ใบความรู้เรื่องกำลังและตัวอย่าง

1. Jirupi@kku.ac.th
เรื่อง กาลัง (POWER)
ในหัวข้อเรื่องของกาลังเรามาเรียนรู้เรื่องกาลังกับ น้องไข่ตุ๋น กับพี่ไข่ต้มกันนะคะ ซึ่งใน
หัวข้อที่ผ่านมา นักเรียนได้เรียนรู้เกี่ยวกับงานในเชิงฟิสิกส์ ซึ่งจะเกี่ยวข้องกับแรงและ
การกระจัดที่เกิดงานในเชิงฟิสิกส์นั้นเป็นเป็นผลมาจากแรงที่กระทาต่อวัถตุ ใน
ชีวิตประจาวันนักเรียนจะพบการเกิดงานในเชิงกลศาสตร์ เช่น ในการลากวัตถุ การขน
ย้ายสิ่งของไปไว้บนที่สูง การเดิน การวิ่ง เป็นต้น
กาลังคือ อะไรนะ ใครจะอธิบายเราได้
บ้าง?
ไข่ต้ม: พี่ไข่ตุ้มพอจะรู้ไหมว่ากาลังคืออะไร ?
ไข่ต้ม : รู้สิ !!! กาลังก็คือ เวลาที่ใช้ในการทางาน ถ้าเราทางานได้เร็วก็แสดง
ว่าใช้กาลังมากและในทางกลับกัน ถ้าเราทางานได้ช้าแสดงว่าใช้กาลังน้อยไง
ครับน้องไข่ตุ๋น
พี่อยากให้น้องไข่ตุ๋นลองจินตนาการถึงรถสองคันนี้
ดูนะครับ (และสมมติว่ารถทั้งสองคันมีมวลเท่ากัน)
ใช่ครับหากให้รถทั้งสองคันขับแข่งกันขึ้นสู่ภูเขาสูงๆ อย่างดอยสุเทพ โดยเริ่มออกสตาร์ทพร้อมกัน
แล้วล่ะก็ รับรองได้ว่าเฟอร์รารีสีแดงคงจะขึ้นไปคอยอยู่บนยอดดอยโดยใช้เวลาน้อยกว่ารถคันสี
เขียวเป็นไหนๆ ถึงแม้ว่าสุดท้ายแล้วรถทั้งสองคันจะทางานเพื่อต้านแรงโน้มถ่วงของโลกได้ใน
ปริมาณที่เท่ากันก็ตาม (งานจะขึ้นอยู่กับความสูงของภูเขา) นั่นแปลว่านอกจากที่เราจะพูดถึงงาน
แล้ว ยังมีปริมาณที่น่าสนใจอีกนั่นก็คือ งานที่ทาได้ในช่วงเวลาหนึ่งๆ ซึ่งอัตราการทางานที่กล่าว
มานี้ก็คือปริมาณทางฟิสิกส์ที่เรียกว่า"กาลัง" นั่นเองครับไข่ตุ๋น
อืม รถสองคันมวลเท่ากัน
ไข่ตุ๋นพอจะเข้าใจแล้วคะว่ากาลังคืออะไร ขอบคุณ
พี่ไข่ต้มมากนะคะ
ครับ…เดี๋ยวพี่ยกตัวอย่างให้น้องไข่ตุ๋น เข้าใจเรื่อง
กาลังดียิ่งขึ้นอีกสักรื่องนะครับ ได้สิคะ ขอบคุณคะพี่ไข่ต้ม

