ใบความรู้เรื่องงานและเกร็ดน่ารู้เรื่องงาน

1. Jirupi@kku.ac.th
เรื่อง งาน (WORK)
งานคืออะไร ?
ชีวิตคนเราเกี่ยวข้องกับสิ่งที่เราเรียกว่างานและพลังงานอยู่ตลอดเวลา
แต่ในวิชาฟิสิกส์นั้น คาว่า งานและพลังงาน ในลักษณะที่เฉพาะกว่า
ความหมายที่บุคคลทั่วไปๆ เข้าใจกัน ในเรื่องของงาน (WORK) : W ใน
ชีวิตประจาวันทากิจกรรมต่างๆมากมาย ทั้งกิจกรรมที่ต้องการใช้กาลัง
กล้ามเนื้อและไม่ใช้กล้ามเนื้อล้วนถือว่าเป็นการทางานในความหมาย
ทั่วไป แต่ในวิชาฟิสิกส์ งาน เกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อมีแรงมากระทากับวัตถุ
และมีการเคลื่อนที่ของวัถตุไปในทิศทางเดียวกับทิศของแรงที่มากระทา
นั้น ซึ่ง เรียยกอีกอย่างหนึ่งว่า “งานทางกลศาสตร์”
แสดงว่า ถ้าแรงตั้งฉากกับทิศทางการเคลื่อนที่หรือแรงนั้นไม่
สามารถทาให้วัตถุนั้นเปลี่ยนตาแหน่งไปจากเดิม แม้จะมีแรง
มากระทามากเพียงใดก็ตาม ถือว่าแรงนั้นไม่ได้ทาให้เกิดงาน
ทางกลศาสตร์ ใช่ไหมคะ?
งั้นเรามาดูกันว่าลักษณะการออกแรงที่ไม่ได้ทาให้เกิดงาน
ในทางฟิสิกส์และ การออกแรงที่ทาให้เกิดงานในทาง
ฟิสิกส์กลศาสตร์เป็นอย่างไรนะครับ จากภาพดังต่อไปนี้
ขอบคุณคะ

2. Jirupi@kku.ac.th
การออกแรงที่ไม่ทาให้เกิดงานในทางฟิสิกส์กลศาสตร์
แรง
ทิศการเคลื่อนที่
การออกแรงที่ทาให้เกิดงานในทางฟิสิกส์กลศาสตร์
แรง
ทิศการเคลื่อนที่
ดังนั้น งาน (Work) ในทางฟิสิกส์จึงหมายถึง ผลของการออกแรงกระทาต่อวัตถุแล้ว
ทาให้วัตถุเคลื่อนที่ไปตามแนวแรง (เกิดการกระจายแนวแรง) โดยปริมาณงานที่ทาจะ
ขึ้นกับขนาดและทิศทางของแรงและการกระจัดตามแนวแรงนั้น

