งานและพลังงาน

งานกำลังและพลังงาน

งาน ค ว า ม ห ม า ย โ ด ย ทั่ ว ไ ป เ ป็ น ก า ร ก ร ะ ทำ กิ จ ก ร ร ม ห รื อ

(Work) สิ่ ง ใ ด ๆ เ พื่ อ ที่ จ ะ ไ ด้ รั บ ซึ่ ง ผ ล ต อ บ แ ท น เ ช่น
ก า ร ร ด น้ำ ต้ น ไ ม้ ก า ร เ ล่ น ฟุ ต บ อ ล ก า ร ว า ด ภ า พ ก า ร
ล้ า ง ร ถ ก า ร ล้ า ง จ า น
ควทาามงหวิมทายยาขศอางสงตาร์น

ผ ล จ า ก ก า ร ก ร ะ ทำ ข อ ง แ ร ง ต่ อ วั ต ถุ อ ย่ า ง ต่ อ เ นื่ อ ง แ ล ะ
ทำ ใ ห้ วั ต ถุ เ ค ลื่ อ น ที่ ต า ม แ น ว แ ร ง ก ร ะ ทำ แ ร ง ที่ ก ร ะ ทำ ต่ อ วั ต ถุ

แ ล้ ว ทำ ใ ห้ วั ต ถุ เ ค ลื่ อ น ที่ ไ ป ต า ม แ น ว ร า บ แ ส ด ง ว่ า เ กิ ด ง า น
ถ้ า เ ร า อ อ ก แ ร ง ก ร ะ ทำ ต่ อ วั ต ถุ แ ล้ ว วั ต ถุ ไ ม่ เ ค ลื่ อ น ที่ แ ส ด ง ว่ า

ไ ม่ เ กิ ด ง า น

ปริมาณของงานขึ้นอยู่กับ

ข น า ด ข อ ง แ ร ง ที่ ใ ช้

ร ะ ย ะ ท า ง ที่ วั ต ถุ เ ค ลื่ อ น ที่ ไ ป ต า ม ทิ ศ ท า ง ข อ ง แ น ว แ ร ง

ทิ ศ ท า ง ก า ร เ ค ลื่ อ น ที่ ข อ ง วั ต ถุ ต า ม แ น ว แ ร ง

กรณีที่ไม่เกิดงานหรืองานเป็นศูนย์

มี แ ร ง ม า ก ร ะ ทํ า แ ต่ วั ต ถุ ไ ม่ เ ค ลื่ อ น ที่

มี แ ร ง ม า ก ร ะ ทํ า แ ต่ มี ทิ ศ ท า ง ตั้ ง ฉ า ก กั บ ทิ ศ ก า ร เ ค ลื่ อ น ที่

พิจารณาแรงที่กระทำกับวัตถุ
และการเคลื่อนที่ของวัตถุ

ไม่เกิดงาน

คนผลักตู้แต่ตู้ไม่ขยับ

พิจารณาแรงที่กระทำกับวัตถุ
และการเคลื่อนที่ของวัตถุ

เกิดงาน

คนผลักกล่องให้เคลื่อนที่

พิจารณาแรงที่กระทำกับวัตถุ
และการเคลื่อนที่ของวัตถุ

เกิดงาน

ลูกมะพร้าวตกลงสู่พื้น

พิจารณาแรงที่กระทำกับวัตถุ
และการเคลื่อนที่ของวัตถุ

ไม่เกิดงาน

คนแบกของเดินในที่ราบ

การหาค่าปริมาณงานสามารถคำนวณได้
จาก สูตร

งาน = แรง X ระยะทางที่วัตถุเคลื่อนที่ตามทิศทางของแนวแรง

เขียนเป็นสมการจะได้ W = F x S

เมื่อ W คือ งาน มีหน่วยเป็น นิวตัน-เมตร หรือ จูล (J)
F คือ แรง มีหน่วยเป็น นิวตัน (N)
S คือ ระยะทาง มีหน่วยเป็น เมตร (m)

ตัวอย่าง

เด็กชายมิค ผลักก้อนหินให้เคลื่อนที่ไปตามพื้นด้วย
แรง 20 นิวตัน ก้อนหินเคลื่อนที่ไปตามแนวแรง
เป็นระยะทาง 3 เมตร จะมีงานเกิดขึ้นเท่าไหร่

วิธีทำ

โจทย์ถาม งานที่เกิดจากการผลักก้อนหินของเด็กชายมิค
โจทย์บอก เด็กชายมิค ผลักก้อนหินให้เคลื่อนที่ไปตามพื้น
ด้วยแรง 20 นิวตัน
จากสูตร งาน = แรง x ระยะทางที่วัตถุเคลื่อนที่ได้ตามทิศทางของแนวแรง
แทนค่าด้วยตัวเลขตามสูตร งาน= 20N x 3m

งาน= 60N.m
ตอบ งานที่เกิดจากการผลักก้อนหินของเด็กชายมิค มีค่า

เท่ากับ 60 นิวตันเมตร

กำลัง (Power) เ ขี ย น เ ป็ น ส ม ก า ร ไ ด้
ดั ง นี้
โดยทั่วไปการเปรียบเทียบสมรรถภาพ
ของเครื่องยนต์หรือความสามารถใน

การทำงานของคนเรา
หรือเครื่องจักรจะไม่สามารถพิจารณาได้
โดยตรงจากงานที่ทำได้แต่พิจารณาได้
จากงานที่ทำได้ในหนึ่งหน่วย เวลาซึ่ง
เรียกทั่วๆไปว่า

