30202 2 5 .4
หน่วยการเรียนรู้ที่ ตัวชี้วัด งานและพลังงาน • วิเคราะห์ และค านวณงานของแรงคงตัวจากสมการและพื้นที่ใต้กราฟความสัมพันธ์ระหว่างแรงกับต าแหน่ง รวมทั้งอธิบาย และค านวณก าลังเฉลี่ย • อธิบายและค านวณพลังงานจลน์ พลังงานศักย์ พลังงานกล ทดลองหาความสัมพันธ์ระหว่างงานกับพลังงานจลน์ ความสัมพันธ์ระหว่างงานกับพลังงานศักย์โน้มถ่วงความสัมพันธ์ระหว่างขนาดของแรงที่ใช้ดึงสปริงกับระยะที่สปริงยืดออก และความสัมพันธ์ ระหว่างงานกับพลังงานศักย์ยืดหยุ่น รวมทั้งอธิบายความสัมพันธ์ระหว่างงานของแรงลัพธ์และพลังงาน จลน์ และค านวณงานที่เกิดขึ้นจากแรงลัพธ์ • อธิบายกฎการอนุรักษ์พลังงานกล รวมทั้งวิเคราะห์ และค านวณปริมาณต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ของวัตถุใน สถานการณ์ต่าง ๆ โดยใช้กฎการอนุรักษ์พลังงานกล • อธิบายการท างาน ประสิทธิภาพและการได้เปรียบเชิงกลของเครื่องกลอย่างง่ายบางชนิด โดยใช้ความรู้เรื่องงานและสมดุลกล รวมทั้งค านวณประสิทธิภาพและการได้เปรียบเชิงกล 5
งาน (work) ผลของการออกแรงกระท าต่อวัตถุแล้วท าให้วัตถุเคลื่อนที่ไปตามแนวแรง งานเป็นปริมาณสเกลาร์มีหน่วยเป็น นิวตัน เมตร (Nm) หรือ จูล (J) วัตถุถูกแรงกระท าทิศทางเดียวกับแนวการเคลื่อนที่ W = F∆x W คือ งาน มีหน่วยเป็น จูล (J) F คือ ขนาดของแรงคงตัวที่กระท าต่อวัตถุ มีหน่วยเป็น นิวตัน (N) ∆x คือ ขนาดของการกระจัดตามแนวแรง มีหน่วยเป็น เมตร (m) ∆x = xf − xi xi xf F F
งานของแรงที่ท ามุมกับการเคลื่อนที่ของวัตถุ หาได้จากผลคูณระหว่างขนาดของแรงองค์ประกอบในแนว การเคลื่อนที่กับขนาดของการกระจัดของวัตถุที่เกิดขึ้นในช่วงที่แรงนี้กระท า งานของแรงที่ท ามุม กับแนวการเคลื่อนที่ วัตถุถูกแรงกระท าในทิศท ามุม θ กับแนวการเคลื่อนที่ W = F∆x cos θ W คือ งานของแรงที่กระท าต่อวัตถุ มีหน่วยเป็น จูล (J) F คือ ขนาดของแรงที่กระท าต่อวัตถุ มีหน่วยเป็น นิวตัน (N) ∆x คือ ขนาดของการกระจัดตามแนวแรง มีหน่วยเป็น เมตร (m) θ คือ มุมระหว่างแรงกับการกระจัด ∆x = xf − xi xi xf ทิศทางการเคลื่อนที่ของวัตถุ Fy = F sin θ Fx = F cos θ θ F
