บทที่ 2 งานและพลังงาน

                                    บทที่ 2 งานและพลังงาน 


ผลการค้นหารูปภาพสำหรับ งานและพลังงาน
งาน 

ในทางฟิสิกส์ งาน หมายถึง ผลของแรงที่กระทำให้วัตถุเคลื่อนที่ตามแนวแรง
 หาค่าได้โดยผลคูณ ระหว่างขนาดของแรงกับระยะที่วัตถุเคลื่อนที่ตามแนวแรง งานมีหน่วยเป็นนิวตัน-
เมตร หรือจูล งานเป็นปริมาณสเกลาร์ และหาได้จากสูตร W = FS ………………….
 เมื่อ W คือ งานที่ทำโดยแรง F มีหน่วยเป็นจูล S คือ ระยะที่วัตถุเคลื่อนที่ตามแนวทาง มีหน่วยเป็นเมตร

ในกรณีที่มีแรงคงตัว Fกระทำต่อวัตถุเคลื่อนที่ไปในระยะทาง S ตามแนวแรง ได้งานที่ทำโดย แรง F เป็น FS  การออกแรง F ผลักวัตถุ ส่วนในกรณีที่แรง F กระทำกับวัตถุในแนวทำมุม  กับทิศการเคลื่อนที่ของวัตถุ และทำให้วัตถุเคลื่อนที่ไปเป็นระยะทาง S เช่น ช้างลากซุง คนลากกล่อง เป็นต้น จะต้องหางานที่แรง F โดยแยก แรง F ออกเป็นแรงองค์ประกอบที่ตั้งฉากกัน 2 แรง โดยต้องให้แรงหนึ่งอยู่ในทิศเดียวกับการเคลื่อนที่ แรงกระทำต่อวัตถุในแนวทำมุม   กับแนวการเคลื่อนที่ F F S F sin  F cosS 2 จึงพอสรุปได้ว่า งานที่เกิดจากแรงกระทำซึ่งไม่อยู่ในแนวเดียวกับการเคลื่อนที่ของวัตถุจะ หางานได้จากผลคูณระหว่างขนาดของแรงองค์ประกอบในการเคลื่อนที่กับระยะทางที่วัตถุเคลื่อนที่ ดังสมการ W = FScos………………….. เป็นมุมระหว่างทิศของแรงที่กระท ากับทิศการเคลื่อนที่ของวัตถุ

งานของแรง F ที่กระทำวัตถุ m เคลื่อนที่ได้ระยะทางหรือขนาดของการกระจัด s
W = (F cos ) s หรือ W = (Fs cos )
W คือ งานของแรง F ,  F เป็นขนาดของแรงที่กระทำวัตถุ
s คือ ระยะทางหรือขนาดของการกระจัดของวัตถุ ,   คือ มุมระหว่างแรง  และ
งานเป็นปริมาณสเกลาร์ มีหน่วยเป็นนิวตัน ต่อเมตร หรือจูล J
   
 งาน = แรง x ระยะทางตามแนวแรง
                              W = F • s
งาน                       W = F Cos θ • s
                                   = Fs Cos θ
                              W = Fs Cos θ
*หน่วยของงาน คือ นิวตัน • เมตร (N• M) ซึ่งเรียกใหม่ว่า จูล (Joule,J)
                        θ = มุมระหว่าง F กับ s
                          F = แรงที่กระทำต่อวัตถุตลอดเวลาที่เคลื่อนที่
                          s = ระยะทางนับจากจุดเริ่มต้น

ข้อสังเกต 
1. ถ้า F ทิศเดียวกันกับ s ( θ = oo ) งานเป็นบวก, เพราะ COS o = + 1
                         W = F Cos o (s) = + Fs
2. ถ้า F ทิศตรงข้ามกับ s ( θ = 180 ) งานเป็นลบ, เพราะ COS 180 = - 1
                         W = F Cos 180 (s) = - Fs
3. ถ้า F ตั้งฉากกับ s ( θ = 90 ) งานเป็นศูนย์, เพราะ COS 90 = ศูนย์
                         W = F Cos 90 (s) = ศูนย์
งานจะมีค่าเป็นศูนย์  เมื่อทิศของแรงตั้งฉากกับการกระจัด  และงานของแรงเสียดทาน (f) จะมีค่าเป็นลบเสมอ

แต่ถ้าแรงนั้นเป็นแรงอนุรักษ์ คือ มีค่าคงตัว เช่น แรงโน้มถ่วง(mg)  หรือแรงไฟฟ้า งานของแรงอนุรักษ์ที่วัตถุกลับมาตำแหน่งเดิมจะมีค่าเป็นศูนย์


