ວຽກທີ່ເຮັດໂດຍກຳລັງອະນຸລັກ ພະລັງງານທີ່ມີທ່າແຮງ
ໃຫ້ສັງເກດວັດຖຸທີ່ເຄື່ອນທີ່ຂຶ້ນຕັ້ງຂຶ້ນ ແລະ ຫຼັງຈາກນັ້ນກັບຄືນສູ່ຕຳແໜ່ງເດີມຫຼັງຈາກບັນລຸຄວາມສູງສູງສຸດ. ເມື່ອວັດຖຸເຄື່ອນທີ່ຂຶ້ນຕັ້ງຂຶ້ນ, ນ້ຳໜັກຈະເຮັດວຽກທາງລົບຕໍ່ວັດຖຸ. ເມື່ອວັດຖຸເຄື່ອນທີ່ຂຶ້ນຕັ້ງຂຶ້ນ, ຄວາມສູງຂອງວັດຖຸຈະເພີ່ມຂຶ້ນ. ດັ່ງນັ້ນ, ພະລັງງານທ່າແຮງແຮງໂນ້ມຖ່ວງຂອງວັດຖຸຈຶ່ງເພີ່ມຂຶ້ນເຊັ່ນກັນ. ສາມາດສະຫຼຸບໄດ້ວ່າວຽກງານທາງລົບທີ່ເຮັດໂດຍນ້ຳໜັກເທົ່າກັບການເພີ່ມຂຶ້ນຂອງພະລັງງານທ່າແຮງແຮງໂນ້ມຖ່ວງ (PE) ຂອງວັດຖຸ.
W = – ມກ/ຊມ
W = – ມກ (h2 – h1 ) = – (PE2 – PE1 ) = -ΔPE
ເມື່ອວັດຖຸເຄື່ອນທີ່ລົງໃນແນວຕັ້ງ, ແຮງໂນ້ມຖ່ວງຈະເຮັດວຽກທາງບວກຕໍ່ວັດຖຸ. ເມື່ອວັດຖຸເຄື່ອນທີ່ລົງໃນແນວຕັ້ງ, ຄວາມສູງຂອງວັດຖຸຈະຫຼຸດລົງ. ດັ່ງນັ້ນ, ພະລັງງານທ່າແຮງແຮງໂນ້ມຖ່ວງຂອງວັດຖຸຈຶ່ງຫຼຸດລົງເຊັ່ນກັນ. ສາມາດສະຫຼຸບໄດ້ວ່າວຽກງານທາງບວກທີ່ເຮັດໂດຍແຮງໂນ້ມຖ່ວງຕໍ່ວັດຖຸແມ່ນເທົ່າກັບການຫຼຸດລົງຂອງພະລັງງານທ່າແຮງແຮງໂນ້ມຖ່ວງຂອງວັດຖຸ.
W = ມກ/ຊມ
W = ມກ (h1 – h2 ) = ມກຊ 1 – ມກຊ 2 = – (mgh2 – ມກຊ 1 ) = – (PE2 – PE1 ) = -ΔPE
ໃຫ້ສັງເກດວັດຖຸທີ່ຖືກກົດໄປທາງຊ້າຍພ້ອມກັບປາຍຂອງສະປິງ (ເບິ່ງຮູບທີ 3). ເມື່ອວັດຖຸເຄື່ອນທີ່ໄປທາງຊ້າຍ, ແຮງສະປິງຈະເຮັດວຽກທາງລົບໃສ່ວັດຖຸ. ເມື່ອວັດຖຸເຄື່ອນທີ່ໄປທາງຊ້າຍ, ຄວາມຜັນຜວນຂອງສະປິງຈະເພີ່ມຂຶ້ນ. ດັ່ງນັ້ນ, ພະລັງງານສັກຍະພາບຂອງສະປິງຈຶ່ງເພີ່ມຂຶ້ນເຊັ່ນກັນ. ສາມາດສະຫຼຸບໄດ້ວ່າວຽກງານທາງລົບທີ່ເຮັດໂດຍສະປິງເທົ່າກັບການເພີ່ມຂຶ້ນຂອງພະລັງງານສັກຍະພາບຂອງສະປິງ. ເມື່ອວັດຖຸເຄື່ອນທີ່ໄປທາງຂວາ, ແຮງສະປິງຈະເຮັດວຽກທາງບວກໃສ່ວັດຖຸ. ເມື່ອວັດຖຸເຄື່ອນທີ່ໄປທາງຂວາ, ຄວາມຜັນຜວນຂອງສະປິງຈະຫຼຸດລົງ. ດັ່ງນັ້ນ, ພະລັງງານສັກຍະພາບຂອງສະປິງຈຶ່ງຫຼຸດລົງເຊັ່ນກັນ. ສາມາດສະຫຼຸບໄດ້ວ່າວຽກງານທາງບວກທີ່ເຮັດໂດຍສະປິງໃສ່ວັດຖຸເທົ່າກັບການຫຼຸດລົງຂອງພະລັງງານສັກຍະພາບຂອງສະປິງ.