(ก) ออกแรงเข็นกล่องบนพื้นราบ (ข) ถือกล่องเดินบนพื้นราบ แรงที่ท ามุมต่าง ๆ กับแนวการเคลื่อนที่ • งานที่เกิดจากการออกแรงเข็นกล่องจะมีค่าเป็นบวก เพราะงานที่ เกิดขึ้นเนื่องจากแรงที่มากระท าอยู่ในแนวเดียวกับการเคลื่อนที่ของ วัตถุ และมีทิศทางเดียวกัน (θ = 0 ) ∆x F f ∆x F mg • งานที่เกิดจากแรงเสียดทานระหว่างพื้นกับกล่องจะมีค่าเป็นลบ เพราะงานที่เกิดเนื่องจากแรงที่มากระท าอยู่ในแนวเดียวกับการ เคลื่อนที่ของวัตถุ แต่มีทิศทางตรงกันข้าม (θ = 180 ) • งานที่เกิดจากการถือกล่องเดินบนพื้นราบจะมีค่าเป็น ศูนย์หรือไม่เกิดงาน เพราะงานที่เกิดเนื่องจากแรง ที่มากระท าอยู่ในทิศตั้งฉากกับการเคลื่อนที่ของวัตถุ (θ = 90 )
กรณีที่มีแรงกระท ากับวัตถุมากกว่าหนึ่งแรง งานรวมที่เกิดขึ้นกับวัตถุหาได้จาก Wtot = ΣW = (ΣF)∆x cos θ Wtot คือ งานรวมทั้งระบบ มีหน่วยเป็น จูล (J) θ คือ มุมระหว่างการกระจัดกับแรงลัพธ์ตามทิศทางของการกระจัด ΣF คือ ขนาดแรงลัพธ์ตามทิศทางของการกระจัด มีหน่วยเป็น นิวตัน (N) ∆x คือ ขนาดของการกระจัด มีหน่วยเป็น เมตร (m)
การหางานจากพื้นที่ใต้กราฟ
โดยพลังงานจลน์ของวัตถุใดๆ มีค่าขึ้นกับมวล และอัตราเร็วของวัตถุ เนื่องจากปริมาณงานที่ท าได้ทั้งหมดจะเท่ากับพลังงานจลน์ (Wtot = Ek) พลังงานจลน์ (kinetic energy) เมื่อมีแรงกระท าต่อวัตถุแล้ววัตถุเกิดการเคลื่อนที่ วัตถุนั้นจะมีพลังงานแฝงอยู่ เรียกว่า พลังงานจลน์ Ek = 1 2 mv2 Ek คือ พลังงานจลน์ มีหน่วยเป็น จูล (J) m คือ มวลของวัตถุ มีหน่วยเป็น กิโลกรัม (kg) v คือ อัตราเร็วของวัตถุ มีหน่วยเป็น เมตรต่อวินาที (m/s) จึงค านวณหาพลังงานจลน์ได้ดังสมการ
เมื่อมีงานที่เกิดจากแรงลัพธ์ที่ไม่เป็นศูนย์มากระท าต่อวัตถุจะท าให้พลังงานจลน์ของวัตถุเปลี่ยนไป พลังงานจลน์ของวัตถุจะเพิ่มขึ้นเมื่อมีแรงลัพธ์กระท ากับวัตถุ ในทิศทางเดียวกับการเคลื่อนที่ของวัตถุ พลังงานจลน์ของวัตถุจะลดลงเมื่อมีแรงลัพธ์กระท ากับวัตถุ ในทิศทางตรงข้ามกับการเคลื่อนที่ของวัตถุ สมการนี้ เรียกว่า ทฤษฎีบทงาน-พลังงาน (work-energy theorem) คือ งานลัพธ์ที่กระท าต่อวัตถุมีค่าเท่ากับการเปลี่ยนแปลงพลังงานจลน์ของวัตถุ ดังนั้น พลังงานจลน์ที่เปลี่ยนไปสามารถค านวณหาได้จาก Wtot = ∆Ek ∆E พลังงานจลน์ของวัตถุที่เปลี่ยนไป k คือ มีหน่วยเป็น จูล (J) Wtot คือ งานของแรงลัพธ์ที่ไม่เป็นศูนย์มากระท าต่อวัตถุมีหน่วยเป็น จูล (J) ∆x F F u v ∆x F F u v
