แรงและงาน หน่วยการเรียนรู้ที่ 5.1 (ตะลุยโจทย์) เล่ม 2

งานและพลงั งาน Slide PowerPoint_สอื่ ประกอบการสอน ฟสิ กิ ส์ เลม่ 2SlidePPT61-NEW หน่วยการเรยี นรทู้ ่ี 5 ช้ันมธั ยมศกึ ษาปที ่ี 4 กลุม่ สาระการเรียนรวู้ ทิ ยาศาสตร์ หนว่ ยการเรียนรู้ท่ี 6 หน่วยการเรียนร้ทู ่ี 7 Fy = F sin θ ทิศทางการเคลือ่ นทข่ี องวัตถุ F xf θ Fx = F cos θ xi ∆x = xf − xi

∆x 5.1หน่วยการเรยี นรู้ท่ี F แรงและงาน f ตวั ชี้วดั • วิเคราะห์ และคานวณงานของแรงคงตวั จากสมการและพื้นทใ่ี ต้กราฟความสมั พนั ธ์ระหวา่ งแรงกับตาแหน่ง รวมทง้ั อธบิ ายและคานวณกาลงั เฉลย่ี

งาน (work) ผลของการออกแรงกระทาต่อวตั ถุแลว้ ทาใหว้ ตั ถเุ คลอื่ นที่ไปตามแนวแรง งานเปน็ ปริมาณสเกลาร์ มีหน่วยเป็น นวิ ตนั เมตร (Nm) หรอื จูล (J) FF W = F∆x xi ∆x = xf − xi xf W คือ งาน มีหนว่ ยเปน็ จลู (J) F คือ ขนาดของแรงคงตวั ทีก่ ระทาตอ่ วตั ถุมหี นว่ ยเป็น นวิ ตนั (N) วตั ถถุ กู แรงกระทาทิศทางเดยี วกบั แนวการเคล่อื นท่ี ∆x คอื ขนาดของการกระจดั ตามแนวแรง มีหนว่ ยเปน็ เมตร (m)

∆x • งานที่เกดิ จากการออกแรงเข็นกล่องจะมคี า่ เปน็ บวก เพราะงานทีเ่ กดิ ขนึ้ เนอื่ งจากแรงทีม่ า F กระทาอยใู่ นแนวเดยี วกบั การเคลื่อนท่ีของวัตถุ และมีทิศทางเดียวกนั (θ = 0 ) f • งานทเ่ี กิดจากแรงเสยี ดทานระหวา่ งพ้ืนกบั กลอ่ งจะมคี ่าเปน็ ลบ เพราะงานที่เกดิ เนื่องจาก แรงท่ีมากระทาอยใู่ นแนวเดยี วกับการเคล่อื นทข่ี องวตั ถุ แต่มที ิศทางตรงกันข้าม (θ = 180 ) (ก) ออกแรงเขน็ กลอ่ งบนพ้ืนราบ • งานที่เกดิ จากการถือกลอ่ งเดนิ บนพื้นราบจะมีค่าเปน็ ศนู ย์หรือไมเ่ กดิ งาน เพราะงานทเ่ี กิด ∆x เนือ่ งจากแรงทมี่ ากระทาอย่ใู นทิศต้งั ฉากกับการเคลอื่ นที่ของวัตถุ (θ = 90 ) F mg (ข) ถือกลอ่ งเดินบนพน้ื ราบ แรงทท่ี ามมุ ตา่ ง ๆ กับแนวการเคล่ือนท่ี

งานของแรงทที่ ามมุ กบั แนวการเคลื่อนท่ี งานของแรงที่ทามุมกบั การเคลอื่ นท่ขี องวตั ถุ หาไดจ้ ากผลคณู ระหว่างขนาดของแรงองคป์ ระกอบในแนวการเคล่อื นที่ กบั ขนาดของการกระจดั ของวัตถทุ ีเ่ กิดขน้ึ ในชว่ งท่แี รงน้ีกระทา Fy = F sin θ ทิศทางการเคลื่อนทขี่ องวัตถุ W = F∆x cos θ F W คอื งานของแรงทกี่ ระทาตอ่ วัตถุ มหี น่วยเป็น จลู (J) θ F คอื ขนาดของแรงท่กี ระทาตอ่ วตั ถุ มีหน่วยเปน็ นิวตัน (N) Fx = F cos θ ∆x คือ ขนาดของการกระจดั ตามแนวแรง มหี นว่ ยเป็น เมตร (m) θ คือ มมุ ระหว่างแรงกับการกระจัด xi ∆x = xf − xi xf วตั ถุถูกแรงกระทาในทศิ ทามมุ θ กับแนวการเคล่ือนที่

เมอื่ มีงานท่เี กิดจากแรงลัพธท์ ีไ่ ม่เปน็ ศนู ย์มากระทาตอ่ วตั ถจุ ะทาให้พลงั งานจลนข์ องวัตถุเปลย่ี นไป uv uv FF FF ∆x ∆x พลงั งานจลนข์ องวตั ถจุ ะเพมิ่ ขนึ้ เม่ือมแี รงลัพธก์ ระทากบั วัตถุ พลังงานจลนข์ องวัตถจุ ะลดลงเม่อื มีแรงลพั ธ์กระทากับวตั ถุ ในทศิ ทางเดียวกบั การเคล่อื นท่ีของวัตถุ ในทิศทางตรงขา้ มกับการเคล่อื นที่ของวตั ถุ ดงั นนั้ พลังงานจลนท์ ี่เปล่ยี นไปสามารถคานวณหาได้จาก Wtot = ∆Ek Wtot คอื งานของแรงลัพธ์ทไ่ี ม่เปน็ ศนู ยม์ ากระทาตอ่ วตั ถุ มีหน่วยเป็น จูล (J) ∆Ek คือ พลงั งานจลน์ของวตั ถทุ เี่ ปลยี่ นไป มีหน่วยเปน็ จลู (J) สมการน้ี เรยี กวา่ ทฤษฎบี ทงาน-พลงั งาน (work-energy theorem) คือ งานลัพธท์ ่กี ระทาตอ่ วัตถุมีค่าเท่ากับการเปล่ียนแปลงพลงั งานจลน์ของวตั ถุ

กรณที ีม่ ีแรงกระทากับวัตถมุ ากกว่าหน่งึ แรง งานรวมท่ีเกดิ ขน้ึ กับวตั ถหุ าได้จาก Wtot = ΣW = (ΣF)∆x cos θ Wtot คือ งานรวมทั้งระบบ มหี นว่ ยเป็น จลู (J) ΣF คือ ขนาดแรงลัพธ์ตามทิศทางของการกระจัด มีหนว่ ยเป็น นวิ ตัน (N) ∆x คอื ขนาดของการกระจัด มหี น่วยเป็น เมตร (m) θ คือ มมุ ระหว่างการกระจดั กบั แรงลัพธ์ตามทศิ ทางของการกระจัด