สรุปวิทย์ หน่วยที่ 3 เทอม 2

สรุปวทิ ย์ “ ม.2 “ หน่วยที่ 3 งานและพลงั งาน Kru pitsinee yodjit (K’ice)

งานและกำลงั +++++ งานในทางฟสิ กิ ส์ คืออะไร???? +++++ ผลคูณของแรงกับระยะทางที่วัตถุเคลื่อนที่ตามแนวแรง เกิดขึ้นเมื่อมีแรงกระทำต่อ วตั ถุ แลว้ ทำให้วตั ถมุ ีการเคลื่อนที่ไปในแนวเดยี วกับทศิ ทางของแรงหรอื มีการกระจัดตามแนว แรงนั้น มีค่ามากหรือน้อยขึ้นอยู่กับขนาดของแรงและขนาดของการกระจัดในแนวเดียวกับแรง เปน็ ปรมิ าณทางกายภาพทม่ี เี พียงขนาดไมม่ ที ศิ ทางงานจงึ เปน็ ปริมาณสเกลาร์ >>>>> งานหาไดจ้ ากอะไร??? <<<<< งานหาได้จากสตู ร W = Fs โดยที่ W คือ งาน มหี น่วยเปน็ นิวตนั เมตร (N m) หรอื จลู (J) F คือ ขนาดของแรงทก่ี ระทำตอ่ วัตถุ มีหน่วยเปน็ นวิ ตนั (N) S คอื ขนาดของการกระจัดตามแนวแรง มีหนว่ ยเป็น เมตร (m) การหางานในแนวดิ่ง เกดิ จากการเคล่ือนทขี่ องวตั ถลุ งในแนวดิ่งหรือการตกแบบอสิ ระ จะมีแรงโน้มถ่วงของโลกมากระทำต่อวัตถุที่มีมวล ทำให้เกิดงานเนื่องจากแรงโน้มถ่วงของโลก งานที่เกิดขึ้นในกรณีนี้จึงเท่ากับผลคูณระหว่างแรงเนื่องจากแรงโน้มถ่วงของโลกที่กระทำต่อ วัตถุกับความสูงที่วัตถุเคลื่อนที่ลมาในแนวดิ่ง เมื่อวัดจากตำแหน่งอ้างอิง สามารถคำนวณได้ จากสมการ W = mgh ----- กำลงั ----- กำลัง คือ อัตราการทำงานหรืองานที่ทำได้ในหนึ่งหน่วยเวลา โดยกำลัง เปน็ ปรมิ าณ สเกลาร์ สามารถคำนวณหากำลงั เฉลย่ี ไดจ้ ากสมการ P = W/t

เครอื่ งกลอยา่ งง่าย เป็นอุปกรณ์ที่สร้างขึ้นเพื่อช่วยผ่อนแรง หรืออำนวยความสะดวกในการ ทำงาน โดยเมื่อมีแรงพยายาม หรือแรงที่ให้กับเครื่องกลเพียงเล็กน้อย ก็สามารถ เอาชนะแรงต้านทานที่ได้รับจากเครื่องกล หรือแรงเนื่องจากน้ำหนักของวัตถุที่กระทำ ต่อเคร่ืองกลได้ โดยเคร่อื งกลอย่างงา่ ยเปน็ เครอื่ งกลทไ่ี มซ่ บั ซ้อน คาน กลไกการทำงานของคาน คาน เป็นเครื่องกลที่มีลักษณะเป็นท่อนยาว มีจุดหมุน (fulcrum) เพื่อทวีคูณแรงเชิงกล เช่น ค้อนงัด ตะปู กรรไกร ตะเกียบ จากสตู ร Es = Wh หรือ Es = mgh คานประเภทที่ 1 เป็นคานที่มีจุดหมุนอยู่ระหว่างแรงพยายาม (E) กับแรงต้านทาน (W) ระยะระหว่าง