พลังงานศักย์ (potential energy) พลังงานที่สะสมอยู่ในวัตถุอันเนื่องมาจากต าแหน่งของวัตถุ ประกอบด้วย พลังงานศักย์โน้มถ่วง (gravitational potential energy) พลังงานศักย์ยืดหยุ่น (elastic potential energy) เป็นพลังงานที่สะสมในวัตถุเนื่องจากแรงโน้มถ่วงของโลก โดยวัตถุอยู่ห่างจากต าแหน่งอ้างอิงตามแนวดิ่ง เป็นพลังงานที่สะสมอยู่ในวัตถุที่มีความยืดหยุ่นสามารถคืนรูปได้ ขณะที่โดนดึงให้ยืดออกหรืออัดให้หดเข้าจากสภาพปกติ Ep = mgh m คือ มวลของวัตถุ มีหน่วยเป็น กิโลกรัม (kg) Eps = 1 2 kx 2 Ep คือ พลังงานศักย์โน้มถ่วง มีหน่วยเป็น จูล (J) h คือ ความสูงที่วัดจากต าแหน่งอ้างอิง มีหน่วยเป็น เมตร (m) g คือ ความเร่งโน้มถ่วงของโลก มีหน่วยเป็น เมตรต่อวินาที2 (m/s 2 ) Eps คือ พลังงานศักย์ยืดหยุ่น มีหน่วยเป็น จูล (J) k คือ ค่าคงตัวสปริง มีหน่วยเป็น นิวตันต่อเมตร (N/m) x คือ ระยะยืดหรือหดของสปริงจากต าแหน่งสมดุล มีหน่วยเป็น เมตร (m)
พลังงานศักย์โน้มถ่วง (gravitational potential energy) Ep = mgh m คือ มวลของวัตถุ มีหน่วยเป็น กิโลกรัม (kg) Ep คือ พลังงานศักย์โน้มถ่วง มีหน่วยเป็น จูล (J) h คือ ความสูงที่วัดจากต าแหน่งอ้างอิง มีหน่วยเป็น เมตร (m) g คือ ความเร่งโน้มถ่วงของโลก มีหน่วยเป็น เมตรต่อวินาที2 (m/s 2 ) เป็นพลังงานที่สะสมในวัตถุเนื่องจากแรงโน้มถ่วงของโลก โดยวัตถุอยู่ห่างจากต าแหน่งอ้างอิงตามแนวดิ่ง g
พลังงานศักย์ยืดหยุ่น (elastic potential energy) Eps = 1 2 kx 2 Eps คือ พลังงานศักย์ยืดหยุ่น มีหน่วยเป็น จูล (J) k คือ ค่าคงตัวสปริง มีหน่วยเป็น นิวตันต่อเมตร (N/m) x คือ ระยะยืดหรือหดของสปริงจากต าแหน่งสมดุล มีหน่วยเป็น เมตร (m) เป็นพลังงานที่สะสมอยู่ในวัตถุที่มีความยืดหยุ่นสามารถคืนรูปได้ขณะที่โดนดึงให้ยืดออกหรืออัดให้หดเข้าจากสภาพปกติ สปริงถูกดึงออกด้วยแรง F x F พื้น พื้น ต าแหน่งสมดุล (x=0)
กฎการอนุรักษ์พลังงานกล (law of conservation of energy) กฎการอนุรักษ์พลังงานกล เป็นกฎที่กล่าวถึงการคงตัวของพลังงานโดยกล่าวว่า พลังงานรวมของวัตถุหรือระบบจะไม่สูญหาย แต่จะเปลี่ยนรูปพลังงานจากพลังงานรูปหนึ่งไปเป็นพลังงานอีกรูปหนึ่ง E = Ek + Ep พลังงานจลน์และพลังงานศักย์ขณะก้อนหินตกอย่างอิสระจากหน้าผาสูง v = 0 h0 h1 h2 Ep = 0, Ek = 1 2 mv 2 v = v1 v = v2 ต าแหน่งอ้างอิง Ep = mgh, Ek = 0 โดยพลังงานกล (mechanical energy) คือ ผลรวมของพลังงานจลน์และพลังงานศักย์ของวัตถุ ซึ่งเขียนในรูปสมการได้เป็น