พลังงานจลน์ หมายถึง พลังงานของวัตถุที่เกิดขึ้นเมื่อวัตถุเคลื่อนที่ ซึ่งวัตถุจะเคลื่อนที่ในแนวตรง จะมีพลังงานจลน์เชิงเส้น (Ek) และถ้าวัตถุหมุนจะมีพลังงานจลน์เชิงมุม (Ek  rot)  จะอธิบายพลังงานจลน์ เชิงเส้นก่อน  เมื่อมีการทำงานกับวัตถุจะมีพลังงานเกิดขึ้นกับวัตถุนั้น


         เมื่อ            Ek   เป็นพลังงานจลน์ของวัตถุเมื่อความเร็วหนึ่ง
                           v     เป็นอัตราเร็วขณะหนึ่ง
                           m    เป็นมวลของวัตถุ
                           Ek  เป็นปริมาณสเกลาร์มีหน่วยเป็นจูล

พลังงานศักย์  หมายถึง  พลังงานที่สะสมในวัตถุเมื่อวัตถุเปลี่ยนตำแหน่งไปจากแนวอ้างอิง  แบ่งออกเป็น 
                  1. พลังงานศักย์โน้มถ่วง
                  2. พลังงานศักย์ยืดหยุ่น
1. พลังงานศักย์โน้มถ่วง
                  พลังงานศักย์โน้มถ่วง  เป็นพลังงานที่สะสมในวัตถุ  เมื่อวัตถุอยู่สูงจากระดับอ้างอิง
พลังงานศักย์โน้มถ่วง (Gravitation potential energy)  เป็นปริมาณสเกลาร์มีหน่วยเป็นจูล
Ep  =  mgh
                           Ep  เป็นพลังงานศักย์โน้มถ่วง (J)
                           m   คือ มวลของวัตถุ
                           h    คือ ความสูงจากระดับอ้างอิง
แสดงว่า พลังงานศักย์โน้มถ่วงของวัตถุจะมีปริมาณเท่าใดนั้น  ขึ้นอยู่กับการเปรียบเทียบจากระดับอ้างอิง ระดับอ้างอิงเป็นแนวหรือตำแหน่งที่กำหนดขึ้นตามความเหมาะสม  เพื่อหาการกระจัด  และถ้าการกระจัดทิศขึ้นจากระดับอ้างอิง  หรือสูงกว่าระดับอ้างอิง  พลังงานศักย์http://www.youtube.com/watch?v=ADoaDvukxbM จะมีเครื่องหมายบวก  และถ้าการกระจัดทิศลงจากระดับอ้างอิง  หรือต่ำกว่าระดับอ้างอิง  พลังงานศักย์จะมีเครื่องหมายลบ
         2. พลังงานศักย์ยืดหยุ่น
                  พลังงานศักย์ยืดหยุ่น  หมายถึง  พลังงานสะสมในสปริงหรือวัตถุยืดหยุ่น  ขณะยืดหรือหดออกจากแนวสมดุล
          จาก  กฎของฮุค (Hooke’s law)  แรงดึงสปริงจะแปรผันตรงกับระยะที่สปริงเปลี่ยนจากแนวสมดุล
                               
          เมื่อ       Ep   คือ  พลังงานศักย์ยืดหยุ่น
                        k    คือ  ค่าคงตัวของสปริง (N/m)
                        s     คือ  ระยะที่เปลี่ยนไปจากแนวสมดุล (m)
ตัวอย่างที่ 1  นักยกน้ำหนัก ทำสถิติยกเหล็กมวล 120 kg ให้ศูนย์ถ่วงสูงกว่าพื้น 2 m ขณะนั้นเหล็กมีพลังงานศักย์เท่าใด
         
ตัวอย่างที่ 2  สปริงตัวหนึ่งมีค่าคงตัว 100 N/m ขณะยังไม่ยืดสปริง สปริงยาว 3 cm ถ้ายืดสปริงออกจนยาว 5 cm สปริงมีพลังงานศักย์ยืดหยุ่นเท่าใด
         

จากความสัมพันธ์ระหว่างงานและพลังงานhttp://www.youtube.com/watch?v=G3eduJ5GUlw ซึ่งมีความเกี่ยวข้องกัน  อาจจะเป็นความสัมพันธ์ของงานกับพลังงานจลน์  ความสัมพันธ์ของงานกับพลังงานศักย์โน้มถ่วง  หรือความสัมพันธ์ของงานกับพลังงานศักย์ยืดหยุ่น  ดังนี้
1. ความสัมพันธ์ของ W และ Ek
         
