“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
บทความล่าสุด
สังคมและประวัติศาสตร์
“อารยธรรมโรมัน” อารยธรรมที่ทรงอิทธิพลถึงปัจจุบัน
สังคมและประวัติศาสตร์
สรุป ‘อารยธรรมกรีก’ อารยธรรมโบราณที่มีเสน่ห์
สังคมและประวัติศาสตร์
เจาะลึก ‘อารยธรรมอียิปต์’! อารยธรรมที่ยิ่งใหญ่ของโลก