งานและพลังงานจลน์
งาน
งาน หมายถึง แรงที่กระทำต่อวัตถุแล้วทำให้วัตถุเคลื่อนที่ไปตามทิศทางของแนวแรง ถ้าเราออกแรงกระทำต่อวัตถุแล้ววัตถุไม่เคลื่อนที่ แสดงว่าไม่เกิดงาน
ปริมาณของงานขึ้นอยู่กับ
1.ขนาดของแรงที่ใช้
2.ระยะทางที่วัตถุเคลื่อนที่ไปตามทิศทางของแนวแรง
3.ทิศทางการเคลื่อนที่ของวัตถุตามแนวแรง
ตัวอย่างเช่น การออกแรงยกกล่องให้สูงขึ้น ทิศทางการเคลื่อนที่ของกล่องมีทิศทางเดียวกับแนวแรง การกระทำเช่นนี้เป็นการทำให้เกิดงานทางวิทยาศาสตร์
หน่วยของงานในระบบเอสไอ (SI) คือ จูล (J) หรือ นิวตัน-เมตร ( N-m ) โดยที่ 1 จูลของงานที่ทำเกิดจากการออกแรง 1 นิวตันกระทำต่อวัตถุให้วัตถุเคลื่อนที่ไปได้ 1 เมตรตามทิศทางของแนวแรง
จากรูปงานขนาด 1 จูลที่ทำได้เมื่อยกกล่องหนัก 1 นิวตันขึ้นไปในแนวดิ่งเป็นระยะทางสูง 1 เมตร ซึ่งเราอาจใช้หน่วยของงานที่ใหญ่กว่าจูล เช่น กิโลจูล (kJ) เมกะจูล (MJ) เป็นต้น
เมื่อ 1 kJ = 1,000 J
1 MJ = 1,000,000 J
การคำนวณหางาน
ถ้าเราทราบขนาดของแรงที่กระทำต่อวัตถุ และระยะทางที่วัตถุเคลื่อนที่ไปได้หลังจากถูกแรงกระทำแล้ว เราสามารถคำนวณหาปริมาณของงานได้จาก
งาน = แรง * ระยะทางที่วัตถุเคลื่อนที่ได้ตามทิศทางของแนวแรง
ถ้ากำหนดให้ F = แรงที่กระทำให้วัตถุเคลื่อนที่
S = ระยะทางที่วัตถุเคลื่อนที่ได้ตามทิศทางของแนวแรง
W = งานที่ทำได้
นั่นคือ W = F * s
ตัวอย่าง นายแดงยกกล่องที่มีน้ำหนัก 20 นิวตัน ขึ้นจากพื้นไปวางบนชั้นหนังสือที่สูงจากพื้น 1.3 เมตร จงหางานที่นายแดงทำได้
วิธีทำ F = 20 นิวตัน, s = 1.3 เมตร
จากสูตร W = F * s
W = 20 N * 1.3 m = 26 J
ดังนั้น งานที่นายแดงทำได้ มีค่าเท่ากับ 26 จูล
พลังงานจลน์
พลังงานจลน์ (kinetic energy) เป็นพลังงานของวัตถุขณะที่วัตถุเคลื่อนที่
ปัจจัยที่มีผลต่อพลังงานจลน์ คือ
1.มวลของวัตถุ (มวลมาก พลังงานจลน์มาก)
2.ความเร็วในการเคลื่อนที่ของวัตถุ (ความเร็วสูง พลังงานจลน์มาก)
ถ้าเรากำหนดให้ Ek แทนพลังงานจลน์ สามารถเขียนความสัมพันธ์ระหว่างพลังงานจลน์ของวัตถุกับมวลและความเร็วของวัตถุ ได้ดังนี้
m = มวลของวัตถุ (กิโลกรัม)
v = ความเร็วของวัตถุ (เมตร/วินาที)
Ek = พลังงานจลน์ของวัตถุ (จูล)
ตัวอย่าง รถยนต์คันหนึ่งมวล 1,500 กิโลกรัม เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 72 กิโลเมตรต่อชั่วโมง จงหาพลังงานจลน์ของรถยนต์
วิธีทำ จากสูตร
ตอบ พลังงานจลน์ของรถยนต์ เท่ากับ 300 กิโลจูล
ตัวอย่างพลังงานจลน์ในชีวิต
ในชีวิตประจำวันของเรามีความคุ้นเคยกับผลที่เกิดจากพลังงานจลน์เสมอ เช่น พลังงานจลน์จากการตกของลุกตุ้มเหล็กที่ติดตั้งอยู่กับปั้นจั่นจะช่วยในการ ตอกเสาเข็ม ซึ่งเป็นฐานรากของการก่อสร้างอาคารต่างๆ พลังงานจลน์ของน้ำที่ไหลตกจากที่สูงกระทบกังหันน้ำให้หมุน ช่วยในการผลิตกระแสไฟฟ้าเพื่อใช้ประโยชน์อย่างกว้างขวาง การหล่นของผลไม้จากต้น อธิบายได้ว่าผลไม้ที่หล่นจากที่สูงกว่าจะกระทบกับพื้นด้วยความเร็วมากกว่าผลไม้ที่หล่นจากที่ต่ำ
ความเห็น (4)
แล้วงานกับพลังงานจลน์มีความสัมพันธ์กันอย่างไรคะ
ธนกร สาเเก้ว
สุดยอดครับ ขอบคุณสำหรับความรู้
0622576377
งง