ທຸລະກິດຟີຊິກສາດ

ຖ້າທ່ານຍູ້ປຶ້ມໃສ່ໂຕະຈົນກວ່າມັນຈະເຄື່ອນທີ່, ທ່ານກຳລັງເຮັດວຽກກ່ຽວກັບປຶ້ມ. ເມື່ອວັດຖຸຕົກລົງສູ່ໜ້າໂລກຍ້ອນມັນຖືກດຶງໂດຍແຮງໂນ້ມ ຖ່ວງ , ແຮງໂນ້ມຖ່ວງກໍ່ຈະເຮັດວຽກກ່ຽວກັບວັດຖຸນັ້ນ. ໃນທາງກັບກັນ, ຖ້າທ່ານຍູ້ວັດຖຸດ້ວຍກຳລັງທັງໝົດຂອງທ່ານຈົນກວ່າທ່ານຈະເຫື່ອອອກແຕ່ວັດຖຸບໍ່ເຄື່ອນທີ່, ທ່ານບໍ່ໄດ້ເຮັດວຽກກ່ຽວກັບວັດຖຸນັ້ນ. ໃນຊີວິດປະຈຳວັນ, ທ່ານໄດ້ຖືກກ່າວວ່າໄດ້ເຮັດວຽກໜັກ ຫຼື ຍູ້ວັດຖຸ, ແຕ່ອີງຕາມຟີຊິກສາດ, ທ່ານບໍ່ໄດ້ເຮັດວຽກກ່ຽວກັບວັດຖຸນັ້ນເພາະວ່າວັດຖຸບໍ່ໄດ້ປະສົບກັບການເຄື່ອນທີ່ (ວັດຖຸບໍ່ປ່ຽນສະຖານທີ່).

ວຽກງານ ສາມາດເຮັດໄດ້ໂດຍແຮງຄົງທີ່ (ຂະໜາດ ແລະ ທິດທາງຂອງແຮງຍັງຄົງຄືເກົ່າສະເໝີ) ຫຼື ແຮງທີ່ປ່ຽນແປງໄດ້ (ຂະໜາດ ແລະ ທິດທາງຂອງແຮງປ່ຽນແປງ). ຕົວຢ່າງຂອງແຮງທີ່ມີຂະໜາດ ແລະ ທິດທາງຄົງທີ່ແມ່ນແຮງໂນ້ມຖ່ວງທີ່ກະທຳຕໍ່ວັດຖຸໃກ້ກັບໜ້າດິນຂອງໂລກ. ຕົວຢ່າງຂອງແຮງທີ່ມີຂະໜາດ ແລະ ທິດທາງທີ່ປ່ຽນແປງໄດ້ແມ່ນແຮງຂອງສະປິງ. ຖ້າທ່ານຍືດສະປິງ, ທ່ານຍິ່ງຍືດມັນຫຼາຍເທົ່າໃດ, ທ່ານຍິ່ງດຶງມັນຍາກຂຶ້ນເທົ່ານັ້ນ, ດັ່ງນັ້ນຂະໜາດຂອງແຮງຈຶ່ງບໍ່ຄົງທີ່ເມື່ອສະປິງຍືດອອກ. ຕົວຢ່າງອີກອັນໜຶ່ງແມ່ນເມື່ອຈະຫຼວດເຄື່ອນທີ່ໄປສູ່ອະວະກາດ, ມັນຍິ່ງຢູ່ໄກຈາກໜ້າດິນຂອງໂລກ, ແຮງໂນ້ມຖ່ວງຂອງໂລກທີ່ກະທຳຕໍ່ຈະຫຼວດກໍ່ຈະໜ້ອຍລົງເທົ່ານັ້ນ.

