด ในบทความนี้เราจะมาเรียนรู้กันว่าความเร็วรอบคืออะไร วัดได้อย่างไร หน่วยที่ใช้ทั่วไป และการประยุกต์ใช้จริง

ความเร็วรอบคืออะไร

ความเร็วรอบ (Revolutions speed) หมายถึงจำนวนรอบที่วัตถุหมุนรอบแกนคงที่ในช่วงเวลาที่กำหนด ซึ่งแตกต่างจากความเร็วเชิงเส้น ซึ่งวัดความเร็วในการเคลื่อนที่ของวัตถุจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง ความเร็วรอบจะอธิบายถึงความเร็วในการหมุนของวัตถุ

หน่วยรอบต่อนาที (ย่อว่า rpm, RPM, rev/min, r/min หรือ r⋅min−1) เป็นหน่วยวัดความเร็วรอบ (หรือความถี่รอบ) ของเครื่องจักรที่หมุนรอบ หนึ่งรอบต่อนาทีเทียบเท่ากับ 1/50 เฮิรตซ์

ตัวอย่างเช่น โลกหมุนรอบแกนด้วยความเร็วคงที่ โดยหมุนรอบหนึ่งได้ประมาณทุก 24 ชั่วโมง ในทำนองเดียวกัน ล้อของรถยนต์ ใบพัดของพัดลม และกังหันของเครื่องยนต์ไอพ่น ต่างก็มีความเร็วรอบ ซึ่งมีความสำคัญต่อการทำงานที่เหมาะสม

หน่วยทั่วไปของความเร็วรอบ

มีหน่วยต่างๆ มากมายที่ใช้ในการวัดความเร็วรอบ ขึ้นอยู่กับบริบทและความแม่นยำที่ต้องการ มาดูหน่วยที่ใช้กันทั่วไปกัน:

1. รอบต่อนาที (Revolutions per minute หรือเขียนย่อ RPM)

หน่วยที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในการวัดความเร็วรอบคือรอบต่อนาที (RPM) ตามชื่อ RPM จะวัดจำนวนรอบที่วัตถุหมุนครบหรือหมุนครบในหนึ่งนาที หน่วยนี้มักใช้ในบริบททางกลและวิศวกรรมต่างๆ เช่น ความเร็วรอบของเครื่องยนต์รถยนต์ พัดลม และเครื่องจักรในอุตสาหกรรม

• ตัวอย่าง: เครื่องยนต์รถยนต์ที่หมุนด้วยความเร็ว 3,000 รอบต่อนาที หมายความว่าเพลาข้อเหวี่ยงของเครื่องยนต์หมุนครบ 3,000 รอบต่อนาทีทุกนาที

2. รอบต่อวินาที (RPS)

สำหรับการวัดที่แม่นยำยิ่งขึ้น โดยเฉพาะในบริบททางวิทยาศาสตร์ มักใช้ “รอบต่อวินาที (RPS)” เป็นการวัดจำนวนรอบที่วัตถุหมุนครบในหนึ่งวินาที ทำให้เห็นความเร็วในการหมุนได้ละเอียดขึ้น

• ตัวอย่าง: แผ่นซีดีหมุนด้วยความเร็ว 10 RPS หมายความว่าหมุนครบ 10 รอบต่อวินาที

3. เฮิรตซ์ (Hz)

ในฟิสิกส์และวิศวกรรมไฟฟ้า ความเร็วในการหมุนสามารถวัดเป็น เฮิรตซ์ (Hz) ได้เช่นกัน หนึ่งเฮิรตซ์เท่ากับหนึ่งรอบหรือหนึ่งรอบต่อวินาที หน่วยนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งเมื่อต้องจัดการกับไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) ในระบบไฟฟ้า ซึ่งความถี่ของกระแสไฟฟ้าจะวัดเป็นเฮิรตซ์

• ตัวอย่าง: ในระบบไฟฟ้ากระแสสลับที่ทำงานที่ 60 เฮิรตซ์ กระแสไฟฟ้าจะหมุนครบ 60 รอบต่อวินาที

4. เรเดียนต่อวินาที (rad/s)

ในทางฟิสิกส์ โดยเฉพาะในการเคลื่อนที่เชิงมุม เรเดียนต่อวินาที (rad/s) เป็นหน่วยทั่วไปอีกหน่วยหนึ่งที่ใช้ในการวัดความเร็วรอบ เรเดียนเป็นหน่วยวัดมุมโดยอ้างอิงจากรัศมีของวงกลม และเรเดียนต่อวินาทีใช้ระบุว่าวัตถุเคลื่อนที่เร็วแค่ไหนในระยะทางเชิงมุม

• ตัวอย่าง: จานหมุนที่มีความเร็วเชิงมุม 6.28 เรเดียน/วินาทีจะหมุนครบรอบหนึ่งรอบ (2π เรเดียน) ต่อวินาที

การวัดความเร็วรอบ

มีหลายวิธีในการวัด RPM ขึ้นอยู่กับอุปกรณ์และความแม่นยำที่ต้องการ ข้อมูลต่อไปนี้เป็นเทคนิคทั่วไปบางส่วน:

ใช้เครื่องวัด Tachometer

Tachometer หรือเครื่องวัดความเร็วรอบเป็นอุปกรณ์ที่ออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อวัด RPM เครื่องวัดรอบมีหลายประเภท โดยแต่ละประเภทมีวิธีการทำงานที่แตกต่างกันดังต่อไปนี้

เครื่องวัดรอบแบบสัมผัส (Contact Tachometer)

เครื่องวัดแบบสัมผัสจะวัด RPM โดยสัมผัสวัตถุที่หมุนโดยตรง โดยทั่วไปจะมีปลายยางที่คุณต้องกดลงบนพื้นผิวที่หมุน อุปกรณ์จะคำนวณจำนวนรอบโดยอิงจากความเร็วของจุดสัมผัส

เครื่องวัดรอบแบบไม่สัมผัส (เลเซอร์หรือ Non-Contact Tachometer)

เครื่องวัดรอบแบบไม่สัมผัส หรือเรียกอีกอย่างว่าเครื่องวัดรอบแบบเลเซอร์ วัด RPM โดยไม่ต้องสัมผัสวัตถุที่หมุนอยู่ โดยจะทำงานโดยการชี้ลำแสงเลเซอร์หรืออินฟราเรดไปที่แถบสะท้อนแสงที่ติดอยู่บนชิ้นส่วนที่หมุนอยู่ อุปกรณ์จะนับจำนวนครั้งที่ลำแสงสะท้อนกลับในช่วงเวลาที่กำหนดเพื่อคำนวณ RPM