แรงพยายามกับจุดหมุนจะมากกว่าระยะระหว่างแรงต้านทานกับจุดหมุนคานประเภทนี้จึงช่วยผ่อนแรง เครื่องใช้ ทใี่ ชห้ ลกั ของคานอันดบั หน่งึ ได้แก่ ชะแลง กรรไกรตดั ผ้า แจว คมี ตัดลวด กรรไกรตดั เลบ็ คานประเภทที่ 2 เป็นคานที่มีแรงต้านทาน (W) อยู่ระหว่างจุดหมุนกับแรงพยายาม (E) ระยะระหว่าง แรงพยายามกับจุดหมุนจะมากกว่าระยะระหว่างแรงต้านทานกับจุดหมุนเช่นเดียวกับคานประเภทที่ 1 คาน ประเภทนจ้ี ึงช่วยผ่อนแรง เครื่องใช้ที่จัดเป็นคานอันดับที่ 2 ไดแ้ ก่ รถเขน็ ดิน ที่เปิดขวด ท่ีตดั กระดาษ คานประเภทที่ 3 เป็นคานที่มีแรงพยายาม (W) อยู่ระหว่างจุดหมุนกับแรงต้านทาน (E) ระยะระหว่าง แรงต้านทานกับจุดหมุนจะมากกว่าระยะระหว่างแรงพยายามกับจุดหมุนคานประเภทน้ีไม่ช่วยผ่อนแรง แต่ช่วย อำนวยความสะดวกในการทำงาน เครื่องใช้ที่จัดเป็นคานอันดับท่ี 3 ได้แก่แหนบ ตะเกียบ พลั่ว คีมคีบถ่าน ปากกา ไมก้ วาดดา้ มยาว

ล่มิ ล่มิ เป็นเครื่องกลทมี่ รี ูปร่างสามเหล่ียม นิยมใชต้ อกลงในเนือ้ วัตถุเพือ่ แยกวัตถุใหอ้ อก จากกัน นำมาประยุกต์ใชใ้ นชีวิตประจำวัน เชน่ ขวาน มดี ส้อม เมื่อออกแรงพยายาม E กระทำตอ่ ล่ิมให้เคล่ือนที่เข้าไปในเนื้อวัตถุเป็นระยะ H ทำให้วตั ถุแยกออกจาก กันเป็นระยะ L ซึ่งภายในเนื้อวัตถุจะมีแรงต้านทาน W โดยหลักการของงานสามารถนำมาอธิบายหลักการทำงาน ของลิ่มได้ ดงั น้ี EH = WL “ถ้าสนั ของลิม่ มคี วามกวา้ งมากกวา่ ความยาวของลม่ิ จะสง่ ผลอยา่ งไร” (แนวตอบ : เม่ือออกแรงกระทำ จะทำให้ขวานเจาะเข้าไปในเนอื้ วัตถตุ ้ืน สง่ ผลให้แยกวตั ถอุ อกจากกันได้ยาก) รอกเด่ยี ว รอกพวง เเรง รอกเด่ยี ว รอกเด่ยี ว เเบง่ ออกเปน็ 2 ประเภท คือ Es = Wh เเรง E = mg รอกเดี่ยวตายตัว เป็นรอกที่ตรึงติดอยู่กับที่ใช้เชือกหนึ่งเส้นพาดรอบล้อ โดยจะมีปลายข้างหนึ่งผูกตดิ กับวัตถุ ปลายอีกข้างหนึ่งใช้สำหรับดึง เมื่อดึงวัตถุขึ้นในแนวดิ่ง แรงที่ใช้ดึงจะมีค่าเท่ากับน้ำหนักของวัตถุ รอก เดีย่ วตายตัวไม่ช่วยผ่อนแรง แตส่ ามารถอำนวยความสะดวกในการทำงาน เชน่ การชกั ธงชาตขิ ึ้นสูย่ อดเสา รอกเดี่ยวเคลื่อนที่ เป็นรอกที่เคลื่อนที่ได้ขณะที่ใช้งาน วัตถุผูกติดกับตัวรอกใช้เชือกหนึ่งเส้นพาดรอบ ล้อโดยปลายข้างหนึ่งผูกติดกับเพดาน ปลายอีกข้างหนึ่งใช้สำหรับดึง