สรุปพื้นฐาน “‘งานและพลังงาน” แบบกระชับ

     “งานและพลังงาน” เป็นหนึ่งในหัวข้อที่น้อง ๆ จะได้เจอกันในวิชาฟิสิกส์แน่นอน บทความนี้พี่ TUTOR VIP จึงจะมาสรุปพื้นฐานแบบกระชับ เพื่อให้น้อง ๆ อ่านประกอบการเรียนเพื่อเสริมความเข้าใจได้มากขึ้น จะมีเนื้อหาอะไรบ้าง? ไปดูกันเลย

งาน คืออะไร?

    “งาน” (Work) คือ ผลของแรงที่กระทำต่อวัตถุ และทำให้วัตถุเคลื่อนที่ไปตามแนวของแรง เป็นปริมาณสเกลลาร์ ใช้หน่วยเป็นจูล (J) โดย 1J=1N.m (นิวตันเมตร)

    สามารถหาขนาดของงานได้จาก “ผลคูณระหว่างขนาดของแรงและขนาดของการกระจัด” เขียนเป็นสมการได้ว่า 

โดย

•  W แทน งาน มีหน่วยเป็นจูล (J)
•  F แทน แรงที่กระทำต่อวัตถุ มีหน่วยเป็นนิวตัน  (N)
•  s แทน ระยะทางที่วัตถุเคลื่อนที่ได้ มีหน่วยเป็นเมตร (m)

   “กำลัง” (Power) คือ อัตราการทำงานหรือปริมาณงานที่ทำได้ในหนึ่งหน่วยเวลา สามารถหากำลังได้จากสมการ

โดย

•  P แทน กำลังเฉลี่ย มีหน่วยเป็นจูลต่อวินาที (J/s) หรือ วัตต์ (W)
•  W แทน งานที่ทำได้ มีหน่วยเป็นจูล  (J)

 t แทน ระยะทางที่วัตถุเคลื่อนที่ได้ มีหน่วยเป็นเมตร (m)

พลังงาน คืออะไร?

    “พลังงาน” (Energy) คือ ความสามารถในการทำงานของสิ่งมีชีวิต, วัตถุ หรือสสารต่าง ๆ เช่น การหายใจ การเคลื่อนที่ หรือการเปลี่ยนแปลงสถานะของสสาร 

พลังงานเป็นปริมาณพื้นฐานของระบบ ซึ่งไม่มีวันสูญสลาย แต่สามารถเปลี่ยนไปอยู่ในรูปแบบต่าง ๆ ของพลังงาน เช่น พลังงานนิวเคลียร์, พลังงานความร้อน, พลังงานกลเป็นต้น 

    โดยพลังงานหลัก ๆ ที่จะได้เรียนในบทนี้คือพลังงานกล ซึ่งแบ่งออกได้เป็น พลังงานจลน์ และพลังงานศักย์

　　　　พลังงานจลน์ (Kinetic Energy) คือ พลังงานที่เกิดขึ้นในขณะที่วัตถุกำลังเคลื่อนที่ เช่น การเคลื่อนที่ของรถยนต์ 

สามารถหาพลังงานจลน์ได้จากสมการ

โดย

•  Ek แทน พลังงานจลน์ มีหน่วยเป็น จูล (J)  
•  m แทน มวล มีหน่วยเป็นกิโลกรัม  (kg)

 v แทน ความเร็ว มีหน่วยเป็นเมตรต่อวินาที (m/s)

　　　　พลังงานศักย์ (Potential Energy) คือ พลังงานที่สะสมอยู่ในวัตถุต่าง ๆ แบ่งออกเป็น 2 ประเภท คือ

     1. พลังงานศักย์โน้มถ่วง (Gravitational Potential Energy)  คือ พลังงานศักย์เกี่ยวข้องกับแรงโน้มถ่วงที่โลกกระทำต่อวัตถุ โดยจะมีค่ามากหรือน้อยขึ้นอยู่กับระดับความสูงจากพื้นโลก เช่น พลังงานของน้ำในเขื่อน, การตกของลูกมะพร้าวลงสู่พื้นดิน เป็นต้น

สามารถหาพลังงานศักย์โน้มถ่วงได้จากสมการ

โดย

•  Ep แทน พลังงานศักย์โน้มถ่วง มีหน่วยเป็นนิวตันเมตร (N.m)   หรือจูล (J)  
•  m แทน มวล มีหน่วยเป็นกิโลกรัม  (kg)
•  g แทน ความเร่งจากแรงโน้มถ่วงโลก มีหน่วยเป็นเมตรต่อวินาทีกำลังสอง (m/S²)
•  h แทน ระยะความสูงของวัตถุ มีหน่วยเป็นเมตร (m)

     2. พลังงานศักย์ยืดหยุ่น (Elastic Potential Energy) คือ พลังงานศักย์ที่เกี่ยวข้องกับความยืดหยุ่น เช่น การกดสปริงให้หดสั้นลง หรือการดึงสปริงให้ยืดออก สามารถหาพลังงานศักย์ยืดหยุ่นได้จากสมการ

โดย

•  F แทน แรงที่กระทำต่อสปริง มีหน่วยเป็นนิวตัน (N)    
•  k แทน ค่าคงตัวของสปริง มีหน่วยเป็นนิวตัน/เมตร  (N/m)
•  s แทน ระยะที่สปริงยืดหรือหดจากตำแหน่งสมดุล มีหน่วยเป็นเมตร (m)

  เป็นอย่างไรกันบ้าง หวังว่าบทความนี้จะเป็นประโยชน์ และช่วยให้น้อง ๆ เข้าใจเรื่อง “งานและพลังงาน” ได้มากขึ้นนะ

    ส่วนใครที่กำลังมองหาที่ติวฟิสิกส์ หรือมีข้อสงสัยเพิ่มเติมก็มาปรึกษาพี่ TUTOR VIP ได้นะ พี่ ๆ ยินดีให้คำปรึกษาเสมอ

   บทความต่อไป TUTOR VIP จะมาแนะนำอะไรอีกนั้น ฝากติดตามกันด้วยนะ

ด้วยความร่วมมือของ TUTOR-VIP X Clearnote Thailand