2. Jirupi@kku.ac.th
เรามาทบทวนเรื่องกาลังกันอีกทีนะครับ
กาลัง คือ อัตราการทางาน มีหน่วยเป็น จูล/วินาที หรือ วัตต์
ถ้าให้ P = กาลัง มีหน่วยเป็น วัตต์
W = งาน มีหน่วยเป็น จูล
t = เวลา มีหน่วยเป็น วินาที
จากนิยาม จะได้ P = dt
dW
= dt
s.dF
= dt
ds.F
= F.v
 กาลังเฉลี่ย จะได้ Pav = t
W
= F.vav
กาลังขณะใดๆ P = dt
dW
= F.v
ยกตัวอย่าง เช่น กาลังม้า (horsepower, hp) คือ กาลังของม้า 1 ตัวหรืออัตราการทางานของม้า 1 ตัว เช่น เครื่องยนต์ 10 hp สามารถ
ทางานเท่ากับม้า 10 ตัว หนึ่งกาลังม้า คือ งาน 33,000 ฟุต-ปอนด์ต่อหนึ่งนาที (ft-lb/min)
ม้าเดิน 165 ft ในเวลา 1 นาที และยกน้าหนัก 200 lb ปริมาณงานที่ทาภายในเวลา 1 นาที คือ 33,000 ft-lb (165 ft * 200 lb)
ถ้าม้าทางานดังกล่าวภายในเวลา 2 นาที ดังนั้นงานที่ทาต่อเวลา 1 นาที จะเป็นครื่งหนึ่งของงานครั้งแรก หรือกาลังม้าเท่ากับ 1/2 hp
สูตรการคานวณหากาลังม้าคือ
เมื่อ L หมายถึง ความยาวเป็นฟุต (เป็นระยะที่ W กระทา)
W หมายถึง แรงเป็นปอนด์ (กระทาตลอดระยะความยาว L)
t หมายถึง เวลาเป็นนาที
หมายเหตุ กาลัง 1 กาลังม้า (HP) มีค่า 746 วัตต
Credit : http://www.rmutphysics.com/charud/exercise/energy/energy1/9-5.gif

3. Jirupi@kku.ac.th
เครื่องกลหรือเครื่องมือที่ใช้มีเครื่องยนต์หรือมอเตอร์ไฟฟ้าประกอบอยู่ มีตัวเลขแสดงกาลังของ
เครื่องกลหรือเครื่องใช้เหล่านี้เป็นวัตต์ หรือกิโลวัตต์ kW ส่วนเครื่องกลที่ไม่มีเครื่องยนต์หรือ
มอเตอร์ประกอบเช่น คาน รอก จะไม่มีการบอกกาลังของเครื่องกล
ผู้ผลิตจะบอกค่าของกาลังไว้ที่ตัวเครื่อง ส่วนเครื่องกลหรืออุปกรณ์ไฟฟ้าที่มีกาลังมากๆ
นอกจากจะบอกค่าของกาลังในหน่วยของกิโลวัตต์ ในบางครั้งอาจจะบอกเป็นกาลังม้า (Horse Power)
หรือ 1 กาลังม้า(HP) มีค่า 746 วัตต์ (watt) เช่น รถยนต์คันหนึ่งมีกาลังของเครื่องยนต์เท่ากับ 110
กาลังม้า
ตัวอย่างการคานวณเรื่อง กาลัง
เด็กคนหนึ่งดึงถังน้า 15 กิโลกรัม ขึ้นจากบ่อลึก 3 เมตร ภายในเวลา 6 วินาที ในการดึงถัง
น้านี้เด็กคนนั้นใช้กาลังเท่าใด ถ้าเด็กตักน้าได้ 6 ถัง ในเวลา 60 วินาที เขาใช้กาลังเฉลี่ยเท่าใด
(กาหนดให้ g = 10 m/s2
)
วิธีทา ในการดึงถังน้าแต่ละถังเด็กจะทางาน = mgh
= (15 kg)  (10 m/s2
)  (3 m)
= 450 J
กาลังที่เด็กใช้ = 450 J / 6 s = 75 W
ตอบ นั่นคือเด็กใช้กาลังเท่ากับ 75 วัตต์
เขาจะใช้กาลังเฉลี่ย = 6  (15 kg)  (10 m/s2
)  (3 m)  60 s
= 45 W
ตอบ ดังนั้นเขาจะใช้กาลังเฉลี่ยเท่ากับ 45 วัตต์