เมื่อดึงวัตถุขึ้นในแนวดิ่ง แรงที่ใช้ดึงมีค่า เท่ากับคร่ึงหนึ่งของนำ้ หนักของวตั ถุ รอกเดย่ี วเคลือ่ นท่ีเปน็ เครื่องกลท่ีช่วยผ่อนแรง Es = Wh การไดเ้ ปรยี บเชงิ กล (M.A.) E = mg/2 หมายถงึ ปริมาณทไี่ ด้จากการเปรียบเทยี บระหวา่ ง แรงต้านทาน(W) กบั แรงพยายาม (E,F) M.A. ในทางปฏบิ ัต=ิ แรงตา้ นทาน (w) แรงพยายาม (E,F)

++++++++++++++++++++++++++++++++++ พน้ื เอยี ง ++++++++++++++++++++++++++++++++++ เปน็ เครอ่ื งกลทม่ี ลี กั ษณะเปน็ ทางลาด หรอื เปน็ ไมก้ ระดานยาว พน้ื ผวิ เรยี บ ใชพ้ าดบนท่ีสูงเพ่ือลากหรือ ผลักวัตถุที่มีน้ำหนกั มากขึ้นสู่ท่ีสูง หรือย้ายวัตถุจากที่สูงลงมาให้สะดวกขึ้น เช่น ทางลาดสำหรับผู้พิการ พื้นเอยี ง ที่พาดกับยานพาหนะ เมื่อออกแรงพยายาม E ผลักกล่องมวล m ให้เคลื่อนที่ไปบนพื้นเอียงยาว L ในขณะเดียวกันแรงโน้ม ถ่วงของโลก (g) จะดึงวัตถุให้ลงมาจากความสูง h โดยหลักการของงานสามารถนำมาอธิบายหลักการทำงานของ พ้ืนเอียงได้ ดงั น้ี งานท่ีให้กบั พน้ื เอียง = งานทีไ่ ด้จากพ้นื เอยี ง EL = Wh EL = mgh สกรู หรอื นอต เปน็ เคร่อื งกลที่มหี ลักการทำงานคล้ายกับพืน้ เอยี ง แตกตา่ งกนั ที่สกรจู ะเป็นตวั เคลอ่ื นท่ี แทนวตั ถุ นำมาใชส้ ำหรบั ยกวัตถุท่มี ีน้ำหนักมากขนึ้ สู่ทสี่ ูงได้ เม่ือออกแรงพยายาม E หมนุ สกรใู ห้เคลือ่ นทเ่ี ปน็ วงกลมด้วยรศั มี R ครบ 1 รอบ ทำใหย้ กวัตถุมวล m สงู ข้นึ เปน็ ระยะ h โดยหลักการของงานสามารถนำมาอธบิ ายหลักการทำงานของสกรไู ด้ ดงั น้ี งานที่ให้กบั สกรู = งานทีไ่ ดจ้ ากสกรู Ex2πR = Wh Ex× 2πR = mgh ลอ้ และเพลา เมอื่ ออกแรงพยายาม E ดึงเชอื กใหล้ ้อหมนุ 1 รอบ ด้วยรัศมี R ในขณะเดียวกนั เพลาจะหมนุ ดว้ ยรศั มี \"r\" ซง่ึ มีน้อยกว่ารศั มีของล้อ จะทำใหเ้ กดิ แรงหมนุ ทเี่ พลาดงึ วตั ถุหนัก W ขน้ึ โดยหลักการของงานสามารถนำมา อธบิ ายหลักการทำงานของสกรูได้ ดังน้ี งานทีใ่ หก้ บั ล้อ = งานทไ่ี ด้จากเพลา ER = Wr ER = mgr