3. Jirupi@kku.ac.th
สาระหน้ารู้กับพี่ แกะน้อย:
เราจะนิยมเขียนสมการหาค่างานในกรณีที่แรงที่มาให้เกิดงานที่ทิศทางเดียวกับทิศการเคลื่อนที่ของวัตถุ
หรือแรงที่ทาให้เกิดมุม 0 องศาส กับทฺสการเคลื่อนที่ของวัถตุ ได้ว่า
และงานของแรงที่มีทิศทางตรงข้ามกับทิศการเคลื่อนที่ของวัตถุหรือแรงที่ทาให้เกิดมุม 180 องศากับ
ทิศการเคลื่อนที่ของวัตถุได้ว่า
เนื่องจากแรงมีหน่วยเป็นนิวตัน การกระจัดมีหน่วยเป็นเมตร หน่วยของงานจึงเป็นนิวตัน – เมตร หรือ จูล
(Joule เขียนย่อว่า J) โดยมีความหมายว่า ถ้าแรงขนาด 1 นิวตันกระทาต่อวัตถุและทาให้วัตถุเคลื่อนที่ไปใน
ทิศเดียวกับแรงนั้นด้วยการกระจัด 1 เมตร จะทาให้เกิดงานเนื่องจากแรงดังกล่าวนี้เท่ากับ 1 จูลและงาน
จัดเป็นปริมาณสเกลลาร์
เจมส์ เพรสคอตต์ จูล (James Prescott Joule; 1818-1889)
นักวิทยาศาสตร์ซึ่งได้รับเกียรติให้ใช้ชื่อของเขาเป็นชื่อหน่วยของความร้อน ทั้งนี้จากผลงานการค้นพบ
ความสัมพันธ์ระหว่างพลังงานกลกับพลังงานความร้อน โดยใช้ห้องใต้ดินในบ้านของเขาเองเป็นห้องทดลอง
เจมส์ เพรสคอท จูล เกิดเมื่อวันที่ 24 ธันวาคม ปี ค.ศ. 1818 ที่เมืองซัลฟอร์ด ประเทศอังกฤษ บิดาเป็น
เจ้าของโรงต้มกลั่นสุรา เมื่อวัยเยาว์เขาศึกษาอยู่ที่บ้านกับพี่ชายคนโต โดยมีพี่สาวต่างมารดาเป็นคนสอน
เมื่อโตขึ้นบิดาได้ส่งไปศึกษาวิชาต่างๆโดยเฉพาะวิทยาศาสตร์กับจอห์น ดาลตัน นักวิทยาศาสตร์ที่มีชื่อเสียง
ในยุคนั้น จากการได้คลุกคลี และการได้รับคาแนะนาจากดาลตันและนาการนามาทดลองโดยตัวเอง ทาให้
จูลมีความสนใจในการวิจัยค้นคว้าทางวิทยาศาสตร์มากกว่าการต้มกลั่นสุรา ในปี ค.ศ. 1847 จูลพบว่า
พลังงานกลสามารถเปลี่ยนไปเป็นความร้อนได้ เมื่อเขาใช้ค้อนทุบที่ปลายท่อนเหล็กก็จะรู้สึกทันทีว่าร้อน ซึ่ง
เกิดจากการดูดพลังงานกลจากกล้ามเนื้อที่บังคับค้อนให้ทุบแล้วเปลี่ยนเป็นพลังงานความร้อน เขาทาการ
ทดลองหลายครั้งได้ผลสรุปว่า “สมมูลย์กลของความร้อน คือปริมาณของงานที่สิ้นเปลืองไปในการทาให้
เกิดความร้อนได้ 1 หน่วยพอดี”
จูลได้รับการยกย่องโดยใช้ชื่อของเขาเป็นชื่อหน่วยของความร้อนโดย 1 จูล= 4.2 แคลอรี่
เขาถึงแก่กรรมเมื่อวันที่ 10 ตุลาคม 1889 เมื่ออายุได้ 71 ปี jirupi@kku.ac.th
W= Fs
W= - Fs
เกร็ดน่ารู้

4. Jirupi@kku.ac.th
งาน (work) คือ ผลคูณของแรงกับการกระจัดที่อยู่ในแนวเดียวกัน เป็นปริมาณสเกลาร์
มีหน่วย เป็นจูลหรือนิวตัน-เมตร (J , N-m)
งานที่เกิดกับวัตถุที่ถูกกระทาด้วยแรงต่างๆ
กาหนดให้วัตถุมวล m ถูกกระทาด้วยแรง F เคลื่อนที่บนพื้นราบเกลี้ยงจาก A ไป B ได้
การกระจัดเท่ากับ s
ถ้า F และ s อยู่ในแนวเดียวกัน จะได้ W = F x s ……… (1)
ถ้า F และ s อยู่คนละแนวจะได้ W = (Fcos)s + (Fsin)0
W = Fscos ……….(2)
ถ้า  = 1800
แสดงว่าแรงกับการกระจัดมีทิศตรงข้ามกันส่วนใหญ่ได้แก่ งานเนื่องจาก
แรงเสียดทาน
W = fcos1800
หรือ W = -fs ……….(3)
แสดงว่า งานเนื่องจากแรงที่มีทิศตรงข้ามกับการขจัดจะต้องเป็นลบเสมอ
มาสรุปความหมายเรื่องงานกันอีกรอบนะครับ