การเคลื่อนที่แบบวงกลมในระนาบดิ่ง ตัวอย่างการประยุกต์ กฎการอนุรักษ์พลังงานกล การเคลื่อนที่ของลูกเหล็กบนรางวงกลมในระนาบดิ่ง A B C เมื่อก าหนดให้ A เป็นต าแหน่งอ้างอิง จากกฎการอนุรักษ์พลังงานกล จะได้ว่า เมื่อพิจารณาความเร็วที่ต าแหน่งต่างๆ นั้น จะมีค่าไม่เท่ากัน EA = EB = EC 1 2 mv 2 = mgr + 1 2 mv 2 = 2mgr + 1 2 mv2 A B C VA > VB > VC
การเคลื่อนที่ของวัตถุที่ติดสปริง การเคลื่อนที่ภายใต้สนามโน้มถ่วง ตัวอย่างการประยุกต์ กฎการอนุรักษ์พลังงานกล การเปลี่ยนพลังงานของรถทดลองที่ติดปลายสปริง การร่วงตกลงมาบนพื้นของลูกแอปเปิล พลังงานกลของระบบ ณ ต าแหน่งใดๆ มีค่าเท่ากับพลังงานศักย์ ณ ต าแหน่ง ผลรวมของพลังงานจลน์และพลังงานศักย์มีค่าคงที่ตลอดการเคลื่อนที่ของวัตถุ ที่มีการกระจัดสูงสุด ตามกฎการอนุรักษ์พลังงานกล เขียนได้ดังสมการ 1 2 mv 2 + 1 2 kx 2 = 1 2 kA2 (ก) (ข) (ค) A x ต าแหน่งสมดุล
ก าลัง (power) ก าลัง คือ ปริมาณงานที่ท าได้ หรืองานที่เกิดขึ้นในหนึ่งหน่วยเวลา หรือเรียกว่า ก าลังเฉลี่ย สามารถค านวณได้ ดังสมการ Pav = W ∆t Pav คือ ก าลังเฉลี่ย มีหน่วยเป็น วัตต์ (W) W คือ งานของระบบ มีหน่วยเป็น จูล (J) ∆t คือ เวลา มีหน่วยเป็น วินาที (s) หน่วยของก าลังม้า หน่วยแรงม้าเป็นการเปรียบเทียบหน่วยพลังงานของเครื่องจักรกลสมัยใหม่ว่าสามารถท างาน แทนพลังงานสัตว์ได้มากน้อยเพียงใด ปัจจุบันหน่วยแรงม้านี้จะใช้ในการแสดงถึงก าลังของเครื่องยนต์ หรือมอเตอร์ไฟฟ้า โดยเมื่อเปรียบเทียบแรงม้าตามระบบเอสไอ จะได้ว่า 1 แรงม้า (horse power : hp) เท่ากับ 746 วัตต์
งานและก าลัง เครื่องกลอย่างง่าย เครื่องกลเป็นอุปกรณ์ที่สร้างขึ้นเพื่อช่วยผ่อนแรง หรืออ านวยความสะดวกในการท างาน โดยเมื่อมี แรงพยายาม หรือแรงที่ให้กับเครื่องกลเพียงเล็กน้อย ก็สามารถเอาชนะแรงต้านทานที่ได้รับจากเครื่องกล หรือ แรงเนื่องจากน้ าหนักของวัตถุที่กระท าต่อเครื่องกลได้ โดยเครื่องกลอย่างง่ายเป็นเครื่องกลที่ไม่ซับซ้อน คาน ลิ่ม รอก พื้นเอียง สกรู ล้อกับเพลา เครื่องกลอย่างง่าย มี 6 ประเภท
งานและก าลัง คาน คาน เป็นเครื่องกลที่มีลักษณะเป็นท่อนยาว มีจุดหมุน (fulcrum) เพื่อทวีคูณแรงเชิงกล เช่น ค้อนงัดตะปู กรรไกร ตะเกียบกลไกการท างานของคาน ตัวอย่างอุปกรณ์ที่ใช้หลักการของคาน ค้อน รถเข็นทราย กรรไกร งานที่ให้กับคาน = งานที่คานกระท าต่อวัตถุ Fs = mgh Fs = Wh หลักการของงานสามารถน ามาอธิบายหลักการท างาน ของคานได้ ดังนี้ แรงพยายาม (F)
