วิทยาศาสตร์ ม.1

เรื่องงานและพลังงาน
งาน (work) จะเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อมีแรงกระทำให้วัตถุเกิดการเคลื่อนที่ไปตามแนวแรง การออกแรงกระทำจะมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับมวลของวัตถุ ถ้าวัตถุมีมวลมาก ก็ต้องออกแรงกระทำมาก และถ้าออกแรงจนทำให้วัตถุเคลื่อนที่ไปได้เป็นระยะทางไกลๆ จะเกิดงานมากด้วย

งาน เป็นปริมาณที่เกิดจากการเคลื่อนที่ของวัตถุเนื่องจากแรงกระทำ ขนาดของงาน ขนาดของงานของแรงใดมีค่าเท่ากับผลคูณระหว่างขนาดของแรงนั้นกับระยะของการเคลื่อนที่ในช่วงพิจารณาซึ่งอยู่ในแนวแรง หรือ
W = Fs

ภาพ: แสดงลักษณะที่เกิดงานและไม่เกิด

การคำนวณเกี่ยวกับงาน

ซึ่งค่าของงานที่เกิดขึ้นสามารถคำนวณได้ ดังนี้

งาน   =   แรง   x   ระยะทางที่วัตถุเคลื่อนที่ไปตามแนวที่แรงกระทำ

W   =   Fs

ในการคำนวณหางานจะต้องคำนึงถึงหน่วยของงาน โดยระบุหน่วยที่ใช้ในการคำนวณหางานดังนี้

งาน       มีหน่วยเป็น       นิวตัน - เมตร หรือ จูล

แรง       มีหน่วยเป็น       นิวตัน

ระยะทาง     มีหน่วยเป็น     เมตร

หน่วยของงาน   =   หน่วยของแรง  Χ  หน่วยของระยะทาง

งาน (นิวตัน-เมตร)   =   แรง (นิวตัน)  Χ  ระยะทางในแนวที่แรงกระทำ (เมตร)

กำหนดให้ 1 กิโลกรัม เท่ากับ 9.8 นิวตัน

พลังงาน

พลังงาน (energy) มีส่วนเกี่ยวข้องในชีวิตประจำวันเป็นอย่างมาก ซึ่งพลังงานมีหลายรูปแบบ พลังงานกลเป็นพลังงานรูปแบบหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับแรงและการเคลื่อนที่ ผลรวมของพลังงานศักย์และพลังงานจลน์ เรียกว่า พลังงานกล โดยพลังงานจลน์เป็นพลังงานที่เกี่ยวข้องกับความเร็วของวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่ ส่วนพลังงานที่สะสมในวัตถุอันเนื่องมาจากตำแหน่งของวัตถุที่สูงจากพื้นโลกหรือระดับอ้างอิง จะเรียกว่า พลังงานศักย์โน้มถ่วง และเรียกพลังงานที่สะสมในวัตถุที่มีระยะยืดหรือระยะหดจากตำแหน่งสมดุลว่า พลังงานศักย์ยืดหยุ่น พลังงานสามารถเปลี่ยนแปลงจากพลังงานรูปหนึ่งไปเป็นพลังงานอีกรูปหนึ่งได้

พลังงาน คือ เป็นความสามารถในการทำงาน ซึ่งมีอยู่ด้วยกันหลายรูปแบบ เช่น พลังงานความร้อน พลังงานแสง พลังงานเสียง
พลังงานไฟฟ้า เป็นต้น พลังงานในรูปแบบต่างๆ เหล่านี้ สามารถเปลี่ยนแปลงรูปของพลังงานรูปหนึ่งไปยังอีกรูปหนึ่งได้

นักวิทยาศาสตร์ได้จัดรูปแบบพลังงานตามความสัมพันธ์ในการเปลี่ยนรูปของพลังงาน

พลังงานศักย์ (potential energy) เป็นพลังงานที่ถูกสะสมอยู่ วัตถุจะมีพลังงานศักย์เพิ่มขึ้นขณะที่มันถูกยกสูงขึ้น ถูกบีบอัด หรือถูกยืด พลังงานนี้จะถูกสะสมไว้จนกระทั่งถูกปล่อยออก การดึงสายธนูเป็นการทำให้เกิดพลังงานศักย์ เมื่อปล่อยสายธนู พลังงานนี้จะถูกถ่ายโอนให้แก่ลูกศร ขณะที่ลูกศรเคลื่อนไป พลังงานศักย์จะถูกเปลี่ยนเป็นพลังงานจลน์

  • พลังงานกล   =   พลังงานจลน์   +   พลังงานศักย์โน้มถ่วง
  • พลังงานจลน์   +   พลังงานศักย์โน้มถ่วง   =   ค่าคงที่
  • ถ้าพลังงานจลน์มาก พลังงานศักย์จะน้อย
  • ถ้าพลังงานจลน์น้อย พลังงานศักย์จะมาก

พลังงานศักย์โน้มถ่วง (gravitational potential energy) เป็นพลังงานที่สะสมอยู่ในวัตถุ ที่อยู่สูงจากพื้นโลกขึ้นไป และวัตถุนั้นอยู่ในสนามแรงโน้มถ่วงของโลก วัตถุที่อยู่ห่างจากผิวโลก จะได้รับแรงโน้มถ่วงจากโลก เพื่อดึงวัตถุเข้าสู่ศูนย์กลางของโลก เกิดเป็นค่าพลังงานศักย์โน้มถ่วง

ปัจจัยที่มีผลต่อพลังงานศักย์โน้มถ่วง คือ

  1. มวลของวัตถุ วัตถุที่มีมวลมาก แรงโน้มถ่วงของโลกที่กระทำต่อวัตถุนั้นจะมาก ทำให้ค่าของพลังงานศักย์โน้มถ่วงมาตามไปด้วย

  2. ตำแหน่งที่อยู่ของวัตถุ เป็นระยะความสูงของวัตถุที่อยู่ห่างจากผิวโลก วัตถุที่อยู่ห่างจากผิวโลกมากจะสะสมค่าพลังงานศักย์โน้มถ่วงไว้มาก ดังนั้น วัตถุที่อยู่สูงจะมีค่าพลังงานศักย์โน้มถ่วงมากกว่าวัตถุที่อยู่ในระดับต่ำกว่า เมื่อวัตถุอยู่ ณ ตำแหน่งสูงสุดจะมีค่าพลังงานศักย์โน้มถ่วงมากที่สุด และเมื่อวัตถุตกถึงผิวโลกจะมีค่าพลังงานศักย์โน้มถ่วงหรือมีค่าพลังงานศักย์โน้มถ่วงเป็นศูนย์นั่นเอง
แหล่งอ้างอิง:http://qct.taphanhin.ac.th
หน้าเว็บย่อย (1): พลังงานจลน์ (kinetic energy)
Comments