ອີງຕາມຄຳອະທິບາຍຂ້າງເທິງ, ສາມາດເວົ້າໄດ້ວ່າວຽກງານທີ່ເຮັດໂດຍແຮງອະນຸລັກແມ່ນເທົ່າກັບການປ່ຽນແປງຂອງພະລັງງານທ່າແຮງຂອງວັດຖຸ. ເມື່ອແຮງອະນຸລັກເຮັດວຽກໃນທາງບວກ, ພະລັງງານທ່າແຮງຈະຫຼຸດລົງ. ໃນທາງກັບກັນ, ເມື່ອແຮງອະນຸລັກເຮັດວຽກທາງລົບ, ພະລັງງານທ່າແຮງຈະເພີ່ມຂຶ້ນ. ດັ່ງນັ້ນ, ວຽກງານທີ່ເຮັດໂດຍແຮງອະນຸລັກແມ່ນເທົ່າກັບການປ່ຽນແປງທາງລົບຂອງພະລັງງານທ່າແຮງ.
W c = -ΔPE
ຕົວຢ່າງຄຳຖາມທີ 6: ວຽກງານໂດຍກຳລັງອະນຸລັກ ແລະ ພະລັງງານທີ່ມີທ່າແຮງ
ວັດຖຸທີ່ມີມວນ 1 ກິໂລກຣາມ ຢູ່ໃນລະດັບຄວາມສູງ 5 ແມັດ ຈາກລະດັບພື້ນດິນ. ຄວາມເລັ່ງຂອງແຮງໂນ້ມຖ່ວງແມ່ນ 10 m/s 2. ກຳນົດ (ກ) ວຽກທີ່ເຮັດໂດຍນ້ຳໜັກເມື່ອວັດຖຸຖືກຍ້າຍໄປສູ່ລະດັບຄວາມສູງ 10 ແມັດ ຈາກລະດັບພື້ນດິນ, (ຂ) ວຽກທີ່ຕ້ອງການເພື່ອຍ້າຍວັດຖຸໄປສູ່ລະດັບຄວາມສູງ 10 ແມັດ, ແລະ (ຄ) ການປ່ຽນແປງຂອງພະລັງງານທ່າແຮງແຮງໂນ້ມຖ່ວງຂອງວັດຖຸເມື່ອວັດຖຸຖືກຍ້າຍໄປສູ່ລະດັບຄວາມສູງ 10 ແມັດ.
ການສົນທະນາ:
ລະບຸໄດ້: m = 1 kg, g = 10 m/s 2 ,
(ກ) ເຮັດວຽກຕາມນ້ຳໜັກ
W = – mg Δh
= – (1 ກິໂລກຣາມ)(10 ມ/ວິນາທີ 2 )(5 ມ) = – 50 ຈູນ
ນ້ຳໜັກເຮັດວຽກທາງລົບ ເພາະວ່າທິດທາງຂອງນ້ຳໜັກກົງກັນຂ້າມກັບທິດທາງການຍ້າຍຂອງວັດຖຸ.
(ນ້ຳໜັກຢູ່ໃນທິດທາງລົງ, ການຍ້າຍວັດຖຸຢູ່ໃນທິດທາງຂຶ້ນ).
(ຂ) ເຮັດວຽກໂດຍແຮງຍົກ
ເພື່ອໃຫ້ວັດຖຸສາມາດຍົກຂຶ້ນໄດ້, ແຮງຍົກຕໍ່າສຸດຕ້ອງເທົ່າກັບນໍ້າໜັກ.
= (1 ກິໂລກຣາມ)(10 ມ/ວິນາທີ 2 )(5 ມ) = 50 ຈູນ
W = wh = mg Δh
ວຽກທີ່ເຮັດໂດຍແຮງຍົກແມ່ນເປັນບວກ ຍ້ອນວ່າທິດທາງຂອງແຮງແມ່ນຄືກັນກັບການຍົກຍ້າຍ.
(ແຮງຍົກຂຶ້ນໄປທາງເທິງ, ການຍ້າຍຂຶ້ນໄປທາງເທິງ)
(ຄ) ການປ່ຽນແປງຂອງພະລັງງານທີ່ມີທ່າແຮງ
ΔPE = ມກ Δh
ΔPE = 50 ຈູລ
ພະລັງງານທ່າແຮງແຮງໂນ້ມຖ່ວງຂອງວັດຖຸເພີ່ມຂຶ້ນ 50 ຈູນ.