1.1 ວຽກທີ່ເຮັດໄດ້ໂດຍແຮງຄົງທີ່
ໃນທາງຄະນິດສາດ, ວຽກທີ່ເຮັດໂດຍແຮງຄົງທີ່ຕໍ່ວັດຖຸແມ່ນຜົນຄູນຂອງ ການຍ້າຍຖິ່ນຖານ ວັດຖຸທີ່ມີແຮງ ຫຼື ສ່ວນປະກອບຂອງແຮງທີ່ຢູ່ໃນທິດທາງດຽວກັນກັບການຍ້າຍຕົວຂອງວັດຖຸ.

ວຽກທີ່ເຮັດໂດຍແຮງຍູ້ (F):
W = (F)(s)(cos θ) = F s (cos 0) = F s (1) = F s
ວຽກທີ່ເຮັດໂດຍສ່ວນປະກອບຂອງແຮງ F ໃນທິດທາງອອກຕາມແນວນອນ (F cos θ):
W = (F cos θ)(s)(cos 0) = (F cos θ)(s)(1) = F s cos θ
ວຽກທີ່ເຮັດໂດຍແຮງສຽດທານຈົນ (fk):
W = (f_k cos θ)(s)(cos 180) = (f_k )(s)(-1) = – f_k s
ວຽກທີ່ເຮັດໄດ້ໂດຍແຮງປົກກະຕິ (N):
W = (N)(s)(cos 90^o) = (N)(s)(0) = 0
ວຽກທີ່ເຮັດໂດຍແຮງໂນ້ມຖ່ວງ (w):
W = (w)(s)(cos 90^o) = (w)(s)(0) = 0
ຄຳອະທິບາຍ: W = ຄວາມພະຍາຍາມ ຫຼື ວຽກ (ຈູນ), s = ການຍ້າຍບ່ອນ (ແມັດ), θ = ມຸມທີ່ເກີດຈາກແຮງທີ່ມີການຍ້າຍບ່ອນ

ໃນຕົວຢ່າງທີ່ຜ່ານມາ, ວຽກງານທີ່ເຮັດໂດຍ ແຮງໂນ້ມຖ່ວງ (w) ມີຄ່າເປັນສູນ ເພາະວ່າທິດທາງຂອງແຮງໂນ້ມຖ່ວງແມ່ນຕັ້ງສາກ (ສ້າງເປັນມຸມ 90°)^o) ກັບທິດທາງການຍ້າຍ (ທິດທາງການເຄື່ອນທີ່) ຂອງວັດຖຸ. ຄວນສັງເກດວ່າວຽກງານທີ່ເຮັດໂດຍນ້ຳໜັກບໍ່ແມ່ນສູນຖ້າທິດທາງຂອງແຮງໂນ້ມຖ່ວງຄືກັນກັບ ຫຼື ກົງກັນຂ້າມກັບທິດທາງການຍ້າຍ.

ວຽກທີ່ເຮັດໂດຍແຮງໂນ້ມຖ່ວງ (w) ໃສ່ວັດຖຸທີ່ຕົກລົງຢ່າງເສລີໃນຮູບ a ແມ່ນ:
W = Fs (cos θ) = wh (cos 0) = wh (1) = wh = mgh
ວຽກທີ່ເຮັດໂດຍແຮງໂນ້ມຖ່ວງ (w) ໃສ່ວັດຖຸທີ່ເຄື່ອນທີ່ຂຶ້ນຕັ້ງຂຶ້ນໃນຮູບ b ແມ່ນ:
W = Fs (cos θ) = wh (cos 180) = wh (-1) = -wh = -mgh

ຄຳອະທິບາຍ: w = ນ້ຳໜັກ (ນິວຕັນ), h = ຄວາມສູງ (ແມັດ), m = ມວນສານ (ກິໂລກຣາມ), g = ຄວາມເລັ່ງຍ້ອນແຮງໂນ້ມຖ່ວງ (ແມັດຕໍ່ວິນາທີກຳລັງສອງ)