5. Jirupi@kku.ac.th
สรุป งานเป็นปริมาณเวกเตอร์ จึงมีได้ทั้งบวกและลบ แยกการพิจารณาได้ดังนี้
1.งานเป็นบวก คืองานอันเนื่องจากแรงที่ทาให้วัตถุเคลื่อนที่ ส่วนใหญ่ ได้แก่ งานเนื่องจากแรง
ที่เราให้แก่วัตถุ
2.งานเป็นลบ คืองานอันเนื่องจากแรงต้านการเคลื่อนที่ของวัตถุ ได้แก่ งานเนื่องจากแรงเสียด
ทาน
วิธีการคานวณโจทย์เกี่ยวกับงาน แยกพิจารณาโจทย์เป็น 2 ลักษณะ คือ
1. งานเนื่องจากแรงไม่คงที่กระทาต่อวัตถุ แยกเป็น 2 แบบ
1.1.ถ้ามีแรงไม่คงที่แรงเดียวกระทากับวัตถุ จะได้งานมีค่าเท่ากับพื้นที่ใต้กราฟของแรงกับ
การขจัด
W = F x s = พื้นที่ใต้กราฟ Fs ………(4)
กาหนดให้ วัตถุมวล m อยู่บนพื้นเกลี้ยง ถูกกระทาด้วยแรง F ซึ่งไม่คงที่ดังกราฟ ให้
เคลื่อนที่จาก A ไป B ได้การขจัด d ต้องการหางานที่เกิดขึ้นกับวัตถุ
จากสูตร W = F x s = พ.ท.ใต้กราฟ Fs
จากรูป W =
2
1
x f x d =
2
fd
………(5)
มาเรียนรู้เคล็ดลับการทาโจทย์เรื่อง
งานกันนะครับ ซึ่งไม่ยากอย่างที่คิด

6. Jirupi@kku.ac.th
จากสูตร W = F scos = (พ.ท.ใต้กราฟ Fs)cos
จากรูป W = (
2
1
x f x d)cos =
2
fd
cos ………(6)
1.2 ถ้ามีแรงคงที่และไม่คงที่กระทากับวัตถุ จะได้งานที่เกิดขึ้นกับวัตถุมีค่าเท่ากับผลคูณของ
แรงลัพธ์กับการขจัด (W= Fs )โดยผลคูณของแรงไม่คงที่กับการขจัดคือ พ.ท.ใต้กราฟ F กับ s
กาหนดให้มวล m อยู่บนพื้นที่มีสัมประสิทธิ์ของความเสียดทาน  ถูกกระทาด้วยแรง F
ไม่คงที่เคลื่อนที่จาก A ไป B ได้การขจัด d ต้องการหางานที่เกิดขึ้นกับวัตถุ
เพราะว่า แรงเสียดทาน f = mg
ตรวจสอบว่าวัตถุเคลื่อนที่หรือไม่
ถ้าตอนเริ่มแรกแรง F1 < mg วัตถุจะไม่เคลื่อนที่
และถ้า F1 > mg วัตถุจะเคลื่อนที่ทันที
สมมติว่ากรณีนี้ F1 > mg
งานที่เกิดกับวัตถุ W =  Fx s
W = (F-f)s
= Fx s - fs
= (พ.ท.ใต้กราฟF,s) - fs
จากรูป W =
2
1
(F1 + F2)d - mgd
= (
2
FF 21 
)d - mgd

7. Jirupi@kku.ac.th
2. งานที่เกิดขึ้นกับวัตถุที่มีรูปร่างไม่แน่นอน งานที่ใช้ในการสูบน้า งานที่ใช้ดึงโซ่ การหา
งานในกรณีนี้หาได้จากสมการ W = Fs โดย s เท่ากับการขจัดซึ่งวัดจากจุด C.G ต้นที่วัตถุอยู่ไป
ยังจุด C.G ปลายที่วัตถุอยู่ โดยวัดตามแนวแรงกระทา
สิ่งที่ควรทราบ งานมีค่าเป็น บวก ลบ หรือ เป็นศูนย์ก็ได้ ขึ้นอยู่กับทิศของแรงที่กระทาต่อ
วัตถุ และทิศของการกระจัด
1. ถ้าแรงมีทิศไปทางเดียวกับการกระจัด งานมีค่าเป็นบวก (แทนค่าแรงเป็นบวก)
2. ถ้าแรงมีทิศตรงกันข้ามกับการกระจัด งานมีค่าเป็นลบ (แทนค่าแรงเป็นลบ)
3. ถ้าแรงมีทิศตั้งฉากกับการกระจัด งานมีค่าเป็นศูนย์
4. งาน 1 จูล หมายถึงงานที่เกิดจากแรงขนาด 1 นิวตัน กระทาต่อวัตถุ แล้วเคลื่อนที่ตาม
แนวแรงได้การกระจัด 1 เมตร
5. ในกรณีต่อไปนี้งานมีค่าเท่ากับศูนย์ หรือไม่เกิดงาน กรณีที่ 1 แรงและการกระจัดมีทิศตั้ง
ฉากกัน เช่น คนแบกสิ่งของแล้วเดินไปตามถนนราบ หรือวัตถุเคลื่อนที่เป็นแนวโค้งวงกลม
กรณีที่ 2 มีแรงกระทาต่อวัตถุแต่วัตถุไม่เคลื่อนที่ (การกระจัดเป็นศูนย์)