ວິທີການຄິດໄລ່ວຽກ ແລະ ພະລັງງານ

ວິທີການຄິດໄລ່ວຽກ ແລະ ພະລັງງານ

ການເຂົ້າໃຈແນວຄວາມຄິດຂອງວຽກງານ ແລະ ພະລັງງານ ແລະ ການຮູ້ວິທີການຄິດໄລ່ພວກມັນແມ່ນພື້ນຖານໃນຂະແໜງຟີຊິກສາດ. ແນວຄວາມຄິດເຫຼົ່ານີ້ບໍ່ພຽງແຕ່ເປັນພື້ນຖານສຳລັບຟີຊິກສາດທິດສະດີເທົ່ານັ້ນ ແຕ່ຍັງມີການນຳໃຊ້ຕົວຈິງໃນຂົງເຂດຕ່າງໆເຊັ່ນ: ວິສະວະກຳ, ເຄມີສາດ ແລະ ແມ່ນແຕ່ຊີວະວິທະຍາ. ໃນບົດຄວາມນີ້, ພວກເຮົາຈະຄົ້ນຄວ້າຄຳນິຍາມຂອງວຽກງານ ແລະ ພະລັງງານ, ເຄື່ອງມືທາງຄະນິດສາດທີ່ຈຳເປັນເພື່ອຄິດໄລ່ພວກມັນ, ແລະ ຕົວຢ່າງເພື່ອສະແດງໃຫ້ເຫັນແນວຄວາມຄິດເຫຼົ່ານີ້ໃຫ້ດີຂຶ້ນ.

ວຽກແມ່ນຫຍັງ?

ໃນຂົງເຂດຟີຊິກສາດ, “ວຽກ” ມີຄວາມໝາຍທີ່ແຕກຕ່າງກັນເມື່ອທຽບກັບການນຳໃຊ້ປະຈຳວັນ. ວຽກຈະເກີດຂຶ້ນເມື່ອແຮງເຮັດໃຫ້ເກີດການເຄື່ອນທີ່ຂອງວັດຖຸ. ໃນທາງຄະນິດສາດ, ວຽກ (W) ຖືກນິຍາມວ່າເປັນຜົນຄູນຈຸດຂອງແຮງ ແລະ ເວັກເຕີການເຄື່ອນທີ່:

\[ W = \mathbf{F} \cdot \mathbf{d} \]

ບ່ອນທີ່:
– \(W\) ແມ່ນວຽກທີ່ເຮັດແລ້ວ,
- \(\mathbf{F}\) ແມ່ນແຮງທີ່ໃຊ້,
- \(\mathbf{d}\) ແມ່ນການຍ້າຍຖິ່ນຖານ.

ສຳລັບແຮງທີ່ໃຊ້ຢູ່ໃນມຸມ \(\theta\) ກັບການຍ້າຍບ່ອນ, ສູດຈະກາຍເປັນ:

\[ W = F d \cos(\theta) \]

ໃນທີ່ນີ້, \(F\) ແລະ \(d\) ແມ່ນຂະໜາດຂອງແຮງ ແລະ ການຍົກຍ້າຍຕາມລຳດັບ, ແລະ \(\theta\) ແມ່ນມຸມລະຫວ່າງແຮງ ແລະ ເວັກເຕີການຍົກຍ້າຍ.

ໜ່ວຍ ງານ

ຫົວໜ່ວຍ SI ສຳລັບວຽກແມ່ນ Joule (J), ເຊິ່ງ 1 Joule ເທົ່າກັບ 1 ນິວຕັນ-ແມັດ (N·m). ໃນຫົວໜ່ວຍທີ່ບໍ່ແມ່ນ SI, ວຽກຍັງສາມາດວັດແທກເປັນແຄລໍຣີ ຫຼື ຟຸດ-ປອນ, ແລະ ອື່ນໆ.

