Home
ค้นหาศัพท์
       |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  | 
       |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  | 
 

A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
K
L
M
N
O
P
Q
R
S
T
U
V
W
X
Y
Z

สมัครสมาชิก
เพื่อรับเอกสารเพิ่ม!

สถิติ

ผู้เยี่ยมชม: 4499664
ขณะนี้มี 12 บุคคลทั่วไป ออนไลน์
พลังงาน
เมื่อพลธนูง้างศรมีงานถูกสร้างขึ้นมา  และเมื่อธนูคืนรูปจะทำงานต่อลูกธนูทำให้ลูกธนูเคลื่อนที่  เมื่อมีงานกระทำเพื่อยกปั้นจั่นตอกเสาเข็มขึ้นสูง  แล้วพอปั้นจั่นกระทุ้งลงมาก็ทำให้เกิดงานกับเสา สิ่งที่ทำให้เกิดงานคือพลังงาน  เช่นเดียวกับงานพลังงานมีหน่วยเป็นจูล  พลังงานมีอยู่หลายรูปแบบซึ่งจะค่อยๆอธิบายในตอนต่อๆไป  แต่ตอนนี้จะอธิบายรูปแบบหลักๆของพลังงานคือพลังงานศักดิ์และพลังงานกล

พลังงานศักดิ์ (Potential Energy)


รูปที่ 1 พลังงานศักดิ์มีอยู่ในสายธนู


                วัตถุอาจเก็บพลังงานไว้ในปริมาณต่างๆกันขึ้นกับตำแหน่งของมัน  ซึ่งเรียกว่าพลังงานศักดิ์ (Ep)  ตัวอย่างเช่น  การยืดหดสปริง  พลังงานศักดิ์สะสมไว้ในสปริงทำให้การยืดหดของสปริงสามารถทำให้เกิดงานได้  เมื่อคันธนูถูกง้างพลังงานศักดิ์ที่สะสมอยู่ในคันธนูทำให้เกิดงานต่อลูกศรที่พุ่งออกจากธนู
                พลังงานเคมีในเชื้อเพลิงก็เป็นพลังงานศักดิ์  เป็นพลังงานศักดิ์เนื่องจากเปลี่ยนตำแหน่งระดับอะตอม  เป็นการแลกเปลี่ยนอิเล็กตรอนระหว่างอะตอม  พลังงานศักดิ์ที่เราได้จากเชื้อเพลิง แบตเตอรี่  และอาหารทำให้เราสามารถยกวัตถุและตัวเราเองต้านกับแรงโน้มถ่วงของโลกได้
                พลังงานศักดิ์ที่ขึ้นอยู่กับตำแห่งของวัตถุเรียกว่า พลังงานศักดิ์โน้มถ่วง  น้ำบนเขื่อนมีพลังงานศักดิ์เท่ากับงานที่ใช้ในการยกน้ำต้านแรงโน้มถ่วงของโลกไปยังบนเขื่อน  งานที่ว่านี้มีค่าเท่ากับผลคูณของแรงกับระยะทางในการเคลื่อนที่  (W = Fs)
                ถ้าแรงที่ยกน้ำเท่ากับน้ำหนักของวัตถุ( mg)  ดังนั้นงานที่ทำในการยกวัตถุขึ้นสูง h ก็คือ mgh
พลังงานศักดิ์ = น้ำหนัก  ×  สูง
                จำไว้ว่าความสูงคือระยะทางระหว่างตำแหน่งของวัตถุถึงระดับอ้างอิง  เช่น พื้นสนาม พื้นห้อง  เป็นต้น  พลังงานศักดิ์ขึ้นอยู่เฉพาะกับค่าของ mg และ h เท่านั้นไม่ขึ้นอยู่กับวิธีการของการยกวัตถุ
                เมื่อปั้นจั่นตกลงมาจากที่สูงมีการเปลี่ยนแปลงพลังงานศักดิ์ไปเป็นพลังงานจลน์(พลังงานของการเคลื่อนที่)  ทำให้พลังงานศักดิ์ของปั้นจั่นที่พื้นมีพลังงานศักดิ์น้อยกวาพลังงานศักดิ์ของปั้นจั่นที่อยู่สูง

รูปที่ 2  a. พลังงานจลน์ของการผลักก้อนหินเปลี่ยนเป็นพลังงานศักดิ์  พลังงานศักดิ์มีค่าเท่ากันที่ระดับเดียวกันไม่ว่าจะยกหรือไถลหินขึ้นมา  b. เมื่อก้อนหินตกลงมาจากที่สูง  จะเปลี่ยนพลังงานศักดิ์เป็นกลังงานจลน์