----------------------------- พลงั งาน ----------------------------- พลังงานกลเป็นพลังงานที่อยู่ใกล้ตัวเรามาก ความสามารถที่อยู่ในตัวของวัตถุ ส่งผลให้วัตถุมีการ เปลี่ยนแปลงเกิดขึ้น เช่น เปลี่ยนสถานะ หรือเปลี่ยนสภาพการเคลื่อนที่ พลังงานไม่สามารถสร้างขึ้นมาใหม่ได้ แต่สามารถเปลีย่ นรปู ได้ เป็นพลังงานท่เี กีย่ วขอ้ งกับการเคล่อื นท่ีของวตั ถุ แบ่งออกเปน็ 2 ประเภท 1. พลังงานศักย์ 2. พลงั งานจลน์ พลงั งานจลน์ เป็นพลงั งานที่ถกู ครอบครองโดยวตั ถุทเ่ี คลือ่ นที่ เช่น การไหลของกระแสน้ำ รถกำลังแล่น กอ้ นหินทตี่ กจากทส่ี ูง พลังงานจลนจ์ ะมคี า่ มากหรอื นอ้ ยขนึ้ อยกู่ บั มวลและอตั ราเร็วของวตั ถุ ➸ วัตถุที่มี มวลเท่ากัน แต่เคลื่อนที่ด้วย อัตราเร็วต่างกัน วัตถุที่เคลื่อนที่ด้วยอัตราเร็วมากกว่า จะมี พลงั งานจลน์มากกว่า ➸ วัตถุที่มี มวลต่างกัน เคลื่อนที่ด้วย ความเร็วเท่ากัน จะมีพลังงานจลน์ต่างกัน โดยวัตถุที่มีมวลมากกว่า จะมพี ลังงานจลน์มากกวา่ พลงั งานศักย์ เปน็ พลังงานทส่ี ะสมในวัตถุซง่ึ ขน้ึ อยู่กับตำแหนง่ ของวตั ถุ แบ่งออกเป็น 2 ประเภท 1. พลังงานศกั ยโ์ น้มถ่วง 2. พลงั งานศกั ยย์ ดื หยนุ่ พลังงานศักย์โน้มถ่วง เป็นพลังงานที่สะสมอยู่ในวัตถุที่เกี่ยวข้องมวลและตำแหน่งของวัตถุ(อยู่สูง) เมื่อ เปรยี บเทียบกบั ตำแหนง่ อ้างอิงในสนามโนม้ ถ่วง เช่น นกบนิ อย่บู นทอ้ งฟา้ หรือก้อนหนิ บนภเู ขา พลังงานศักย์ยืดหยุ่น เป็นพลังงานศักย์รูปแบบหนึ่งที่สะสมอยู่ในวัตถุที่ยืดหยุ่นได้ เมื่อมีแรงมากระทำต่อ วตั ถุ ทำใหว้ ัตถุยืดออกหรือหดสนั้ ไปจากสภาพเดิม จากน้ันวัตถจุ ะกลับสสู่ ภาพเดมิ ได้ เช่น สปรงิ หนังยาง ➸ วัตถุมี มวลเท่ากัน แต่อยู่ สูงจากระดับอ้างอิงแตกต่างกัน จะมีพลังงานศักย์โน้มถ่วงแตกต่างกัน โดย วัตถุที่อย่สู งู จากระดบั อา้ งองิ มากกวา่ จะมีพลังงานศกั ยโ์ น้มถว่ งมากกวา่ ➸ วัตถุที่อยู่ สูงจากระดับอ้างอิงเท่ากัน แต่มี มวลต่างกัน วัตถุที่มีมวลมากกว่า จะมีพลังงานศักย์โน้มถ่วง มากกวา่ กฎการอนรุ ักษพ์ ลังงาน พลังงานเป็นสิง่ ที่ไม่สามารถสรา้ งขึ้นใหม่ และไม่สามารถทำใหส้ ญู หายหรือทำลายได้ แต่จะเกิดการเปล่ียน รูปพลังงานจากรูปหนึ่งไปเป็นอีกรูปหนึ่ง เช่น พลังงานศักย์โน้มถ่วงเปลี่ยนเป็นพลังงานจลน์ เช่น น้ำไหลลงมา จากภูเขาสงู พลังงานจลน์เปล่ยี นเป็นพลังงานไฟฟา้ เชน่ ผลิตกระแสไฟฟา้ จากพลังน้ำ