งานและก าลัง คาน ประเภทของคาน 1 3 เป็นคานที่มีจุดหมุนอยู่ระหว่าง แรงพยายาม (F) กับแรงต้านทาน (W) ระยะระหว่างแรงพยายามกับจุดหมุน จะมากกว่าระยะระหว่างแรงต้านทาน กับจุดหมุน คานประเภทนี้จึงช่วยผ่อนแรง 2 เป็นคานที่มีแรงต้านทาน (W) อยู่ระหว่าง จุดหมุนกับแรงพยายาม (F) ระยะระหว่างแรงพยายามกับจุดหมุนจะ มากกว่าระยะระหว่างแรงต้านทานกับจุดหมุน เช่นเดียวกับคานประเภทที่ 1 คานประเภทนี้จึงช่วยผ่อนแรง เป็นคานที่มีแรงพยายาม (W) อยู่ระหว่าง จุดหมุนกับแรงต้านทาน (F) ระยะระหว่างแรงต้านทานกับจุดหมุนจะ มากกว่าระยะระหว่างแรงพยายามกับจุดหมุน คานประเภทนี้ไม่ช่วยผ่อนแรง แต่ช่วยอ านวยความสะดวกในการท างาน
คานอันดับที่ 1 คานอันดับที่ 2 คานอันดับที่ 3 คานในร่างกายมนุษย์ แรงต้านทานจาก น้ าหนักของศีรษะ แรงพยายาม จากกล้ามเนื้อ จุดหมุน จุดหมุน แรงต้านทานจาก น้ าหนักของแขน แรงพยายาม จากกล้ามเนื้อ จุดหมุน แรงพยายาม จากกล้ามเนื้อ แรงต้านทานจาก น้ าหนักของร่างกาย แรงต้านทาน (W) แรงพยายาม (E) จุดหมุน จุดหมุน แรงต้านทาน (W) แรงพยายาม (E) จุดหมุน แรงพยายาม (E) แรงต้านทาน (W)
งานและก าลัง ลิ่ม ลิ่ม เป็นเครื่องกลที่มีรูปร่างสามเหลี่ยม นิยมใช้ตอกลงในเนื้อวัตถุเพื่อแยกวัตถุให้ออกจากกัน น ามาประยุกต์ใช้ในชีวิตประจ าวัน เช่น ขวาน มีด ส้อม เมื่อออกแรงพยายาม F กระท าต่อลิ่ม ให้เคลื่อนที่เข้าไปในเนื้อวัตถุเป็นระยะ H ท าให้วัตถุแยกออกจากกันเป็นระยะ L ซึ่งภายในเนื้อวัตถุจะมีแรงต้านทานW โดยหลักการของงานสามารถน ามา อธิบายหลักการท างานของลิ่มได้ ดังนี้ งานที่ให้กับลิ่ม = งานที่ได้จากลิ่ม FH = WL F
ตัวอย่างที่ 1
แบบฝึกหัด
งานและก าลัง รอก เป็นเครื่องกลที่มีลักษณะเป็นล้อ มีเชือกหรือเคเบิลพาดรอบล้อ ช่วยอ านวยความสะดวกในการเคลื่อนย้ายสิ่งของ รอกเดี่ยวเป็นเครื่องกลอย่างง่าย รอกเดี่ยวสามารถแบ่งออกเป็น 2 ชนิด รอกเดี่ยวตายตัว รอกเดี่ยวเคลื่อนที่