“กำลัง (Power)”
ถ้ามีแรงภายนอกกระทำกับวัตถุในช่วง
เวลาหนึ่ง และทำให้เกิด งานเรา สามารถ

หากำลังในช่วงเวลาดังกล่าว

เมื่อ W คือ งาน มีหน่วยเป็น นิวตัน-เมตร หรือ จูล (J)
t คือ เวลาที่ใช้ในการทำงาน มีหน่วยเป็นวินาที (s)

P คือ กำลัง ระยะทาง มีหน่วยเป็น จูลต่อวินาที (J/s)
หรือ วัตต์ (W)

นอกจากนี้ หน่วยของกำลัง ที่นิยมใช้ในเครื่องจักรกล เ ขี ย น เ ป็ น ส ม ก า ร ไ ด้
เครื่องยนต์ได้แก่ กำลังม้า ดั ง นี้

1 แรงม้า = 745.7 watt (หรือประมาณ 746 วัตต์

ตัวอย่าง

เครื่องจักรเครื่องหนึ่งทำงานได้ 2,000 จูล ในเวลา
10 วินาที กำลังของเครื่องจักรเครื่องนี้มีค่าเท่าใด

โจทย์ถาม กำลังของเครื่องจักรเครื่องนี้
โจทย์บอก เครื่องจักรเครื่องหนึ่งทำงานได้ 2,000 จูล

จากสูตร ในเวลา 10 วินาที

แทนค่าด้วยตัวเลขตามกำลังสูตร

กำลัง = 200J/S
ตอบ กำลังของเครื่องจักรเครื่องนี้มีค่าเท่ากับ 200 จูลต่อวินาที

หรือเท่ากับ 200 วัตต์

ตัวอย่าง

เด็กชายไมค์ยกของมวล 20 กิโลกรัม จากพื้นราบขึ้น
วางบนโต๊ะสูง 2 เมตร ถ้าในการยกมวล

ครั้งนี้ใช้เวลาทั้งสิ้น 5 วินาที จงหากำลังที่เด็กชายไมค์
ใช้ในครั้งนี้

โจทย์ถาม กำลังที่เด็กชายไมค์ใช้ยกของ
โจทย์บอก
เด็กชายไมค์ยกของมวล 20 กิโลกรัม
จากสูตร (คิดเป็นน้ำหนัก 200 นิวตัน)

จากพื้นราบขึ้นวางบนโต๊ะสูง 2 เมตร

ใช้เวลาทั้งสิ้น 5 วินาที

แทนค่าด้วยตัวเลขตามกำลังสูตร

กำลัง = 80J/S
ตอบ กำลังที่เด็กชายไมค์ใช้ยกของ มีค่าเท่ากับ 80 จูลต่อวินาที

หรือเท่ากับ 80 วัตต์

ชายคนหนึ่ง ออกแรง100 นิวตัน ผลักตู้
เสื้อผ้าแต่ตู้เสื้อผ้าไม่มีการขยับเขยื้อน

ชายคนนี้ทำงานได้กี่จูล

ผลักวัตถุด้วยแรง 3 นิวตัน ในแนว
ขนานกับพื้น ทำให้วัตถุเคลื่อนที่ไปตาม

พื้นราบเป็นระยะทาง 12 เมตร
จะเกิดงานเนื่องจากการผลักวัตถุเท่าใด

เด็กชายเอ็มยกประเป๋าด้วยแรง 150 นิวตัน
เดินขึ้นบันได 10 ขั้นสูงขั้นละ 20 เซนติเมตร

เด็กชายเอ็มทำงานได้กี่จูล

เด็กชายเอ ลากกระสอบทรายด้วยแรง 500 นิวตัน
ลากไปตามพื้นได้ไกล 5 เมตร จงหางานที่เขาทำได้

งานจากการลากวัตถุก้อนหนึ่งมีค่า 1,000 จูล
ถ้าเด็กชายดำลากวัตถุไปเป็นระยะทาง 50 เมตร

จงหาแรงที่เขาทำกับวัตถุ

เด็กชายอาร์ท ดึงถังน้ำหนัก 50 นิวตัน ขึ้นจากบ่อน้ำ
ลึก 10 เมตร ด้วยเวลา 5 วินาที เด็กชายอาร์ท
มีกำลังเท่าใด

ชายคนหนึ่งวิ่งขึ้นบันไดในเวลา 2 วินาที ได้งาน
1,000 จูล ชายคนนี้ใช้กำลังในการวิ่งไป เท่าไร

ปั้ นจั่นยกน้ำหนัก 7,000 นิวตัน ขึ้นจากพื้นสูง 6 เมตร
ในเวลา 5 วินาที จงหางานและกำลังของปั้ นจั่น

รถอีแต๋น ออกแรง 5,000 นิวตัน ในการลากข้าวเปลือก
ในนำไปตามถนนเป็นระยะทาง 900 เมตร เพื่อนำไป
ตากที่ลานตากข้าวเปลือก โดยใช้เวลาทั้งสิ้น 10 นาที
จงหากำลังของรถอีแต๋น

นายดำทำงานได้ 200 จูล ในเวลา 2 วินาที และนายแดง
ทำงานได้160 จูล ในเวลา 4 วินาที
ใครมีกำลังมากกว่ากัน

เฉลย

เฉลย

เฉลย

เฉลย

เฉลย

เฉลย

เฉลย

เฉลย

เฉลย

เฉลย