ผลต่างระหว่างรุ่นของ "พลังงานกล"

เนื้อหาที่ลบ เนื้อหาที่เพิ่ม
ไม่มีความย่อการแก้ไข
ป้ายระบุ: แก้ไขจากอุปกรณ์เคลื่อนที่ แก้ไขจากเว็บสำหรับอุปกรณ์เคลื่อนที่
Potapt (คุย | ส่วนร่วม)
ไม่มีความย่อการแก้ไข
บรรทัด 1:
{{ต้องการอ้างอิง}}
พลังงานกลคือพลังงานที่เกิดจากการกระทำของแรงที่ เกี่ยวข้องกับ การเคลื่อนที่ของวัตถุ หรือวัตถุพร้อมที่จะเคลื่อนที่ เช่นลูกมะพร้าวซึ่งจะลงบนพื้นดิน พลังงานที่สำคัญ 2 อย่างคือ พลังงานจลน์ พลังงานศักย์
'''พลังงานกล''' ในทางฟิสิกส์ จะหมายถึง พลังงานที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่โดยตรงของวัตถุ โดยประกอบไปด้วย[[พลังงานศักย์]]และ[[พลังงานจลน์]]
จากสารานุกรมไทยสำหรับเยาวชนฯ เล่มที่ 1 กล่าวว่า เครื่องผ่อนแรงไม่ว่าจะเป็นชนิดใดก็ตาม ต้องการแรงที่จะขับดันให้มันทำงาน แรงนี้ได้จากพลังงานกล แรงที่มนุษย์มีอยู่แล้วได้จากกล้ามเนื้อแขน ขา ซึ่งนับว่าเป็นพลังงานกลอย่างหนึ่งเมื่อต้องทำงานมากๆ ก็ต้องเพิ่มจำนวน คนทำงาน ผู้มีอำนาจมีเงินก็ใช้กำลังเกณฑ์บังคับหรือซื้อคนมาใช้ให้ทำงานเรียกว่า ทาส ทาสเป็นพลังงานกลที่สำคัญในสมัยโบราณ เรือเดินทะเลในสมัยนั้นบางทีใช้กำลังขับแล่นด้วยฝีพายของทาส ซึ่งถูกล่ามโซ่ติดกับกราบเรือทั้งสองกราบ นายทาสตีกลองให้จังหวะฝีพายเป็นการควบคุมความเร็วของเรือ
 
มนุษย์อาศัยขี่หลังม้าเป็นพาหนะมานานแล้ว จนสามารถควบคุมและบังคับมันได้ดี เมื่อมีเครื่องผ่อนแรง จึงใช้แรงงานของสัตว์เลี้ยง เช่น ใช้ให้ลากรถ หมุนโม่แป้ง และวิดน้ำ ฯลฯ ม้าลา วัว ควาย อูฐ ช้าง เป็นสัตว์เลี้ยงสำคัญที่ให้พลังงานกล ในแถบขั้วโลกเหนือ ชาวเอสกิโม(Eskimo) และพวกแลปป์ (Lapp) ใช้สุนัขและกวางเรนเดียร์ในการลากเลื่อนไปในทุ่งน้ำแข็ง
 
แรงที่ได้จากพลังงานกลธรรมชาติมีอยู่หลายอย่าง ที่มนุษย์รู้จักนำมาใช้ก่อนอย่างอื่นคงจะเป็นการขับแล่นเรือใบด้วยกระแสลม ในยุโรปมีการใช้แรงกระแสน้ำในลำธารให้หมุนล้อจักรไม้เพื่อโม่แป้ง ในบางแถบของโลกมีภูเขาไฟ น้ำที่ไหลซึมลงไปในบริเวณนั้น เมื่อกระทบกับความร้อนใต้ดินกลายเป็นไอพุ่งขึ้นมาตามรอยแตกร้าวของหินเกิดเป็นน้ำพุร้อน ซึ่งมีแรงดันพอที่จะใช้ประโยชน์ได้ ในอิตาลีและนิวซีแลนด์ได้มีการควบคุมความดันของไอน้ำจากน้ำพุร้อน เพื่อนำมาใช้หมุนกังหันสำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
1.พลังงานจลน์ เป็นพลังงานของวัตถุขณะเคลื่อนที่ เราสามารถหาค่าพลังงานจลน์ของวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่ เช่นจรวด รถยนต์ เป็นต้น
2.พลังงานศักย์ เป็นพลังงานที่สะสมอยู่ในวัตถุพร้อมที่จะทำงาน พลังงานศักย์ แบ่ง 2 ชนิดคือ
 