งานและก าลัง รอก หลักการของงานสามารถน ามาอธิบายหลักการท างานของรอกเดี่ยวตายตัวได้ ดังนี้ เมื่อออกแรงพยายามดึงเชือกเป็นระยะ s วัตถุจะถูกรอกดึงขึ้นเป็นระยะ h ซึ่งเท่ากับ s เช่นกัน ท าให้แรงที่ใช้ดึงวัตถุมีขนาดเท่ากับน้ าหนักของวัตถุที่ รอกดึงขึ้น งานที่ให้กับรอก = งานที่ได้จากรอก Es = Wh เป็นรอกเดี่ยวที่ตรึงติดอยู่กับที่ ใช้เชือกหนึ่งเส้นพาดรอบล้อ โดยปลาย ข้างหนึ่งผูกติดกับวัตถุ และปลายอีกข้างหนึ่งใช้ส าหรับดึง รอกเดี่ยวตายตัว (fixed pulley) E = mg ดังนั้น รอกเดี่ยวตายตัวจึงไม่ช่วยผ่อนแรง แต่ช่วยอ านวยความสะดวก ในการท างาน
งานและก าลัง รอก หลักการของงานสามารถน ามาอธิบายหลักการท างานของรอกเดี่ยวตายตัวได้ ดังนี้ เมื่อออกแรงพยายามดึงเชือกเป็นระยะ s วัตถุจะถูกรอกดึงขึ้นเป็นระยะ h ซึ่งมีระยะเป็นครึ่งหนึ่งของระยะ s นั่นคือ h = s 2 ท าให้แรงที่ใช้ดึงวัตถุ มีขนาดเท่ากับครึ่งหนึ่งของน้ าหนักของวัตถุที่รอกดึงขึ้น งานที่ให้กับรอก = งานที่ได้จากรอก Es = Wh รอกเดี่ยวเคลื่อนที่ (moveable pulley) E = mg 2 ดังนั้น รอกเดี่ยวเคลื่อนที่จึงช่วยผ่อนแรงและช่วยอ านวยความสะดวก ในการท างาน เป็นรอกเดี่ยวที่สามารถเคลื่อนที่ได้ขณะใช้งาน มีวัตถุผูกติดอยู่กับ ตัวรอก และใช้เชือกเส้นหนึ่งพาดรอบล้อของตัวรอก ปลายเชือก ข้างหนึ่งยึดติดไว้กับเพดาน ส่วนปลายเชือกอีกข้างหนึ่งใช้ส าหรับ ออกแรงพยายามดึงรอกขึ้น
งานและก าลัง พื้นเอียง พื้นเอียง เป็นเครื่องกลที่มีลักษณะเป็นทางลาด หรือเป็นไม้กระดานยาว พื้นผิวเรียบ ใช้พาดบนที่สูงเพื่อลากหรือ ผลักวัตถุที่มีน้ าหนักมากขึ้นสู่ที่สูง หรือย้ายวัตถุจากที่สูงลงมาให้สะดวกขึ้น เช่น ทางลาดส าหรับผู้พิการ พื้นเอียงที่พาดกับยานพาหนะ เมื่อออกแรงพยายาม E ผลักกล่องมวล m ให้เคลื่อนที่ไปบนพื้นเอียงยาว L ในขณะเดียวกันแรงโน้มถ่วง ของโลก (g) จะดึงวัตถุให้ลงมาจากความสูง h โดยหลักการของงานสามารถน ามาอธิบายหลักการท างาน ของพื้นเอียงได้ ดังนี้ งานที่ให้กับพื้นเอียง = งานที่ได้จากพื้นเอียง EL = mgh EL = Wh
งานและก าลัง สกรู สกรู หรือนอต เป็นเครื่องกลที่มีหลักการท างานคล้ายกับพื้นเอียง แตกต่างกันที่สกรูจะเป็นตัว เคลื่อนที่แทนวัตถุ น ามาใช้ส าหรับยกวัตถุที่มีน้ าหนักมากขึ้นสู่ที่สูงได้ เมื่อออกแรงพยายาม F หมุนสกรูให้เคลื่อนที่เป็นวงกลมด้วยรัศมี R ครบ 1 รอบ ท าให้ยกวัตถุมวล m สูงขึ้น เป็นระยะ h โดยหลักการของงานสามารถน ามาอธิบายหลักการท างานของสกรูได้ ดังนี้ งานที่ให้กับสกรู = งานที่ได้จากสกรู E × 2πR = mgh E × 2πR = Wh F F
