กฎการอนุรักษ์พลังงาน (law of conservation of energy) กล่าวว่า “พลังงานเป็นสิ่งที่ไม่สามารถสร้างขึ้นใหม่และไม่สามารถทำให้สูญหายหรือทำลายได้ แต่จะเกิดการเปลี่ยนรูปพลังงานจากรูปหนึ่งไปเป็นอีกรูปหนึ่ง” ซึ่งในชีวิตประจำวันเราสามารถนำความรู้เกี่ยวกับกฎการอนุรักษ์พลังงานไปใช้ประโยชน์มากมาย ซึ่งนักเรียนจะได้ศึกษาจากตัวอย่าง ต่อไปนี้ 1. การเปลี่ยนพลังงานศักย์โน้มถ่วงเป็นพลังงานจลน์ ตัวอย่างเช่น น้ำกักเก็บไว้ในเขื่อน จะมีพลังงานศักย์โน้มถ่วงสะสมอยู่ เมื่อปล่อยให้น้ำไหลจากเขื่อนไปหมุนกังหันจะมีการเปลี่ยนแปลงพลังงานศักย์ไปเป็นพลังงานจลน์เพื่อนำไปผลิตกระแสไฟฟ้า 2. การเปลี่ยนพลังงานแสงไปเป็นพลังงานเคมี ตัวอย่างเช่น กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช ซึ่งเปลี่ยนพลังงานแสงเป็นพลังงานเคมีในรูปสารอาหาร แล้วเก็บสะสมไว้ในเนื้อเยื่อ 3. การเปลี่ยนพลังงานเคมีเป็นพลังงานความร้อน ตัวอย่างเช่น การเผาไหม้เชื้อเพลิงที่มีพลังงานเคมีสะสมอยู่ จะได้พลังงานความร้อน เกิดขึ้น 4. การเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานความร้อน ตัวอย่างเช่น เตารีดที่มีขดลวดนิโครมเป็นส่วนประกอบ เมื่อได้รับกระแสไฟฟ้าจะทำให้มีพลังงานความร้อนเกิดขึ้น สรุปได้ว่า การเคลื่อนที่แบบเสรีของวัตถุภายใต้สนามโน้มถ่วงของโลกโดยไม่มีแรงภายนอกมากระทำ พลังงานกลของวัตถุ ณ
ตำแหน่งใดก็ตาม ย่อมมีค่าคงเดิมเสมอ เมื่อวัตถุตกลงพลังงานศักย์โน้มถ่วงจะลดลง ค่าที่ลดลงจะเปลี่ยนไปเป็นพลังงานจลน์ที่เพิ่มขึ้นทุกขณะ ถ้าเราขว้างวัตถุไปจากพื้นดินเป็นโพรเจกไทล์ ทุกๆ ช่วงที่วัตถุเคลื่อนที่ทั้งขาขึ้นและขาลง จะมีพลังงานกล คือ พลังงานศักย์โน้มถ่วงและพลังงานจลน์รวมกันทุกขณะจะคงตัวตลอดการเคลื่อนที่ ทั้งนี้การเคลื่อนที่ดังกล่าวเป็นการเคลื่อนที่ในสนามแรงโน้มถ่วงของโลกและในการเคลื่อนที่นี้แรงของสนามทำงานตลอดเวลาแต่ไม่ทำให้พลังงานกลเปลี่ยน สนามเช่น
สนามโน้มถ่วงนี้นับเป็นสนามอนุรักษ์ หรือแรงโน้มถ่วงนับเป็น แรงอนุรักษ์ คือเป็นสนามที่ทำให้พลังงานกลรวมอนุรักษ์ ต่อไปจะพบว่า สนามไฟฟ้าก็เป็นสนามอนุรักษ์เช่นกัน เราสามารถหาพลังงานกลรวมได้จากสมการ
แรงของสปริงโดยเฉพาะสปริงที่มีคุณภาพ เมื่อยืดหรือหดในขอบเขตของการยืดหยุ่นจะมีการสูญเสียพลังงานที่มีในตัวน้อยมาก จึงประมาณว่าแรงของสปริงเป็นแรงอนุรักษ์ได้ และสามารถมีพลังงานศักย์ได้ ตามปกติงานที่ไม่อนุรักษ์จะไม่สามารถคิดพลังงานศักย์ได้
ในกรณีของสปริงนั้น ถ้าสปริงถูกกดให้หดสั้น