เครื่องจักรกลสมัยใหม่ใช้แรงงานจากพลังงานกลอื่นๆ ที่ไม่ใช่แรงงานจากกล้ามเนื้อ เพราะว่าอาจนำมาใช้งานตรากตรำและบังคับควบคุมได้ตามแต่ต้องการ พลังงานกลดังกล่าวอาจจะได้มาโดยการแปรรูปจากพลังงานความร้อน เช่น แรงระเบิดในลูกสูบ จากพลังงานไฟฟ้า เช่น การหมุนของมอเตอร์ไฟฟ้า เป็นต้น พลังงานกล ซึ่งอาจจะปลดปล่อยแรงงานที่คำนวณได้ แบ่งออกเป็นสองหมวดใหญ่ คือ พลังงานจลน์ และพลังงานศักย์
1) พลังงงานศักย์โน้มถ่วง
{{โครงวิทยาศาสตร์}}
 
[[หมวดหมู่:พลังงานในฟิสิกส์]]
จากกรณีที่กล่าวมาจะเห็นว่า เมื่อวัตถุ อยู่สูงจากระดับพื้นดิน วัตถุจะมีพลังงานในตัวเองขณะที่อยู่ ณ ระดับที่สุงนั้นๆ คือแรงดึงดูดของโลกที่จะพยายามจะดึงดูดวัตถุให้เข้าหาโลก เราเรียกพลังงานที่กระทำต่อวัตถุหรือดึงดูดวัตถุนี้ว่า พลังงานศักย์โน้มถ่วง
[[หมวดหมู่:กลศาสตร์]]
 
การทำงานของศักย์โน้มถ่วงหาได้ดังนี้
 
งานของแรงโน้มถ่วง W = Fs
 
= mgh = Ep
 
นั่นก็คือ งานของแรงโน้มถ่วง = พลังงานศักย์โน้มถ่วง
 
Ep = mgh
 
Ep = พลังงานศักย์โน้มถ่วง (J)
 
M = มวล (kg)
 
g = ความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง มีค่าเท่ากับ 9.8 m/วินาที หรือประมาณ 10 m/ต่อวินาที
 
h = ความสูง (m)
เป็นพลังงานที่สะสมอยู่ในมวลสารที่กำลังเคลื่อนที่ เช่น รถยนต์ที่กำลังวิ่ง กระสุนที่กำลังแหวกไปในอากาศ กระแสลม เป็นต้น
ถ้าหากมีสิ่งใดขวางทางหรือหันเหทิศทางในการเคลื่อนที่ของมวลสารนี้ก็จะเกิดแรงกับสิ่งนั้นทันที
ถ้าออกแรง F ผลักดันมวลสาร m ซึ่งอยู่กับที่ ให้ออกวิ่งจนมีความเร็ว v งานที่ใช้ไปในการผลักมวลสารไปเป็นระยะ ds คือ
du = F x dsแต่แรง F = ma (ดูเรื่องแรง) โดย a คืออัตราเร่ง
a =การเปลี่ยนความเร็ว
ช่วงเวลา= dv
dtและ dt เป็นช่วงเวลา โดยการแทนค่าแรง F จะได้
* du = ma.ds = mdv ds
dt
แต่ความเร็ว v = ds
dt ดังนั้น du = mv.dv และงานทั้งหมดที่ใช้ในการผลักมวลสาร เริ่มตั้งแต่หยุดอยู่กับที่จนกระทั่งมีความเร็ว vt
 
2) พลังงานศักย์ยืดหยุ่น
 
ถ้าดึงสปริงให้ยืดออกจะมีความรู้สึกว่ามีแรงที่สปริงพยายามดึงมือกลับ แรงดังกล่าวเกิดขึ้นในตัวสปริงเพื่อดึงสปริงคืน
กลับสู่ตำแหน่งเดิม เช่นเดียวกับการอัดสปริง สปริงก็จะมีแรงดัรมือออก แรงดึงหรือดันของสปริง นี้จะมีขนาดเท่ากับ แรงที่มือเราดึงหรือกดสปริง ซึ่งเป็นแรงกิริยาและปฏิบัติตามกฎการเคลื่อนที่ข้อที่สมาของนิวตันนั้นเอง
 
พลังงานที่สะสมอยู่ในตัวสปริงขณที่มีการยืดออกหรือหดเข้าจากตำแหน่งสมดุล เรียกว่า พลังศักย์ยืดหยุ่น พลังงานศักย์ยืดหยุ่นในสปริงหาได้จากงานที่กระทำโดยแรง ภายนอกที่ใช้ดึงหรืออัดสปริงจะได้สูตรจากสมการต่อไปนี้
 