งานและก าลัง ล้อกับเพลา เป็นเครื่องกลที่ประกอบด้วยทรงกระบอก 2 อันติดกัน อันใหญ่เรียกว่า ล้อ อันเล็กเรียกว่า เพลา โดยเชือกที่พันรอบล้อและเพลามีทิศทางสวนทางกัน และปลายข้างหนึ่งของเชือกที่พันรอบเพลาใช้ผูกติดกับวัตถุ ส่วนปลายข้างหนึ่งของเชือกที่พันรอบล้อใช้ส าหรับออกแรงดึง เมื่อออกแรงพยายาม F ดึงเชือกให้ล้อหมุน 1 รอบ ด้วยรัศมี R ในขณะเดียวกันเพลาจะหมุนด้วยรัศมี r ซึ่งมีน้อยกว่ารัศมีของล้อ จะท าให้เกิดแรงหมุนที่เพลาดึงวัตถุหนัก W ขึ้นโดยหลักการของงานสามารถน ามาอธิบายหลักการ ท างานของสกรูได้ ดังนี้ งานที่ให้กับล้อ = งานที่ได้จากเพลา FR = mgr FR = Wr F F ประสิทธิภาพของล้อและเพลา = FR mgr ×100 %
พลังงาน พลังงานในทางฟิสิกส์ เป็นความสามารถที่อยู่ในตัวของวัตถุ ส่งผลให้วัตถุมีการเปลี่ยนแปลง เช่น เปลี่ยนสถานะ หรือเปลี่ยนสภาพการเคลื่อนที่ ไม่สามารถสร้างขึ้นใหม่ได้ แต่สามารถเปลี่ยนรูปแบบเป็นแบบอื่นได้ พลังงานที่อยู่ในวัตถุทุกชนิด คือ พลังงานกล พลังงานกลแบ่งออกเป็น 2 ประเภท 1. พลังงานจลน์ พลังงานจลน์เป็นพลังงานที่ถูกครอบครองโดยวัตถุที่เคลื่อนที่ เช่น การไหลของกระแสน้ า รถก าลังแล่น ก้อนหินที่ตกจากที่สูงพลังงานจลน์ จะมีค่ามากหรือน้อยขึ้นอยู่กับมวลและอัตราเร็วของวัตถุ
พลังงาน พลังงานศักย์โน้มถ่วง เป็นพลังงานที่สะสมอยู่ในวัตถุที่เกี่ยวข้องกับต าแหน่งของวัตถุ เมื่อเปรียบเทียบกับต าแหน่งอ้างอิงในสนามโน้มถ่วง เช่น นกบินอยู่บนท้องฟ้า หรือก้อนหินบนภูเขา เป็นพลังงานที่สะสมในวัตถุซึ่งขึ้นอยู่กับต าแหน่งของวัตถุ แบ่งออกเป็น พลังงานศักย์ยืดหยุ่น เป็นพลังงานศักย์รูปแบบหนึ่งที่สะสมอยู่ในวัตถุที่ยืดหยุ่นได้ เมื่อมีแรงมากระท าต่อวัตถุ ท าให้วัตถุยืดออกหรือหดสั้นไปจากสภาพเดิม จากนั้นวัตถุจะกลับสู่สภาพเดิมได้ เช่น สปริง หนังยาง สายธนู 2. พลังงานศักย์
พลังงาน กฎการอนุรักษ์พลังงาน พลังงานเป็นสิ่งที่ไม่สามารถสร้างขึ้นใหม่ และไม่สามารถท าให้สูญหายหรือท าลายได้ แต่จะเกิดการเปลี่ยนรูปพลังงานจากรูปหนึ่งไปเป็นอีกรูปหนึ่ง เช่น พลังงานศักย์โน้มถ่วงเปลี่ยนเป็นพลังงานจลน์ เช่น น้ าไหลลงมาจากภูเขาสูง พลังงานจลน์เปลี่ยนเป็นพลังงานไฟฟ้า เช่น ผลิตกระแสไฟฟ้าจากพลังน้ า พลังงานจลน์เปลี่ยนเป็นความร้อน เช่น การท างานของเครื่องจักรในอุตสาหกรรม
เครื่องกล