งาน

งาน(Work) คือผลของการออกแรงที่กระทำต่อวัตถุ แล้ววัตถุเคลื่อนที่ได้ในแนวแรง เป็นปริมาณสเกลาร์ มีหน่วยเป็นจูล

**ในกรณีที่ออกแรงกระทำต่อวัตถุ แล้ววัตถุไม่เคลื่อนที่หรือเคลื่อนที่ไปในทิศทางตั้งฉากกับแนวแรงที่กระทำกับวัตถุ จะไม่มีงานเกิดขึ้น

กำลัง(Power) คือพลังงานที่ใช้ในหน่วยเวลา มีหน่วยเป็นวัตต์

 

            พลังงาน คือ สิ่งที่ทำให้วัตถุเกิดงาน       

            พลังงาน มีความหมายใกล้เคียงกับงานแต่พลังงานไม่มีวันสูญหาย(สามารถเปลี่ยนรูปได้) มีหน่วยเป็นจูล(J)

            พลังงานที่เราสามารถพบเห็นได้ในชีวิตประจำวันนั้นมีมากมาย แต่จะขอพูดถึงแค่ 2 ชนิด คือ พลังงานกลและพลังงานความร้อน

พลังงานกล คือความสามารถที่ทำให้วัตถุทำงานได้ แบ่งออกเป็น 2 ชนิด คือพลังงานศักย์ และพลังงานจลน์

1.พลังงานศักย์ พลังงานที่สะสมอยู่ในวัตถุเนื่องจากระดับความสูง(พลังงานศักย์โน้มถ่วง:Ep) และเนื่องจากการยืดหยุ่น(พลังงานศักย์ยืดหยุ่นEp_s)

                 พลังงานศักย์โน้มถ่วง  งานที่ทำโดยแรงโน้มถ่วงที่มีค่าคงตัว F ต่อวัตถุที่มีมวล m (เมื่อวัตถุตกลงมาจากระดับเดิมเท่ากับ h)

Ep = mgh

                m = มวลของวัตถุ (kg)         

               g = ความเร่งเนื่องจากแรงดึงดูดของโลกมีค่าประมาณ 9.81 m/s²  

               h = ความสูงจากระดับอ้างอิง (m)

**พลังงานศักย์ขึ้นอยู่กับระนาบอ้างอิงเสมอ นั่นคือพลังงานศักย์มีค่าเท่าใดขึ้นอยู่กับความสูงจากระนาบอ้างอิงถึงวัตถุ

Ex  แมวมีมวล 5000 กรัมอยู่บนหลังคาสูง 2 เมตรจากพื้นดิน แล้วแมวมีพลังงานศักย์โน้มถ่วงเท่าไรเมื่อเทียบกับพื้น

จากสูตร Ep = mgh

จะได้ว่า Ep = (5000x10^-3)(9.8)(2)

= 98 J

                 พลังงานศักย์ยืดหยุ่น พลังงานที่สะสมอยู่ในสปริงหรือวัตถุอื่นที่มีสมบัติคล้ายสปริงเนื่องจากความยาวเปลี่ยนไปจากเดิม  (ถูกทำให้ยืดออก หรือหดเข้าไปจากความยาวเดิม)

k = ค่านิจสปริง(ค่าคงที่เฉพาะของสปริงตัวนั้นๆ) (N/m)

s = ระยะทางที่วัตถุยืดหรือหดจากจุดสมดุล<ความยาวปกติ> (m)

Ex  แมวมวล 5 กิโลกรัมถูกแขวนไว้กับสปริงที่มีค่านิจสปริงเท่ากับ 10 นิวตัน/เมตร ทำให้สปริงยืดออก 5 เมตร แล้วจะเกิดพลังงานศักย์ยืดหยุ่นเท่าไร

จากสูตร Ep_s = 1/2ks²

จะได้ว่า Ep_s = (10)(5²)

= 125 J

F = แรงที่ใช้ในการดึง (N)

 s = ระยะทางจากจุดสมดุล<ระยะทางที่ยืดหรือหดจากความยาวปกติ> (m)

Ex  แมวมวล 5 กิโลกรัมถูกแขวนไว้กับสปริงแล้วยืดออก 5 เมตร จะเกิดพลังงานศักย์ยืดหยุ่นเท่าไร

จากสูตร Ep_s = 1/2Fs

จะได้ว่า Ep_s = (mg)(s)

= (50)(5)

= 125 J

2.พลังงานจลน์ พลังงานที่อยู่ในวัตถุ ขณะที่วัตถุนั้นๆกำลังเคลื่อนที่

m = มวลของวัตถุ (kg)

V = อัตราเร็วของการเคลื่อนที่ของวัตถุ (m/s)

Ex  แมวมวล 5 กิโลกรัมวิ่งบนหลังคาด้วยความเร็ว 2 เมตร/วินาที แล้วแมวมีพลังงานจลน์เท่าไร

จากสูตร Ek  =  1/2mv²

จะได้ว่า Ek = (5)(2²)

= 10 J

กฎการอนุรักษ์พลังงาน

กฎการอนุรักษ์พลังงานนั้น กล่าวว่า พลังงานไม่สูญหายไปไหน แต่สามารถเปลี่ยนรูปได้ เช่น หลอดไฟ เราให้พลังงานไฟฟ้ากับหลอดไฟ แล้วทำให้หลอดไฟสว่างขึ้น หากลองเอามือไปวางใกล้ๆกับหลอดไฟก็จะรู้สึกว่าอุ่นจนร้อน (หมายความว่า พลังงานไฟฟ้า เปลี่ยนรูปเป็น พลังงานความร้อน เป็นต้น)

 E₁ = E₂ (พลังงานรวมมีค่าเท่าเดิมเสมอ)

E₁=พลังงานตอนแรก

E₂=พลังงานตอนหลัง

Ex  แมวมวล 5 กิโลกรัมตกจากหลังคาสูง  4 เมตร แมวจะกระทบพื้นด้วยความเร็วเท่าไร (กำหนดให้ g =10 m/s²)

จากสูตร  E₁ = E₂

Ep₁+Ek₁⁰ = Ep₂⁰+Ek₂

mgh  =  1/2mv²

(5)(10)(4)  =  (1/2)(5)(v²)

V² = 80

V =  4√5 m/s