งานและพลังงาน (Work and Energy).

งานนำเสนอเรื่อง: "งานและพลังงาน (Work and Energy)."— ใบสำเนางานนำเสนอ:

1 งานและพลังงาน (Work and Energy)

2 งาน (Work) งาน เท่ากับ ผลคูณระหว่างแรงกับการกระจัดในทิศตามแนวแรงที่วัตถุเคลื่อนที่ได้ หรือ เท่ากับผลคูณของการกระจัดกับองค์ประกอบของแรงที่มีทิศเดียวกับการกระจัด โดยที่งานเป็นปริมาณสเกลาร์ สัญลักษณ์ที่ใช้แทนปริมาณงาน W หน่วยของงานเป็นหน่วยของแรงคูณกับหน่วยของระยะทาง (ในระบบ SI หน่วยของงานเป็น นิวตัน เมตร (Nm) หรือ จูล (Joule, J))

3 เขียนในรูปผลคูณของปริมาณเวกเตอร์ ได้เป็น

4 งานรวมที่เกิดที่วัตถุ (W)
= =

5 Ex กล่องใบหนึ่งมวล 10 กิโลกรัม ถูกลากให้เคลื่อนที่บนพื้นด้วยแรง 50 นิวตันในทิศทำมุมกับแนวระดับ 37 องศา กล่องเคลื่อนที่ไปได้ระยะ 10 เมตรในแนวระดับ ถ้าหากสัมประสิทธิ์ความเสียดทานจลน์ระหว่างกล่องกับพื้นเป็น 0.5 จงหา ก. งานที่ทำโดยแรง 50 นิวตัน ข. งานที่ทำโดยแรงเสียดทาน ค. งานสุทธิที่เกิดกับกล่อง

6 งานของแรง F (WF ) = พื้นที่ใต้กราฟระหว่างแรง F และการกระจัด s

7 เมื่อแรง F ไม่คงที่

8 ในกรณี 3 มิติ

9 Ex จงหางานที่เกิดจากแรง ที่ทำให้วัตถุเบลี่ยนตำแหน่งจาก (1,2) ไปเป็นตำแหน่ง (4,3)

10 เป็นค่าคงที่ของสปริง (Spring Constant)
แรงจากสปริงนี้จะเป็นไปตาม กฎของฮุก ( Hooke ’s law) ซึ่งได้ความสัมพันธ์เป็น เมื่อ เป็นค่าคงที่ของสปริง (Spring Constant)

11 งานเนื่องจากแรงที่สปริงดึง

12 งานเนื่องจากแรงที่ดึงสปริง

13 พิจารณาในช่วงเวลาสั้นๆ
กำลัง (Power) กำลัง คือ อัตราการทำงาน หรือ งานที่ทำได้ในหนึ่งหน่วยเวลา มีหน่วยเป็น จูล/วินาที หรือ วัตต์ (Watt, W) ถ้าให้ เป็นงานที่ทำได้ในช่วงเวลา พิจารณาในช่วงเวลาสั้นๆ

14

15 พลังงานจลน์ (Kinetic energy)
ดังนั้น จะได้ว่า

16 ทฤษฎีบทงาน-พลังงาน (Work-Energy Theorem)
งานที่เกิดขึ้นกับวัตถุมีค่าเท่ากับการเปลี่ยนแปลงพลังงานจลน์ของวัตถุนั้น - งานเป็นบวกแสดงว่ามีแรงภายนอกมากระทำให้วัตถุมีความเร็วเพิ่มขึ้น ซึ่งงานเนื่องจากแรงนั้นจะเท่ากับพลังงานจลน์ของวัตถุที่เพิ่มขึ้น - งานเป็นลบแสดงว่ามีแรงภายนอกมากระทำในทิศทางต้านการเคลื่อนที่ให้วัตถุมีความเร็วลดลง หรือวัตถุเป็นผู้ออกแรงทำงานซึ่งพลังงานจลน์ที่หายไปมีค่าเท่ากับขนาดของงานที่กระทำโดยแรงต้านนั้นหรืองานที่วัตถุกระทำนั่นเอง

17 แรงออกเป็น 2 ประเภท - แรงอนุรักษ์ (Conservative forces) ได้แก่ แรงโน้มถ่วง แรงสปริง - แรงไม่อนุรักษ์ (Non-conservative forces) ได้แก่ แรงเสียดทาน การพิจารณาว่าแรงใดเป็นแรงอนุรักษ์หรือแรงไม่อนุรักษ์นั้น สามารถพิจารณาได้จากเงื่อนไขต่อไปนี้ - แรงใดเป็นแรงอนุรักษ์ ก็ต่อเมื่อผลรวมของงานทั้งหมดที่เกิดขึ้นจากแรง ดังกล่าวในเส้นทางการเคลื่อนที่ครบรอบมีค่าเป็นศูนย์ - แรงใดเป็นแรงอนุรักษ์ ก็ต่อเมื่องานที่เกิดขึ้นเนื่องจากแรงดังกล่าวในการ เคลื่อนที่ระหว่างจุดสองจุดใดๆ ไม่ขึ้นกับเส้นทาง กล่าวคือไม่ว่าวัตถุจะ เคลื่อนที่ในเส้นทางใดก็ตามระหว่างจุดสองจุดงานที่เกิดขึ้นจะมีค่าเท่ากัน เสมอ

18 พลังงานศักย์ ( Potential energy)
คือพลังงานเนื่องจากแรงอนุรักษ์

19 พลังงานศักย์โน้มถ่วง

20 พลังงานศักย์ยืดหยุ่น

21 หลักการอนุรักษ์พลังงานกล ( Conservation of mechanical energy)
“ กรณีระบบที่มีแต่ แรงอนุรักษ์ มากระทำในระบบพลังงานรวมทั้งหมด (พลังงานกล ) มีค่าคงที่ ” = ค่าคงที่

22 พลังงานของระบบที่มีแรงไม่อนุรักษ์มากระทำ
“ งานที่ทำโดยแรงไม่อนุรักษ์จะเท่ากับการเปลี่ยนแปลงพลังงานกล “ จาก และ

23

24

25 เครื่องกล (Machines) เครื่องกล เป็นอุปกรณ์ที่ช่วยให้ทำงานสะดวกขึ้นหรือง่ายขึ้น เครื่องกลพื้นฐานที่จัดเป็นเครื่องกลอย่างง่าย (Simple machines) มี 6 อย่างได้แก่ คาน ลิ้ม รอก พื้นเอียง สกรู และล้อกับเพลา งานที่ทำให้กับเครื่องกล = งานที่ได้รับจากเครื่องกล + งานที่สูญเสียไปกับแรงเสียดทาน

26 กำลังที่ได้รับจากเครื่องกล
กำลังที่ให้กับเครื่องกล ประสิทธิภาพของเครื่องกล =

27

28

29

30

31

32 THE END