3. งาน (Work)
• คำาว่างานในความหมายทั่วไป ถ้าพูดว่าทำางาน
หมายความว่า มีผู้ทำางาน มีการกระทำาและมีผล
งานเกิดขึ้น
• ในทางฟิสกส์ เราถือว่าจะเกิดงานขึ้นก็ต่อเมื่อมี
ิ
แรงมากระทำากับวัตถุและมีการเคลื่อนที่ของวัตถุ
F
ไปทิศทางเดียวกับทิศของแรง
s
3
4. การคำานวนหางาน
• งานเท่ากับผลคูณของแรงที่กระทำากับระยะทาง
F
s
W =FS
• งานมีหน่วยเป็น newton meter , N m
หน่วยนีมีชื่อเรียกว่า จูล (Joule,J)
้
• งาน 1 จูล คืองานที่ได้จากแรงขนาด 1 นิวตัน
กระทำาให้วัตถุเคลื่อนที่ไปเป็นระยะทาง 1 เมตร
4
9. วัตถุมวล m ตกอย่างอิสระเป็นระยะทาง s เกิดงานขึ้น
เท่าไร ใครเป็นคนทำางาน
กรณีการตกอย่างอิสระ แรงที่มา
กระทำาคือแรงโน้มถ่วงของโลก วัตถุจะ
ตกด้วยความเร่ง g
W=mg
s
9
10. หย่อนวัตถุมวล m ทีแขวนอยูลงไปด้วยความเร็วคงทีเป็น
่ ่ ่
ระยะทาง s เกิดงานขึ้นเท่าไร
หย่อนด้วยความเร็วคงที่ คนหย่อยต้อง
ออกแรง F ที่มีขนาดเท่ากับนำ้าหนัก
ของมวล m นั่นคือ F=mg
แต่ในกรณีนี้เวกเตอร์ของแรงกับเวก
เตอร์ของการขจัดทำามุม 180 องศา
s
10
12. งานกับกราฟระหว่างแรงกับระยะ
ทาง
แรง (N) •ออกแรงคงตัวขนาด F ทำาให้วัตถุ
มีการกระจัด s
F
•ถ้าเขียนกราฟระหว่างแรงกับการกร
พืนทีใต้กราฟมีค่าเท่ากับงาน
้ ่
W=Fs
s ระยะทาง (m)
12
13. ถ้าแรงไม่คงตัว แต่มีขนาดเพิ่มขึ้น
อย่ออกแรงที่มขนาดเพิ่มขึ้นสมำ่าเสมอ
•างสมำ่าเสมอี
แรง (N) จาก 0 ถึง F ทำาให้วัตถุมการกระจัด s
ี
•ถ้าเขียนกราฟระหว่างแรงกับการกระจัด
F
พื้นที่ใต้กราฟมีค่าเท่ากับงาน
แรงที่นำามาคิดเป็นแรงเฉลี่ย
W = (F+0) .s
2
s ระยะทาง (m)
13
14. ถ้าแรงทีกระทำามีขนาดไม่สมำ่าเสมอ ต้อง
่
ใช้แคลคูลสช่วย
ั
•แรงไม่คงตัวทำาให้วัตถุเคลือนที่ไปเป็นระยะ
่
F (N) •ขนาดของงานคือพื้นที่ใต้กราฟ
•แบ่งพื้นที่ใต้กราฟออกเป็นสี่เหลียมผืนผ้าเล
่
มีช่วงกว้าง s ที่เล็กพอที่จะกว่าวได้ว่าแรง
มีขนาดคงตัวตลอดช่วง s
ถ้ารวมงานแต่ละช่วงแคบๆ จาก i=0 ถึง i=n
ก็จะได้งานทั้งหมด
sf S(m)
14
15. ารู้ว่า แรง F มีการเปลี่ยนแปลงเป็นฟังก์ชั่นของตำาแหน่ง s อย่างไร
ค่าในสมการ แล้วอินติเกรตเพือรวมงานทีแรง F ทำาในช่วงจาก 0 ถ
่ ่
นกรณีททศทางของแรงและทิศของการกระจัดเปลี่ยนแปลงด้วยกัน
ี่ ิ
ละทิศของแรงไม่ขนานกับทิศของการกระจัดเสมอไป ต้องนำาความร
กเตอร์มาใช้ จะต้องเปลี่ยนจากการคูณธรรมดาเป็นการคูณแบบสเก
15
16. กำาลัง (Power)
• กำาลัง คือ งานทีทำาได้ในหนึ่งหน่วยเวลา
่
• คืออัตราการทำางาน ใช้สญลักษณ์ P P =
ั
W
• หน่วยเป็น จูล /วิน าที หรือ วัต ต์ ( Watt : Wt )
W
• กำาลังทีคิดจาก
่ P=
t เป็นค่าของกำาลังเฉลี่ย
• กำาลังในขณะใดขณะหนึงหาได้จาก
่
– ในช่วงเวลาสัน dt
dW้ ทำางานได้ dw
P=
– Power dt
uu v
P= นั้ d v
F .นคือกำาลังทีขณะใดๆ เท่ากับผลคูณสเกลาร์ข
s ่
เวกเตอร์ของแรงกับเวกเตอร์ของความเร็ว
dt
uv v
P = F .v
16
20. พลังงานจลน์ (Kinetic energy)
• พลังงานจลน์ไม่ขึ้นอยู่กบทิศทางของการเคลื่อนที่ แต่
ั
ขึ้นอยูกับขนาดของความเร็วยกกำาลังสอง
่
• พลังงานจลน์เป็นปริมาณสเกลาร์
• วัตถุมวล m เคลื่อนทีดวยความเร็ว v จะมีพลังงานจลน์
่ ้ E 2
1
= mv
k
2
Ek
• หน่วยของพลังงานจลน์คือ Kg m2 /s2
• แต่ Kg m /s2 คือหน่วยของ N
• ดังนั้น Kg m2 /s2 = N m = J
• นั่นคือหน่วยของพลังงานมีหน่วยเป็นจูล เช่นเดียวกับ
หน่วยของงาน 20