พลังงานกลของสปริงขณะนั้นมีค่าเท่ากับพลังงานศักย์ยืดหยุ่นเพราะพลังงานจลน์ขณะนั้นมีค่าเป็นศูนย์ เมื่อปล่อยมือ สปริงจะดีดตัวกลับโดยพลังงานศักย์ยืดหยุ่นจะลดลงเปลี่ยนไปเป็นพลังงานจลน์ และเมื่อสปริงเคลื่อนที่กลับมาสู่ตำแหน่งสมดุล พลังงานจลน์จะมีค่ามากที่สุดในขณะที่พลังงานศักย์ยืดหยุ่นลดลงเป็นศูนย์ (ดังนั้นทุกขณะของการเคลื่อนที่พลังงานกลรวมจะมีค่าคงตัว)
จากที่กล่าวมาสรุปได้ว่า ในการเคลื่อนที่ของวัตถุภายใต้แรงโน้มถ่วงหรือแรงยืดหยุ่นของสปริง พลังงานกลของวัตถุมีค่าคงตัวเสมอ ซึ่งเป็นไปตาม กฎการอนุรักษ์พลังงานกล (law
of conservation of mechanical energy) ที่กล่าวว่า พลังงานกลรวมของวัตถุจะไม่สูญหาย แต่ อาจเปลี่ยนจากรูปหนึ่งไปเป็นอีกรูปหนึ่งได้
พลังงานไม่สูญหายไปไหน แต่สามารถเปลี่ยนรูปได้ ซึ่งกล่าวว่า ‘วัตถุเคลื่อนที่โดย ไม่มีแรงภายนอกมากระทำ พลังงานกลรวม [EK+EP] ของวัตถุเสมอ
Author: Tuemaster Admin
ทีมงานจากเว็บไซต์ติวกวดวิชาออนไลน์ที่ดีที่สุด !! สำหรับ การเรียนออนไลน์ ม.ปลาย (ม.4, ม.5, ม.6)
Alice1st 0% found this document useful (0 votes) 155 views 7 pages ข
_M.3-New © © All Rights Reserved PDF, TXT or read online from ScribdUploaded by
Description:
Original Title
Copyright
Available Formats
Share this document
Did you find this document useful?
Is this content inappropriate?
Report this Document
0% found this document useful (0 votes)
155 views7 pages
M.3-New
Original Title:
_M.3-New
Uploaded by
Alice1st
Description:
ข
Full description
จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี
ขบวนของรถไฟเหาะมีพลังงานจลน์สูงสุดเมื่อขบวนอยู่จุดต่ำสุดของราง เมื่อรถไฟเหาะเริ่มสูงขึ้น พลังงานจลน์จะเริ่มแปลงเป็นพลังงานศักย์โน้มถ่วง ผลรวมของพลังงานจลน์และพลังงานศักย์ในระบบยังคงที่ โดยไม่สนใจแรงเสียดทาน |
KE, Ek, or T |
จูล (J) |
Ek = 12mv2 Ek = Et + Er |
พลังงานจลน์ คือพลังงานที่เกิดกับวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่ เช่น รถยนต์กำลังแล่น เครื่องบินกำลังบิน พัดลมกำลังหมุน น้ำกำลังไหลหรือน้ำตกจากหน้าผา ธนูที่พุ่งออกจากคันศร จักรยานที่กำลังเคลื่อนที่ เป็นต้น จึงกล่าวได้ว่า พลังงานจลน์ล้วนเป็นพลังงานกลที่สามารถเปลี่ยนรูปกลับไปกลับมาได้