20 ຄຳຖາມ ແລະ ຄຳຕອບທາງດ້ານແນວຄິດກ່ຽວກັບວຽກງານທີ່ເຮັດໂດຍກຳລັງອະນຸລັກ ແລະ ພະລັງງານທີ່ມີທ່າແຮງ:
1. ຄຳຖາມ: ກຳລັງອະນຸລັກນິຍົມແມ່ນຫຍັງ? ຄຳຕອບ: ກຳລັງອະນຸລັກນິຍົມແມ່ນກຳລັງທີ່ວຽກງານທີ່ເຮັດແລ້ວເປັນອິດສະຫຼະຈາກເສັ້ນທາງທີ່ວາງໄວ້.
2. ຄຳຖາມ: ວຽກທີ່ເຮັດໂດຍແຮງອະນຸລັກມີຄວາມກ່ຽວຂ້ອງກັບການປ່ຽນແປງຂອງພະລັງງານທ່າແຮງແນວໃດ? ຄຳຕອບ: ວຽກທີ່ເຮັດໂດຍແຮງອະນຸລັກແມ່ນເທົ່າກັບການປ່ຽນແປງທາງລົບຂອງພະລັງງານທ່າແຮງ.
3. ຄຳຖາມ: ຈົ່ງບອກຕົວຢ່າງທົ່ວໄປຂອງແຮງອະນຸລັກ. ຄຳຕອບ: ແຮງໂນ້ມຖ່ວງແມ່ນຕົວຢ່າງທົ່ວໄປຂອງແຮງອະນຸລັກ.
4. ຄຳຖາມ: ເປັນຫຍັງແຮງສຽດທານຈຶ່ງບໍ່ໄດ້ຖືກຖືວ່າເປັນແຮງອະນຸລັກ? ຄຳຕອບ: ເພາະວ່າວຽກງານທີ່ເຮັດໂດຍແຮງສຽດທານແມ່ນຂຶ້ນກັບເສັ້ນທາງທີ່ນຳໃຊ້.
5. ຄຳຖາມ: ພະລັງງານທ່າແຮງແຮງໂນ້ມຖ່ວງຂອງວັດຖຸທີ່ຢູ່ໃກ້ໜ້າດິນໂລກສະແດງອອກແນວໃດ? ຄຳຕອບ: ພະລັງງານທ່າແຮງແຮງໂນ້ມຖ່ວງສະແດງອອກເປັນ ℎ , ບ່ອນທີ່ m ແມ່ນມວນສານ, g ແມ່ນຄວາມເລັ່ງຍ້ອນແຮງໂນ້ມຖ່ວງ, ແລະ h ແມ່ນຄວາມສູງເໜືອຈຸດອ້າງອີງ.
6. ຄຳຖາມ: ພະລັງງານສັກຍະພາບສາມາດເປັນລົບໄດ້ບໍ? ຄຳຕອບ: ແມ່ນແລ້ວ, ພະລັງງານສັກຍະພາບສາມາດເປັນລົບໄດ້ຂຶ້ນກັບການເລືອກຈຸດອ້າງອີງ.
8. ຄຳຖາມ: ຖ້າພະລັງງານສັກຍະພາບຂອງລະບົບເພີ່ມຂຶ້ນ, ຈະເກີດຫຍັງຂຶ້ນກັບພະລັງງານຈົນ, ຖ້າບໍ່ມີວຽກງານພາຍນອກເກີດຂຶ້ນ? ຄຳຕອບ: ພະລັງງານຈົນຫຼຸດລົງໃນປະລິມານດຽວກັນກັບພະລັງງານສັກຍະພາບທີ່ເພີ່ມຂຶ້ນ, ໂດຍຮັກສາການອະນຸລັກພະລັງງານກົນຈັກໄວ້.
9. ຄຳຖາມ: ມີເງື່ອນໄຂຫຍັງແດ່ສຳລັບການອະນຸລັກພະລັງງານກົນຈັກ? ຄຳຕອບ: ພະລັງງານກົນຈັກຈະຖືກອະນຸລັກໄວ້ເມື່ອມີພຽງແຮງອະນຸລັກເທົ່ານັ້ນທີ່ກະທຳຕໍ່ລະບົບ.
10. ຄຳຖາມ: ໃນລະບົບປິດທີ່ມີພຽງແຮງອະນຸລັກເທົ່ານັ້ນທີ່ກະທຳ, ຈະເວົ້າແນວໃດກ່ຽວກັບພະລັງງານກົນຈັກທັງໝົດ? ຄຳຕອບ: ພະລັງງານກົນຈັກທັງໝົດຍັງຄົງທີ່.
11. ຄຳຖາມ: ພະລັງງານສັກຍະພາບຂອງປະຈຸໄຟຟ້າໃນສະໜາມໄຟຟ້າຖືກກຳນົດແນວໃດ? ຄຳຕອບ: ພະລັງງານສັກຍະພາບ , ບ່ອນທີ່ q ແມ່ນປະຈຸ ແລະ V ແມ່ນສັກຍະພາບ.