ອີງຕາມຄຳອະທິບາຍທີ່ຜ່ານມາ, ຈຸດຕໍ່ໄປນີ້ສາມາດສະຫຼຸບໄດ້:
ທໍາອິດຖ້າວັດຖຸບໍ່ມີການເຄື່ອນທີ່, ແຮງທີ່ກະທຳຕໍ່ການເຄື່ອນທີ່ຈະບໍ່ເຮັດວຽກ. ຖ້າ s = 0 ແລ້ວ W = 0.
ທີສອງຖ້າແຮງສ້າງມຸມທີ່ແນ່ນອນຕໍ່ການຍ້າຍຕົວຂອງວັດຖຸ, ແລ້ວຈະມີພຽງສ່ວນປະກອບຂອງແຮງໃນທິດທາງຂອງການຍ້າຍຕົວຂອງວັດຖຸເທົ່ານັ້ນທີ່ເຮັດວຽກກ່ຽວກັບວັດຖຸ.
ທີສາມ, ແຮງທີ່ຕັ້ງສາກກັບການຍ້າຍຂອງວັດຖຸຈະບໍ່ເຮັດວຽກໃດໆຕໍ່ວັດຖຸ. ຖ້າແຮງຕັ້ງສາກກັບການຍ້າຍ, ມຸມທີ່ເກີດຂຶ້ນແມ່ນ 90°^o. ໂຄສ 90^o = 0
ເຂັມເພັດ, ຄວາມພະຍາຍາມສາມາດເປັນບວກ ຫຼື ລົບ. ຖ້າແຮງຢູ່ໃນທິດທາງດຽວກັນກັບການຍ້າຍຂອງວັດຖຸ, ມຸມທີ່ສ້າງຂຶ້ນຈະເປັນ 0^o ຫຼັງຈາກນັ້ນແຮງຈະເຮັດວຽກໃນທາງບວກ, ໃນທາງກັບກັນຖ້າແຮງຢູ່ໃນທິດທາງກົງກັນຂ້າມກັບການຍ້າຍບ່ອນ, ດັ່ງນັ້ນມຸມທີ່ເກີດຂຶ້ນແມ່ນ 180^o ຫຼັງຈາກນັ້ນແຮງຈະເຮັດວຽກທາງລົບຕໍ່ວັດຖຸ.
ວຽກທີ່ເຮັດໂດຍແຮງຄົງທີ່ຕໍ່ວັດຖຸໃນຂະນະທີ່ວັດຖຸປະສົບກັບການຍ້າຍຕົວແມ່ນເທົ່າກັບພື້ນທີ່ທີ່ມີຮົ່ມໃນກຣາຟຂອງແຮງ (F) ແລະ ການຍ້າຍຕົວ (s).
ສັນຍະລັກຂອງວຽກແມ່ນ W (ຕົວອັກສອນໃຫຍ່) ໃນຂະນະທີ່ສັນຍະລັກຂອງນ້ຳໜັກແມ່ນ w (ຕົວອັກສອນນ້ອຍ). ຫົວໜ່ວຍລະບົບສາກົນສຳລັບວຽກແມ່ນແມັດນິວຕັນ (N m). ຊື່ອື່ນສຳລັບແມັດນິວຕັນແມ່ນ Joule, ຫຍໍ້ດ້ວຍ J, ຕັ້ງຊື່ເພື່ອເປັນກຽດແກ່ນັກຟີຊິກສາດອັງກິດໃນສະຕະວັດທີ 19 James Prescott Joule.

1.2. ວຽກທີ່ເຮັດໂດຍແຮງທີ່ບໍ່ຄົງທີ່
ຕົວຢ່າງໜຶ່ງຂອງແຮງທີ່ປ່ຽນແປງໄດ້ຄືແຮງສະປິງ. ຂະໜາດຂອງແຮງສະປິງມີການປ່ຽນແປງຢູ່ສະເໝີ, ສະນັ້ນວຽກງານທີ່ເຮັດໂດຍແຮງສະປິງໃສ່ວັດຖຸຈຶ່ງບໍ່ສາມາດຄິດໄລ່ໄດ້ໂດຍໃຊ້ສູດສຳລັບວຽກງານທີ່ເຮັດໂດຍແຮງຄົງທີ່.