ຕົວຢ່າງຂອງການຄິດໄລ່ວຽກ

1. ການເຄື່ອນທີ່ຕາມແນວນອນ: ສົມມຸດວ່າທ່ານຍູ້ກ່ອງດ້ວຍແຮງ 50 N ຜ່ານພື້ນເປັນໄລຍະ 10 ແມັດ.

\[ W = F \ຄູນ d \cos(\theta) \]
ສົມມຸດວ່າແຮງຖືກນຳໃຊ້ໃນທິດທາງຂອງການຍ້າຍ (\(\theta = 0^\circ\), \(\cos(0) = 1\)):

\[ W = 50 \, \text{N} \ຄູນ 10 \, \text{m} \ຄູນ 1 = 500 \, \text{J} \]

2. ພື້ນລາດອຽງ: ຖ້າກ່ອງດຽວກັນເລື່ອນຂຶ້ນທາງລາດ, ມັນຈະອຽງ 30° ດ້ວຍແຮງດຽວກັນ 50 N, ແລະມັນກວມເອົາ 10 ແມັດຕາມທາງລາດ.

\[ W = F \ຄູນ d \ຄູນ cos(\theta) \]
ໃນທີ່ນີ້, \(\theta = 30^\circ\), (\(\cos(30^\circ) = \sqrt{3}/2\)):

\[ W = 50 \, \text{N} \ຄູນ 10 \, \text{m} \times \frac{\sqrt{3}}{2} \ປະມານ 433 \, \text{J} \]

ພະລັງງານແມ່ນຫຍັງ?

ພະລັງງານແມ່ນຄວາມສາມາດໃນການເຮັດວຽກ. ມັນມີຢູ່ໃນຫຼາຍຮູບແບບ, ເຊັ່ນ: ພະລັງງານຈົນ, ພະລັງງານສັກຍະພາບ, ພະລັງງານຄວາມຮ້ອນ, ແລະອື່ນໆ. ສອງຮູບແບບທີ່ຖືກກ່າວເຖິງຫຼາຍທີ່ສຸດໃນກົນຈັກຄລາສສິກແມ່ນພະລັງງານຈົນ ແລະ ພະລັງງານສັກຍະພາບ.

ພະລັງງານ Kinetic

ພະລັງງານຈົນ (K) ແມ່ນພະລັງງານຂອງການເຄື່ອນທີ່ ແລະ ຖືກກຳນົດໂດຍ:

\[ K = \frac{1}{2}mv^2 \]

ບ່ອນທີ່:
-m ແມ່ນ ມວນສານຂອງວັດຖຸ,
-v ແມ່ນຄວາມໄວຂອງມັນ.

ພະລັງງານທີ່ມີທ່າແຮງ

ພະລັງງານສັກຍະພາບ (\(U\)) ແມ່ນພະລັງງານທີ່ເກັບໄວ້ໃນວັດຖຸເນື່ອງຈາກຕຳແໜ່ງ ຫຼື ການຕັ້ງຄ່າຂອງມັນ. ຮູບແບບທົ່ວໄປທີ່ສຸດແມ່ນພະລັງງານສັກຍະພາບແຮງໂນ້ມຖ່ວງ, ເຊິ່ງໄດ້ຮັບໂດຍ:

\[ U = mgh \]

ບ່ອນທີ່:
- \(m\) ແມ່ນມວນສານ,
- \(g\) ແມ່ນຄວາມເລັ່ງຍ້ອນແຮງໂນ້ມຖ່ວງ (9.8 m/s² ເທິງໂລກ),
- \(h\) ແມ່ນຄວາມສູງ.

ການອະນຸລັກພະລັງງານ

ຫຼັກການອະນຸລັກພະລັງງານລະບຸວ່າພະລັງງານບໍ່ສາມາດສ້າງ ຫຼື ທຳລາຍໄດ້, ພຽງແຕ່ໂອນ ຫຼື ປ່ຽນຈາກຮູບແບບໜຶ່ງໄປຫາອີກຮູບແບບໜຶ່ງ. ທາງຄະນິດສາດ:

\[ E_{\text{ທັງໝົດ}} = K + U \]

ສຳລັບລະບົບໂດດດ່ຽວ, ພະລັງງານທັງໝົດຍັງຄົງທີ່:

\[ \Delta E_{\text{total}} = 0 \]

ຫົວໜ່ວຍພະລັງງານ

ເຊັ່ນດຽວກັບວຽກ, ຫົວໜ່ວຍ SI ຂອງພະລັງງານແມ່ນ Joule (J).

