งาน และ พลังงาน

งาน และ พลังงาน
งาน เป็นปริมาตรที่เกิดจากการเคลื่อนที่ของวัตถุเนื่องจากแรงกระทำ
ขนาดของงาน ขนาดของงานของแรงใดมีค่าเท่ากับผลคูณระหว่างขนาดของแรงนั้นกับระยะของการเคลื่อนที่ในช่วงพิจารณาซึ่งอยู่ในแนวแรง หรือ W=F.S
วัตถุมวล M อยู่บนพื้นราบมีแรง F ดึง วัตถุทิศทำมุม กับแนวระดับวัตถุเคลื่อนที่โดยมีแรงเสียดทานที่พื้นกระทำเป็น F ถ้าคิดงานจากการเคลื่อนที่เป็นระยะทาง S
เวกเตอร์ใดๆ เมื่อแตกไปในแนวตั้งฉาก จะได้เวกเตอร์ย่อยเป็นศูนย์
งานของแรงเสียดทาน = -F. S
งานของแรงF = F*S cos๐
หน่วยของงาน หน่วยของแรง * หน่วยของระยะทาง
การหางานกรณีที่วัตถุมีขนาด คิดระยะทางการเคลื่อนที่ของวัตถุโดยคิดระยะทางจากการเคลื่อนที่ของจุด CM ของวัตถุนั้น แล้วหางานตามนิยามของงาน
งานจากข้อมูลกราฟแรง-ระยะทาง จากการฟความสัมพันธ์ระหว่างแรงกระทำต่อวัตถุกับระยะทางที่วัตถุเคลื่อนที่จะได้ พื้นที่ใต้กราฟ=ปริมาณจากผลคูณของแรงกับระยะทาง ถ้าแรงกับระยะทางอยู่ในแนวเดียวกัน พื้นที่ใต้กราฟจะเท่ากับงาน
กำลัง(POWERIP) คือ งานที่ทำได้ในเวลาหนึ่ง
P=W/T
หน่วยของกำลัง ได้จากหน่วยของงานต่อหน่วยเวลา
ในระบบSI งาน( J) เวลา(Sec) คือจูล/วินาที หรือwatt
พลังงาน คือ สิ่งที่ไม่มีตัวตน แต่สามารถทำให้วัตถุเกิดงานได้
พลังงานกล เป็นพลังงานที่เกี่ยวข้องกับแรง แบ่งเป็น 2 ชนิด
1. พลังงานจลน์(Kinetic Energy: K.E. หรือEk)
คือ พลังงานที่มีในวัตถุซึ่งกำลังเคลื่อนที่ เป็นพลังงานที่ขึ้นอยู่กับความเร็วของวัตถุ
2.พลังงานศักย์(Potential Energy: P.E. หรือ Ep) แบ่งได้ 2 ชนิด
คือ พลังงานของวัตถุเนื่องจากตำแหน่งของวัตถุเทียบกับตำแหน่งอ้างอิง
ตำแหน่งอ้างอิง คือ ตำแหน่งที่ให้ Ep=0
< ก > พลังศักย์โน้มถ่วง เป็นพลังงานศักย์เนื่องจากน้ำหนักของวัตถุที่พิจารณา
< ข >พลังงานศักย์ยืดหยุ่น ความยืดหยุ่นเป็นคุณสมบัติของวัตถุซึ่งจะมีแรงคืนตัว(แรงดึงกลับตำแหน่งสมดุล) เมื่อถูกแรงภายนอกกระทำและจะดึงให้วัตถุกลับตำแหน่งสมดุล เมื่อไม่มีแรงภายนอกกระทำอีก
กฎทรงพลังงาน ถ้าไม่มีแรงภายนอกมากระทำต่อระบบ พลังงานร่วมของระบบมีค่าคงที่ในการคิดพลังงานรวม ถ้าคิดพลังงานศักย์โน้มถ่วงด้วยให้ถิอว่าแรงน้ำหนักวัตถุเป็นแรงภายในระบบ


























โจทย์งานและพลังงาน
1.รถยนต์คันหนึ่งใช้น้ำมันเบนซินพิเศษไร้สารตะกั่วในอัตรา 7.2 ลิตรต่อชั่วโมง ที่อัตราเร็วคงที่ 90 กิโลเมตรต่อชั่วโมง น้ำมันเบนซิน 1 ลิตรให้พลังงานความร้อน 3.4*10 7จูล และ 25% ของพลังงานความร้อนสามารถเปลี่ยนเป็นพลังงานกล จงหากำลังโดยประมารของเครื่องยนต์ขณะนั้น
1. 17kW 2. 34kw
3. 54kw 4. 60kw
2.รดทดลองมวล 0.5 กิโลกรัม วิ่งด้วยอัตราเร็ว2.0 เมตรต่อวินาทีบนพื้นราบ เข้าชนสปริงอันหนึ่งซึ่งมีปลายข้างหนึ่งยึดติดกับผนังและมีค่าคงตัวสปริง 200 นิวตันต่อเมตร สปริงจะหดตัวเท่าใดในจังหวะที่มวลลดอัตราเร็วเป็นศูนย์พอดี
1. 10cm 2. 20cm
3. 30cm 4. 40cm
3. ยิงลูกปืนมวล 12 กรัม ไปยังแท่งไม้ซึ่งตรึงอยู่กับที่ ปรากฏว่าลูกปืนฝังเข้าไปในไม้เป็นระยะ 5 เซนติเมตร ถ้าความเร็วของลูกปืนคือ 200 เมตรต่อวินาที จงหาแรงต้านทาน เฉลี่ยของเนื้อไม้ต่อลูกปืน
1. 4800N 2. 6000N
3.9600N 4. 12000N
4.วัตถุมวล 6.0 กิโลกรัมผูกติดปลายสปริงที่มีค่าคงตัวสปริง 1200นิวตันต่อเมตร วางอยู่บนพื้นราบถ้าค่าสัมประสิทธิ์ความเสียดทานจลน์ระหว่างวัตถุกับพื้นเท่ากับ0.3 แล้ว จงคำนวณหางานจากแรงดึงวัตถุออกไปจากตำแหน่งสมดุลเป็นระยะ16 เซนติเมตร
1. 15.4J 2.16.8J
3. 18.2J 4. 19.7J

เฉลย
ข้อ1. ตอบข้อ1.
ข้อ2. ตอบข้อ1.
ข้อ3. ตอบข้อ1.
ข้อ4. ตอบข้อ3.