12. ຄຳຖາມ: ເປັນຫຍັງການຍົກວັດຖຸຂຶ້ນໃນສະໜາມແຮງໂນ້ມຖ່ວງຈຶ່ງເພີ່ມພະລັງງານທ່າແຮງຂອງມັນ? ຄຳຕອບ: ເພາະວ່າວຽກງານແມ່ນເຮັດຕໍ່ກັບແຮງໂນ້ມຖ່ວງເພື່ອຍົກວັດຖຸຂຶ້ນ, ເຊິ່ງຖືກເກັບໄວ້ເປັນພະລັງງານທ່າແຮງ.
13. ຄຳຖາມ: ແຮງອະນຸລັກເຮັດວຽກແນວໃດໃນວົງວຽນປິດ? ຄຳຕອບ: ວຽກງານສຸດທິທີ່ເຮັດໂດຍແຮງອະນຸລັກໃນວົງວຽນປິດແມ່ນສູນ.
14. ຄຳຖາມ: ພະລັງງານສັກຍະພາບກ່ຽວຂ້ອງກັບຄວາມໝັ້ນຄົງແນວໃດ? ຄຳຕອບ: ໃນຈຸດທີ່ພະລັງງານສັກຍະພາບຕໍ່າສຸດ, ລະບົບຈະໝັ້ນຄົງ.
15. ຄຳຖາມ: ວັດຖຸສອງອັນທີ່ມີຄວາມສູງແຕກຕ່າງກັນສາມາດມີພະລັງງານທ່າແຮງຂອງແຮງໂນ້ມຖ່ວງດຽວກັນໄດ້ບໍ? ຄຳຕອບ: ແມ່ນແລ້ວ, ພວກມັນສາມາດເຮັດໄດ້, ຂຶ້ນກັບການເລືອກລະດັບອ້າງອີງສຳລັບພະລັງງານທ່າແຮງ.
16. ຄຳຖາມ: ເປັນຫຍັງພວກເຮົາຈຶ່ງມັກເລືອກພື້ນດິນເປັນຈຸດອ້າງອີງສຳລັບພະລັງງານທ່າແຮງຂອງແຮງໂນ້ມຖ່ວງ? ຄຳຕອບ: ມັນສະໜອງການອ້າງອີງທີ່ສະດວກ ແລະ ເຂົ້າໃຈກັນທົ່ວໄປ, ເຖິງແມ່ນວ່າຈຸດໃດກໍ່ສາມາດເລືອກໄດ້.
17. ຄຳຖາມ: ໃນລະບົບໂດດດ່ຽວທີ່ມີພຽງແຮງອະນຸລັກ, ຖ້າພະລັງງານສັກກະຍະພາບຫຼຸດລົງ 10 J, ພະລັງງານຈົນຈະປ່ຽນແປງເທົ່າໃດ? ຄຳຕອບ: ພະລັງງານຈົນເພີ່ມຂຶ້ນ 10 J.
18. ຄຳຖາມ: ພະລັງງານທ່າແຮງມີຄວາມກ່ຽວຂ້ອງກັບແຮງໃນສະໜາມອະນຸລັກແນວໃດ? ຄຳຕອບ: ແຮງແມ່ນການຜັນປ່ຽນທາງລົບຂອງພະລັງງານທ່າແຮງ.
19. ຄຳຖາມ: ຖ້າວັດຖຸຖືກເຄື່ອນທີ່ໄປໃນທິດທາງຂອງແຮງອະນຸລັກ, ພະລັງງານສັກຍະພາບຂອງມັນຈະປ່ຽນແປງແນວໃດ? ຄຳຕອບ: ພະລັງງານສັກຍະພາບຂອງມັນຫຼຸດລົງ.
20. ຄຳຖາມ: ເປັນໄປໄດ້ບໍທີ່ວັດຖຸຈະມີພະລັງງານຈົນແຕ່ບໍ່ມີພະລັງງານສັກຍະພາບ? ຄຳຕອບ: ແມ່ນແລ້ວ, ມັນຂຶ້ນກັບການເລືອກຈຸດອ້າງອີງສຳລັບພະລັງງານສັກຍະພາບ.
ຄຳຖາມ ແລະ ຄຳຕອບເຫຼົ່ານີ້ກວມເອົາແນວຄວາມຄິດພື້ນຖານກ່ຽວກັບກຳລັງອະນຸລັກ ແລະ ພະລັງງານທີ່ມີທ່າແຮງ, ເຊິ່ງເປັນສ່ວນໜຶ່ງທີ່ສຳຄັນຂອງກົນຈັກແບບຄລາສສິກ.
