การวิเคราะห์RCA ยกก าลัง 2 เพื่อความปลอดภัย¸าร...การวิเคราะห์rca ยกก าลัง
งานและพลังงาน - science.cmru.ac.th · บทที่ 3...
Transcript of งานและพลังงาน - science.cmru.ac.th · บทที่ 3...
![Page 1: งานและพลังงาน - science.cmru.ac.th · บทที่ 3 งานและพลังงาน (Work and Energy) -งาน ก าลัง และพลังงาน-เครื่องกลอย่างง่าย](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041420/5e1eeb8e6a31804cab21566d/html5/thumbnails/1.jpg)
บทที ่3 งานและพลงังาน
(Work and Energy)
- งาน ก าลัง และพลังงาน
- เคร่ืองกลอย่างง่าย
PHYSICS CMRU 1
![Page 2: งานและพลังงาน - science.cmru.ac.th · บทที่ 3 งานและพลังงาน (Work and Energy) -งาน ก าลัง และพลังงาน-เครื่องกลอย่างง่าย](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041420/5e1eeb8e6a31804cab21566d/html5/thumbnails/2.jpg)
งาน (Work)
PHYSICS CMRU 2
![Page 3: งานและพลังงาน - science.cmru.ac.th · บทที่ 3 งานและพลังงาน (Work and Energy) -งาน ก าลัง และพลังงาน-เครื่องกลอย่างง่าย](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041420/5e1eeb8e6a31804cab21566d/html5/thumbnails/3.jpg)
งานที่ท าโดยแรงคงที่
PHYSICS CMRU 3
งาน (Work)
![Page 4: งานและพลังงาน - science.cmru.ac.th · บทที่ 3 งานและพลังงาน (Work and Energy) -งาน ก าลัง และพลังงาน-เครื่องกลอย่างง่าย](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041420/5e1eeb8e6a31804cab21566d/html5/thumbnails/4.jpg)
งาน (Work)
PHYSICS CMRU 4
![Page 5: งานและพลังงาน - science.cmru.ac.th · บทที่ 3 งานและพลังงาน (Work and Energy) -งาน ก าลัง และพลังงาน-เครื่องกลอย่างง่าย](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041420/5e1eeb8e6a31804cab21566d/html5/thumbnails/5.jpg)
Ex. 1
PHYSICS CMRU 5
![Page 6: งานและพลังงาน - science.cmru.ac.th · บทที่ 3 งานและพลังงาน (Work and Energy) -งาน ก าลัง และพลังงาน-เครื่องกลอย่างง่าย](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041420/5e1eeb8e6a31804cab21566d/html5/thumbnails/6.jpg)
Ex. 3
Ex. 2
PHYSICS CMRU 6
![Page 7: งานและพลังงาน - science.cmru.ac.th · บทที่ 3 งานและพลังงาน (Work and Energy) -งาน ก าลัง และพลังงาน-เครื่องกลอย่างง่าย](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041420/5e1eeb8e6a31804cab21566d/html5/thumbnails/7.jpg)
กรณีที่ 2 แรงมีขนาดเพิม่ข้ึนอยา่งคงท่ี เราสามารถพจิารณาปริมาณงานได ้ดงัรูป
งานจากพืน้ทีใ่ต้กราฟของแรง (F) กบัระยะ (s) กรณีที่ 1 แรงมีขนาดคงท่ีมีทิศเดียวกบัการ
กระจดัของวตัถุ เราสามารถพจิารณาปริมาณงานได ้ดงัรูปต่อไปน้ี
W = F.s W = F.s
PHYSICS CMRU 7
![Page 8: งานและพลังงาน - science.cmru.ac.th · บทที่ 3 งานและพลังงาน (Work and Energy) -งาน ก าลัง และพลังงาน-เครื่องกลอย่างง่าย](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041420/5e1eeb8e6a31804cab21566d/html5/thumbnails/8.jpg)
งานทีท่ าโดยแรงไม่คงที ่
สามารถหางานได้จากพืน้ทีเ่ลก็ๆ มารวมกนั
PHYSICS CMRU 8
![Page 9: งานและพลังงาน - science.cmru.ac.th · บทที่ 3 งานและพลังงาน (Work and Energy) -งาน ก าลัง และพลังงาน-เครื่องกลอย่างง่าย](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041420/5e1eeb8e6a31804cab21566d/html5/thumbnails/9.jpg)