2. ความสัมพันธ์ของ W และ Ep โน้มถ่วง
         
3. ความสัมพันธ์ของ W กับ Ep ยืดหยุ่น
         
         
          งานทั้งหมดของระบบจะเท่ากับพลังงานทั้งหมดของระบบที่เปลี่ยนไป
          ข้อสังเกต  งานทั้งหมดจะเป็นงานเนื่องจากแรงกระทำภายนอก  ยกเว้นแรงโน้มถ่วงกับแรงสปริง
      ที่มา
:http://1.179.134.197/digitalschool/physics2_2_2/physics3/lesson1/index.php :https://krusinchai.files.wordp  ress.com/2011/12/e0b89ae0b897e0b897e0b8b5e0b9885e0b887e0b8b2e0b899e0b981e0b8a5e0b8b0e0b89ee0b8a5e0b8b1e0b887e0b887e0b8b2e0b8991.pdf


ความคิดเห็น

แสดงความคิดเห็น

โพสต์ยอดนิยมจากบล็อกนี้

บทนำวิชาฟิสิกส์

                                   บทนำวิชาฟิสิกส์   ฟิสิกส์ วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ฟิสิกส์ (Physics) มาจากภาษากรีก ซึ่งหมายความว่าธรรมชาติ (nature) คือวิทยาศาสตร์ที่ศึกษา เกี่ยวกับมวลสารและพลังงานเพื่อน าไปอธิบายปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่สังเกตเห็นหรือแก้ปัญหาที่เร้น ลับทางธรรมชาติ ฟิสิกส์แยกการศึกษาออกเป็น 2 ประเภทดังนี้   1. ฟิสิกส์ยุคเก่า (Classical Physics) เป็นการศึกษาเพื่อค้นคว้าหาหลักเกณฑ์และขบวนการ ต่างๆที่จะน ามาอธิบายปรากฏการณ์ทางธรรมชาติ ที่สังเกตเห็นได้ด้วยตา หมายความว่าเป็นการศึกษา ระบบที่เกี่ยวกับมวลที่มีขนาดใหญ่ ๆ เช่น การเคลื่อนที่ของวัตถุต่าง ๆ   2. ฟิสิกส์ยุคใหม่ (Modern Physics) เป็นการศึกษาสิ่งที่เร้นลับที่มองด้วยตาเปล่าไม่เห็น เช่น โครงสร้างอะตอม พลังงานที่ได้จากการสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสี ฯลฯ  วิทยาศาสตร์ (science) หมายถึง การศึกษาความเป็นจริงในธรรมชาติทั้งที่มีชีวิตและไม่มีชีวิต แบ่งเป็น 2 สาขา ดังนี้  1. วิทยาศาสตร์กายภาพ (Physical sci...
อ่านเพิ่มเติม

บทที่ 3 การชนและโมเมนตัม

รูปภาพ
                บทที่ 3 การชนและโมเมนตัม       โมเมนตัม  หมายถึง ความสามารถในการเคลื่อนที่ของวัตถุ ซึ่งมีค่าเท่ากับผลคูณระหว่าง มวล และ ความเร็ว ของวัตถุ มวลเป็นปริมาณ สเกลาร์ แต่ความเร็วเป็นปริมาณ เวกเตอร์  เมื่อนำปริมาณทั้งสองเข้าคูณด้วยกัน ถือว่าปริมาณใหม่เป็นปริมาณเวกเตอร์เสมอ ฉะนั้นโมเมนตัมจึงเป็นปริมาณเวกเตอร์ คือมีทั้งขนาดและทิศทาง โมเมนตัม = มวล × ความเร็ว ในวิชา ฟิสิกส์  สัญลักษณ์ของโมเมนตัมคือตัวอักษร  p  ดังนั้นอาจเขียนสมการข้างบนใหม่ได้เป็น: โดยที่  m  แทนมวล และ  v  แทนความเร็ว  หน่วยเอสไอ ของโมเมนตัม คือ  กิโลกรัม   เมตรต่อวินาที  (kg m/s) ความเร็วของวัตถุจะให้ทั้งขนาด ( อัตราเร็ว ) และทิศทาง โมเมนตัมของวัตถุขึ้นอยู่กับความเร็ว จึงทำให้เป็นปริมาณเวกเตอร์ การเปลี่ยนแปลงโมเมนตัมของวัตถุ เราเรียกว่า การดล ซึ่งหาได้จาก มวล × การเปลี่ยนแปลงความเร็ว หรือ แรงที่กระทำต่อวัตถุ × เวลาที่แรงนั้นกระทำ กฎการอนุรักษ์โมเมนตัม และการชน โมเมนตัม...
อ่านเพิ่มเติม