Ep = W = 0.5kx*x
 
การเปลี่ยนรูปพลังงาน
 
พลังงานรูปหนึ่งเปลี่ยนไปเป็นพลังงานรูปอื่นๆ ได้ พลังงานที่มาจากการเปลี่ยนรูปนี้จะมีค่าเท่ากับพลังงานเดิมซึ่งเป็นไปตามกฎ
อนุรักษ์พลังงาน ซึ่งมีใจความสำคัญว่า
" พลังงานไม่อาจสร้างขึ้นใหม่หรือทำลายให้หมดไปได้ แต่พลังงานสามารถเปลี่ยนรูปหนึ่งไปเป็น รูปหนึ่งไปเป็นรูปอื่นได้ "
 
เป็นพลังงานกลที่สะสมอยู่ในมวลสาร พลังงานแบบนี้แบ่งออกได้เป็นสองประเภท คือ
ก) เป็นพลังงานที่สะสมอยู่ในตัวเนื่องจากตำแหน่งของมวลสารในสนามแรงดึงดูด เช่น น้ำที่ถูกกักเก็บเอาไว้ในระดับสูง มวลสารของน้ำอยู่ในสนามแรงดึงดูดของโลก บนผิวพื้นโลก ความเข้มของแรงนี้มีค่าเกือบคงที่ คือ g = ๙๘๑ เซนติเมตร/วินาที2 ถ้าปล่อยให้น้ำไหลลงมาจะกลายเป็นน้ำตกซึ่งจะมีกำลังแรงเป็นปฏิภาคกับความสูงที่ตก ถ้า H เป็นระดับความสูงของมวลสาร mแรงที่ยกมวลสารนี้เท่ากับน้ำหนักของมวลสาร คือ W = mg งานที่ใช้ในการยกมวลสารนี้ให้มีความสูง H ก็คือ U = W x H และเป็นพลังงานศักย์ ยานอวกาศเมื่อโคจรเข้าไปในสนามแรงดึงดูดของดวงจันทร์ ก็สะสมพลังงานศักย์ไว้เป็นระดับสูงของยานอวกาศจากพื้นผิวดวงจันทร์
ข) พลังงานศักย์ที่สะสมอยู่ในตัวเนื่องจากความเครียดยืดหยุ่นของมวลสาร เช่น ขดลวดสปริงที่ถูกอัดหรือถูกยืดเอาไว้
ระยะที่อัด หรือยืดนี้ คือความเครียดยืดหยุ่น ถ้าปลดปล่อยแรงที่บังคับสปริงไว้ มันก็จะดีด หรือรั้งกลับคืนสู่สภาพเดิม อากาศที่ถูกอัดไว้ในกระบอกสูบก็มีคุณลักษณะเช่นเดียวกัน แรงที่ใช้อัดขดลวดสปริงเป็นสัดส่วนกับระยะที่สปริงถูกอัด ดังนั้น แรงที่ใช้อัดให้สปริงหดเป็นระยะทาง S มีค่าเท่ากับ F = KS โดย K เป็นค่าคงตัวสำหรับขดลวดสปริงและงานที่ใช้ในการอัดนี้
 
ซึ่งเป็นค่าพลังงานศักย์ของขดลวดสปริงนั้น
 
ทั้งพลังงานจลน์และพลังงานศักย์เป็นค่าสัมพัทธ์ หมายความว่าเป็นค่าเปรียบเทียบ เช่นรถยนต์คันหนึ่งแล่นด้วยความเร็ว ๘๐ กิโลเมตรต่อชั่วโมง รถคันนี้มีพลังงานจลน์มาก เมื่อเทียบกับรถที่จอดอยู่ แต่ถ้ามีรถอีกคันหนึ่งแล่นขนานกันไปด้วยความเร็วเท่ากัน จะไม่มีความแตกต่างระหว่างพลังงานจลน์ของรถทั้งสองเลย ดังนั้นถึงแม้ว่ารถทั้งสองคันจะสัมผัสกันก็จะไม่เกิดแรงขึ้นได้เลย ในทำนองเดียวกัน คนที่อยู่บนอาคารชั้นที่ ๒๐ มีพลังงานศักย์มากเมื่อเทียบกับระดับพื้นถนน แต่ถ้าเขาพลัดตกจากเก้าอี้ที่นั่งลงสู่พื้นห้องของชั้นนั้น เขาอาจจะไม่ได้รับบาดเจ็บเลย
 
อ้างอืง https://sites.google.com/site/rukjungeiei/phlangngan-kl