พลังงานจลน์ (Kinetic Energy)
                ถ้าเราผลักวัตถุจะเห็นว่าวัตถุเคลื่อนที่  เมื่อวัตถุเคลื่อนที่มันก็สามารถทำงานได้  วัตถุมีพลังงานของการเคลื่อนที่เราเรียกว่าพลังงานจลน์  (Ekพลังงานจลน์ของวัตถุขึ้นอยู่กับมวลของวัตถุและอัตราเร็วของวัตถุ  พลังงานจลมีค่าเท่ากับผลคูณของมวลและอัตราเร็วกำลังสองทั้งหมดหารด้วย 2
พลังงานจลน์ =  (1/2)  ×  มวล  ×  อัตราเร็ว2

                    
เมื่อเราปาก้อนหินเราทำงานให้กับก้อนหินมีอัตราเร็วเริ่มต้นเมื่อหลุดออกจากมือของเรา ก้อนหินสามารถเคลื่อนที่ไปชนวัตถุอื่นแล้วผลักวัตถุนั้น ทำให้เกิดงานจากการชน พลังงานจลน์เกิดขึ้นจากการที่เราให้งานเพื่อที่จะเปลี่ยนแปลงวัตถุที่อยู่นิ่งไปเป็นวัตถุที่เคลื่อนที่ หรืองานที่ทำให้วัตถุเคลื่อนที่กลับมาอยู่นิ่ง

แรง  ×   ระยะทาง = พลังงานจลน์     
            
                หมายความว่าเมื่อมีงานเกิดขึ้นพลังงานย่อมเปลี่ยนแปลง
ทฤษฏีงานพลังงาน (Work-Energy Theorem)
                เมื่อเร่งอัตราเร็วของรถทำให้พลังงานจลน์ของรถเพิ่มขึ้นเนื่องมาจากงานที่กระทำต่อรถ  เมื่อรถแล่นช้าหมายความว่าต้องมีงานมาลดพลังงานจลน์เราเรียกว่า
งาน = ผลต่างของพลังงานจลน์

                งานเท่ากับความเปลี่ยนแปลงพลังงานจลน์  สมการข้างต้นคือทฤษฏีงานพลังงานนั่นเอง  งานในสมการนี้คืองานสุทธิซึ่งหมายความว่าเป็นงานที่เกิดจากแรงสุทธิ  เช่นถ้าเราผลักวัตถุเราต้องเอาแรงผลักของเราลบด้วยแรงเสียดทานได้แรงสุทธิแล้วจึงคิดงานจะได้งานสุทธิ  ในกรณีที่แรงเสียดทานเท่ากับแรงผลักพอดีจะได้ว่าไม่มีแรงสุทธิ ทำให้ไม่มีงานสุทธิ และไม่มีพลังงานจลน์นั่นเอง 
                ทฤษฏีงานพลังงานใช้กับกรณีรถลดความเร็วอย่างเช่นเวลารถเบรก  พื้นถนนต้องออกแรงเสียดทานกับรถทำให้เกิดงานที่ถนนทำกับรถ   งานที่ว่านี้เป็นผลคูณระหว่างแรงเสียดทานและระยะเบรก
                น่าแปลกใจว่าแรงเสียดทานที่เกิดขึ้นเท่ากันไม่ว่าจะเบรกช้าๆหรือเบรกเร็วๆ  เมื่อรถเบรกเปลี่ยนแรงเสียดทานไปเป็นความร้อน  นักขับชั้นเซียนสามารถตบเกียร์ต่ำเพื่อเบรกได้  แต่ระบบเบรกของรถสมัยใหม่ที่เรียกว่ารถไฮบริดก็สามารถตบเกียร์ต่ำอัตโนมัติเพื่อเบรก  จากนั้นเปลี่ยนพลังงานของการเบรกไปเป็นพลังงานไฟฟ้าสะสมไว้ในแบตเตอรี่  เพื่อเพิ่มพลังงานให้กับรถควบคู่กับการใช้พลังงานจากน้ำมัน

รูปที่ 3 การแกว่งของลูกตุ้มนาฬิกา

รูปที่ 4 ภาพจากกล้องอินฟาเรด สีเหลืองและส้มคือส่วนที่อุณหภูมิสูง  เมื่อเบรกพลังงานจากการเบรกเปลี่ยนเป็นพลังงานความร้อน



ขอขอบคุณภาพประกอบจาก
          Paul Hewitt,Conceptual Physics