พลังงานและการทำงานของกำลัง

ไม่มีคำจำกัดความว่าพลังงานคืออะไร แต่เรารู้ว่าการมีอยู่ของมันทำให้การทำงานเป็นไปได้ พลังงานที่สะสมอยู่ในอาหาร เช่น ทำให้อวัยวะของร่างกายทำงานอย่างเหมาะสม เชื้อเพลิงทำให้ยานยนต์เคลื่อนที่ได้ ในทำนองเดียวกัน พลังงานไฟฟ้าที่ผลิตโดยแบตเตอรี่ทำให้อิเล็กตรอนในสายไฟที่นำพลังงานเคลื่อนที่ไปรอบๆ
เมื่อพูดถึงพลังงาน สิ่งสำคัญอย่างยิ่งคือต้องเน้นหลักการอนุรักษ์พลังงาน หลักการนี้ตาม Lavoisier กล่าวว่า: "ในธรรมชาติไม่มีอะไรสูญหาย ไม่มีอะไรถูกสร้างขึ้น ทุกสิ่งทุกอย่างถูกเปลี่ยนแปลง"
เพื่อเป็นตัวอย่างการแปลงพลังงานโดยทั่วไป ให้เราพิจารณาสปริงที่ผ่อนคลาย (รูปที่ 1) นั่นคือสปริงที่ไม่ยืดออก ดู:

ต้องใช้พลังงานในการอัดสปริง ดังนั้นแรงจึงถูกนำไปใช้กับปลายด้านหนึ่งเพื่อให้หดตัว เราบอกว่าการบังคับสปริงทำให้งานเสร็จ งานนี้สอดคล้องกับพลังงานที่ถ่ายโอนจากบุคคลไปยังสปริง รูปที่ 2 แสดงถึงสปริงที่ถูกบีบอัดแล้วและมีการล็อคบนรถเข็นเพื่อป้องกันไม่ให้หลุดออก
สปริงอัดเก็บพลังงาน อย่างไรก็ตาม พลังงานนี้สามารถแสดงออกได้ด้วยการถอดล็อคออกจากรถเข็นเท่านั้น พลังงานที่เก็บไว้ในสปริงเรียกว่าพลังงานศักย์ยืดหยุ่น อาจเป็นเพราะสามารถแสดงออกและยืดหยุ่นได้เพราะอยู่ในร่างกายที่ยืดหยุ่นได้

เมื่อพิจารณาจากรูปที่ 3 เราสังเกตเห็นว่าเกวียนเป็นอิสระแล้ว เมื่อถอดกุญแจออก พลังงานศักย์ที่สะสมอยู่ในสปริงก็ปรากฏขึ้น ทำให้เกวียนเคลื่อนที่ได้ เราทำงานเสร็จแล้ว ตอนนี้งานนี้สอดคล้องกับพลังงานที่ถ่ายโอนจากสปริงไปยังเกวียน พลังงานที่เกวียนได้รับนั้นเรียกว่าพลังงานจลน์
พลังงานจลน์: เป็นพลังงานที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนไหวของร่างกาย
พลังงานศักย์ (แรงโน้มถ่วง ยืดหยุ่น ไฟฟ้า ฯลฯ): มันคือพลังงานที่ร่างกายมีซึ่งสัมพันธ์กับตำแหน่งเฉพาะที่มันครอบครอง
ในกรณีที่ไม่มีแรงเสียดทาน พลังงานกลทั้งหมดของระบบจะถูกสงวนไว้ โดยมีเพียงการเปลี่ยนแปลงของพลังงานศักย์เป็นพลังงานจลน์และในทางกลับกัน ดู:
และ_เมค= AND_ค + และ_พี
เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งที่จะต้องทำให้ชัดเจนว่างานและรูปแบบของพลังงานเป็นปริมาณสเกลาร์
งานของกำลัง
งานคือการวัดพลังงานที่ถ่ายโอนไปยังร่างกายเนื่องจากการใช้แรงตามการเคลื่อนที่ ในวิชาฟิสิกส์ งานมักจะใช้ W (ซึ่งมาจากงานภาษาอังกฤษ) หรือโดยทั่วไปแล้วอักษรกรีก tau .
ในการคำนวณงานของแรง สิ่งสำคัญคือต้องเน้นว่าสามารถ:
งานของแรงคงที่ขนานกับการกระจัด: คำนวณเมื่อคุณมีแรงที่ใช้ไปในทิศทางเดียวกับการกระจัด สามารถคำนวณได้ดังนี้

อย่าเพิ่งหยุด... มีมากขึ้นหลังจากโฆษณา ;)

เนื่องจากมุมระหว่างแรงและการกระจัดเป็นศูนย์ มันทำให้โคไซน์ของมุมนี้เท่ากับ 1 ทำให้นิพจน์เทียบเท่ากับ:

โดยที่ D คือการกระจัดที่ร่างกายได้รับ
การทำงานของแรงคงที่และไม่ขนานกับการกระจัด:

เมื่อเราใช้แรงคงที่และไม่ขนานกัน ดังตัวอย่างข้างต้น เราจะคำนวณงานดังนี้

ที่ไหน? มันคือมุมที่เกิดขึ้นระหว่างแรงและการกระจัดที่ร่างกายได้รับ

ในงาน SI (International System of Units) มีหน่วยเป็นจูลซึ่งแสดงด้วยตัวอักษร (เจ) และแรงมีหน่วยเป็นนิวตัน (นู๋). หน่วยนี้ตั้งชื่อตามนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ James Prescott Joule ในระบบ CGS หน่วยของงานคือ erg = dyne x cmimeter

โดย Marco Aurélio da Silva
ทีมโรงเรียนบราซิล

คุณต้องการอ้างอิงข้อความนี้ในโรงเรียนหรืองานวิชาการหรือไม่ ดู:

ซิลวา, Domitiano Correa Marques da. "พลังงานและการทำงานของกำลัง"; โรงเรียนบราซิล. มีจำหน่ายใน: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/trabalho.htm. เข้าถึงเมื่อ 27 มิถุนายน 2021.