ຕົວຢ່າງຂອງການຄິດໄລ່ພະລັງງານ

1. ພະລັງງານຈົນ: ລົດທີ່ມີມວນ 1000 ກິໂລກຣາມ ກຳລັງເຄື່ອນທີ່ດ້ວຍຄວາມໄວ 20 ແມັດ/ວິນາທີ.

\[ K = \frac{1}{2}mv^2 \]

\[ K = \frac{1}{2} \ຄູນ 1000 \, \text{kg} \ຄູນ (20 \, \text{m/s})^2 \]

\[ K = \frac{1}{2} \ຄູນ 1000 \ຄູນ 400 \]

\[ K = 200,000 \, \text{J} \]

2. ພະລັງງານທີ່ມີທ່າແຮງ: ຫີນທີ່ມີມວນສານ 10 ກິໂລກຣາມ ຢູ່ເທິງສຸດຂອງເນີນພູສູງ 5 ແມັດ.

\[ U = mgh \]

\[ U = 10 \, \text{kg} \ຄູນ 9.8 \, \text{m/s}^2 \ຄູນ 5 \, \text{m} \]

\[ U = 490 \, \text{J} \]

ທິດສະດີພະລັງງານ-ວຽກ

ວຽກທີ່ເຮັດຕໍ່ວັດຖຸແມ່ນເທົ່າກັບການປ່ຽນແປງຂອງພະລັງງານຈົນຂອງມັນ. ນີ້ເອີ້ນວ່າທິດສະດີບົດພະລັງງານ-ວຽກ:

\[ W = \Delta K \]

ບ່ອນທີ່:
\[ \ເດລຕາ K = K_f – K_i \]

- \(K_f\) ແມ່ນພະລັງງານຈົນສຸດທ້າຍ,
- \(K_i\) ແມ່ນພະລັງງານຈົນເບື້ອງຕົ້ນ.

ຕົວຢ່າງຂອງທິດສະດີພະລັງງານ-ວຽກ

ສົມມຸດວ່າລົດນ້ຳໜັກ 1000 ກິໂລກຣາມ ເລັ່ງຈາກ 10 ແມັດ/ວິນາທີ ຫາ 20 ແມັດ/ວິນາທີ. ຈົ່ງຄິດໄລ່ວຽກທີ່ເຮັດກັບລົດ.

\[ K_i = \frac{1}{2} m v_i^2 \]
\[ K_i = \frac{1}{2} \ຄູນ 1000 \, \text{kg} \ຄູນ (10 \, \text{m/s})^2 = 50,000 \, \text{J} \]

\[ K_f = \frac{1}{2} m v_f^2 \]
\[ K_f = \frac{1}{2} \ຄູນ 1000 \, \text{kg} \ຄູນ (20 \, \text{m/s})^2 = 200,000 \, \text{J} \]

\[ \ເດລຕາ K = K_f – K_i \]
\[ \Delta K = 200,000 \, \text{J} – 50,000 \, \text{J} = 150,000 \, \text{J} \]

ດັ່ງນັ້ນ, ວຽກທີ່ເຮັດຢູ່ເທິງລົດແມ່ນ 150,000 J.

ສະຫຼຸບ

ການເຂົ້າໃຈວິທີການຄິດໄລ່ວຽກ ແລະ ພະລັງງານໃຫ້ພື້ນຖານທີ່ແຂງແກ່ນໃນຟີຊິກສາດທີ່ສາມາດນຳໃຊ້ກັບຫຼາຍໆສະຖານະການ ແລະ ຂົງເຂດຕ່າງໆ. ຕັ້ງແຕ່ການເຄື່ອນໄຫວງ່າຍໆເຊັ່ນ: ການຍູ້ກ່ອງໄປຈົນເຖິງລະບົບທີ່ສັບສົນຫຼາຍຂຶ້ນເຊັ່ນ: ພາຫະນະທີ່ກຳລັງເຄື່ອນທີ່, ຫຼັກການຂອງວຽກ ແລະ ພະລັງງານຊ່ວຍອະທິບາຍວ່າແຮງ ແລະ ການເຄື່ອນໄຫວແປເປັນຄວາມສາມາດທາງກົນຈັກໄດ້ແນວໃດ. ການອະນຸລັກ