วัตถุที่กำลังเคลื่อนที่ล้วนมีพลังงานจลน์ทั้งสิ้น ปริมาณพลังงานจลน์ในวัตถุจะมีมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับมวลและความเร็วของวัตถุนั้น ถ้าวัตถุมีการเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงจะมีพลังงานจลน์มาก แต่ถ้าเคลื่อนที่เท่ากันวัตถุที่มีมวลมากกว่าจะมีพลังงานจลน์มากกว่า
เนื้อหา[แก้]
พลังงานจลน์ เป็นพลังงานที่สะสมอยู่ในวัตถุจากอัตราเร็วของวัตถุขึ้นอยู่กับการเคลื่อนที่ของวัตถุ ใช้สัญลักษณ์ Ek หาพลังงานจลน์ได้จากปริมาณงานที่ทำได้ทั้งหมด ของวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่ไปทำงานอย่างหนึ่ง จนกระทั่งวัตถุหยุดนิ่ง
จากนิยามเขียนเป็นสมการได้ว่า
หากมีแรง F กระทำต่อวัตถุ จนขนาดของความเร็วของวัตถุเปลี่ยนไป ทำให้พลังงานจลน์ของวัตถุเปลี่ยนไปจากเดิม พบว่างานที่แรงนั้นกระทำต่อวัตถุมีค่าเท่ากับพลังงานจลน์ของวัตถุที่เปลี่ยนไป หรือ W = Ek2-Ek1 เรียกคำกล่าวนี้ว่า หลักของงาน-พลังงานจลน์
พลังงานจลน์ของวัตถุขึ้นอยู่กับสองตัวแปร ได้แก่ มวล (m) และความเร็ว (v) ของวัตถุ ซึ่งสมการสำหรับคำนวณหาพลังงานจลน์ของวัตถุนั้น สามารถพิสูจน์ได้จาก สมการการเคลื่อนที่ของวัตถุซึ่งเคลื่อนที่แบบมีความเร่ง ดังนี้ เมื่อมีแรงภายนอกกระทำกับวัตถุ ทำให้วัตถุเคลื่อนที่แบบมีความเร่ง[1]
การหาค่าพลังงานจลน์[แก้]
สามารถหาค่าได้จากสูตรต่อไปนี้
เมื่อ
- Ek = พลังงานจลน์ มีหน่วยเป็นจูล (J)
- m = มวลของวัตถุ มีหน่วยเป็นกิโลกรัม (kg)
- v = อัตราเร็วของวัตถุ มีหน่วยเป็นเมตรต่อวินาที (m/s)
แต่ว่าพลังงานจลน์นี้จะน้อยลงไปเรื่อย ๆ หากพลังงานศักย์เพิ่มขึ้นเมื่อโยนวัตถุหนึ่ง วัตถุนั้นจะเริ่มเก็บพลังงานศักย์ไปเรื่อย ๆ แต่เมื่อวัตถุนั้นตกลงมาวัตถุมีการใช้พลังงานศักย์โดยเปลี่ยนรูปพลังงานศักย์เป็นพลังงานจลน์ในการตกลงมาของวัตถุ
พลังงานจลน์ของการหมุน[แก้]
ในการหมุนของวัตถุรูปแผ่นกลมรอบแกน ๆ ทุกส่วนของวัตถุย่อมเคลื่อนที่เป็นวงกลมวนรอบแกนหมุนด้วยความเร็วเชิงมุมค่าเดียวกัน แต่อัตราเร็วเชิงเส้นซึ่งอยู่ในแนวเส้นตั้งฉากกับรัศมีไม่เท่ากัน เพราะจะขึ้นกับระยะทางที่ส่วนนั้น ๆ ห่างจากแกนมุม
พลังงานจลน์มีวัตถุมวล (m) ที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว (v) จะมีพลังงานจลน์ สำหรับวัตถุที่มีการหมุน พิจารณาจากมวลย่อยที่ประกอบขึ้นเป็นวัตถุ แต่ละมวลย่อยมีการเคลื่อนที่ด้วยความเร็วต่าง ๆ กันขึ้นอยู่กับระยะทางที่มวลย่อยอยู่ห่างจากแกนหมุน นั่นคือแต่ละมวลมีพลังงานจลน์ต่างกัน พลังงานจลน์รวมของทุกมวลย่อยที่ประกอบขึ้นเป็นวัตถุนั้น จะเป็นพลังงานจลน์ของวัตถุเนื่องจากการหมุน
อ้างอิง[แก้]
- ↑ //www.gotoknow.org/posts/506853