ຖ້າສະປິງຖືກຍືດ, ສະປິງຍິ່ງຍາວເທົ່າໃດ, ແຮງທີ່ຕ້ອງການກໍ່ຈະຫຼາຍຂຶ້ນເທົ່ານັ້ນ. ໃນທາງກັບກັນ, ແຮງທີ່ຖືກກົດຫຼາຍເທົ່າໃດ, ແຮງທີ່ສະປິງສັ້ນລົງເທົ່າໃດ, ແຮງທີ່ຕ້ອງການກໍ່ຈະຫຼາຍຂຶ້ນເທົ່ານັ້ນ. ຕາບໃດທີ່ສະປິງຍັງຖືກກົດ ຫຼື ຍືດ, ແຮງສະປິງຈະປ່ຽນຈາກ 0 (x = 0) ເປັນແຮງສູງສຸດ (F = kx) ດັ່ງນັ້ນແຮງສະປິງຈຶ່ງຖືກຄິດໄລ່ໂດຍໃຊ້ຄ່າສະເລ່ຍ. ແຮງສະປິງສະເລ່ຍແມ່ນ:
F = ½ (0 + kx) = ½ kx
ວຽກທີ່ແຮງສະປິງເຮັດຕໍ່ວັດຖຸແມ່ນ:
W = F x = ½ kx²
ລາຍລະອຽດ: W = ແຮງ (ໜ່ວຍຈູນ), x = ການເພີ່ມຂຶ້ນຂອງຄວາມຍາວຂອງສະປິງ (ໜ່ວຍແມັດ), F = ແຮງສະປິງ (ໜ່ວຍນິວຕັນ).

2. ວຽກທີ່ໄດ້ຮັບ ຫຼື ວຽກທັງໝົດ (ວຽກທີ່ເຮັດດ້ວຍກຳລັງທັງໝົດ)
ຖ້າມີພຽງແຮງດຽວທີ່ກະທຳຕໍ່ວັດຖຸໃນລະຫວ່າງການເຄື່ອນທີ່ຂອງມັນ, ວຽກທີ່ເຮັດໂດຍແຮງທັງໝົດຈະເທົ່າກັບວຽກທີ່ເຮັດໂດຍແຮງນັ້ນ. ຕົວຢ່າງ, ເມື່ອວັດຖຸຕົກຢ່າງອິດສະຫຼະ ແລະ ບໍ່ສົນໃຈຄວາມຕ້ານທານຂອງອາກາດ, ແຮງດຽວທີ່ກະທຳຕໍ່ວັດຖຸແມ່ນແຮງໂນ້ມຖ່ວງ.
ວ = ວ_{ແຮງໂນ້ມຖ່ວງ}
ຖ້າມີແຮງຫຼາຍແຮງທີ່ກະທຳຕໍ່ວັດຖຸໃນຂະນະທີ່ວັດຖຸກຳລັງເຄື່ອນທີ່, ວຽກທີ່ເຮັດໂດຍແຮງທັງໝົດຈະເທົ່າກັບຜົນບວກຂອງວຽກທີ່ເຮັດໂດຍແຮງທັງໝົດທີ່ກະທຳຕໍ່ວັດຖຸ.
ວ = ວ₁ + ວ₂ + ວ₃ + … + ຕາເວັນຕົກ_n
ວຽກທີ່ເຮັດໂດຍກຳລັງຫຼາຍໆແຮງທີ່ກະທຳຕໍ່ວັດຖຸຍັງສາມາດຄິດໄລ່ໄດ້ໂດຍການຊອກຫາຂະໜາດຂອງແຮງທັງໝົດກ່ອນ ແລະ ຈາກນັ້ນຄູນມັນດ້ວຍຂະໜາດຂອງການຍ້າຍບ່ອນ.
W = (ແຮງທີ່ໄດ້ຮັບ) (ການຍ້າຍບ່ອນ) = (ແຮງທີ່ໄດ້ຮັບ)(s)

ອ້າງອິງ