งานของแรงทีไ่ม่คงที ่(ต่อ) งานที่เกดิจากแรงของสปริง
แรงสปริง(Spring force) เป็นไปตามกฎของฮุกค(์Hooke’s law) ซ่ึงมีขนาดเป็น
Fs = -kx เม่ือ k คือ ค่าคงท่ีของสปริง
มีหน่วยเป็น N/m ซ่ึงเป็นค่าท่ีวดัความแขง็ของสปริง
• เคร่ืองหมายลบท่ีปรากฏในสมการ แสดงใหเ้ห็นวา่ ทิศของแรงท่ีกระท าโดยสปริงจะมีทิศ
ตรงขา้มกบัการกระจดั และจะดึงเขา้จุดสมดุล (Equilibrium) นัน่คือท่ี x=0 และบางคร้ังเรียกแรงน้ีวา่ แรงดึงกลบัของสปริง (restoring force)
PHYSICS CMRU 9
![Page 10: งานและพลังงาน - science.cmru.ac.th · บทที่ 3 งานและพลังงาน (Work and Energy) -งาน ก าลัง และพลังงาน-เครื่องกลอย่างง่าย](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041420/5e1eeb8e6a31804cab21566d/html5/thumbnails/10.jpg)
งานของแรงดงึกลบัของสปริง โดยทัว่ไปงานท่ีเกิดจากแรงดึงกลบัของสปริงจากต าแหน่ง xi ไปถึง xf หาไดต้ามสมการน้ี
เม่ือออกแรงดึงสปริงอยา่งชา้ๆ จากจุดสมดุล (xi=0) ถึงระยะกระจดัสูงสุด (xf=xmax) ขนาดของแรงภายนอกท่ีดึงมีค่าเท่ากบัแรงดึงกลบัของสปริง (Fapp = -FS)
Fapp = (-kx) = kx ดงันั้นงานท่ีท าโดยแรงจากภายนอกจึงมีค่าเท่ากบั
PHYSICS CMRU 10
![Page 11: งานและพลังงาน - science.cmru.ac.th · บทที่ 3 งานและพลังงาน (Work and Energy) -งาน ก าลัง และพลังงาน-เครื่องกลอย่างง่าย](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041420/5e1eeb8e6a31804cab21566d/html5/thumbnails/11.jpg)
งานของแรงดงึกลบัของสปริง
PHYSICS CMRU 11
![Page 12: งานและพลังงาน - science.cmru.ac.th · บทที่ 3 งานและพลังงาน (Work and Energy) -งาน ก าลัง และพลังงาน-เครื่องกลอย่างง่าย](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041420/5e1eeb8e6a31804cab21566d/html5/thumbnails/12.jpg)
Ex. 4 หญิงสาวหนกั 600 N ยืนบนตาชัง่วดัน ้าหนกัท่ีประกอบดว้ยขดสปริงแขง็ ในสภาวะสมดุลขดลวดสปริงถกูอดัลงไป 1.0 cm เน่ืองจากน ้าหนกัตวั จงหาค่าคงตวัของสปริงและงานทั้งหมดท่ีท าต่อสปริงในระหวา่งการอดัน้ี (60,000 N/m, 3 J)
PHYSICS CMRU 12
![Page 13: งานและพลังงาน - science.cmru.ac.th · บทที่ 3 งานและพลังงาน (Work and Energy) -งาน ก าลัง และพลังงาน-เครื่องกลอย่างง่าย](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041420/5e1eeb8e6a31804cab21566d/html5/thumbnails/13.jpg)
ก าลงั (Power) • ก าลงัคือ อตัราการท างาน หรือ งานท่ีท าไดใ้นหน่ึงหน่วยเวลา ใชส้ญัลกัษณ์
P มีหน่วยเป็น J/s หรือ watt(W)
• ถา้ให ้W เป็นงานท่ีท าไดใ้นช่วงเวลา t ก าลงัเฉล่ีย ( ) จะมีค่าเป็น
• ยงัมีหน่วยของก าลงัท่ีนิยมใชเ้ป็น ก าลงัม้า(hp) โดยที่ 1 hp = 746 W PHYSICS CMRU 13
=
![Page 14: งานและพลังงาน - science.cmru.ac.th · บทที่ 3 งานและพลังงาน (Work and Energy) -งาน ก าลัง และพลังงาน-เครื่องกลอย่างง่าย](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041420/5e1eeb8e6a31804cab21566d/html5/thumbnails/14.jpg)
Ex. 6 เดก็คนหน่ึงดึงถงัน ้า 15 กิโลกรัม ข้ึนจากบ่อลึก 3 เมตร ภายในเวลา 6 วินาที ในการดึงถงัน ้าน้ี เดก็คนนั้นใชก้ าลงัเท่าใด (ก าหนดใหค้่า g = 10 m/s2)
14
Ex. 5
![Page 15: งานและพลังงาน - science.cmru.ac.th · บทที่ 3 งานและพลังงาน (Work and Energy) -งาน ก าลัง และพลังงาน-เครื่องกลอย่างง่าย](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041420/5e1eeb8e6a31804cab21566d/html5/thumbnails/15.jpg)
เคร่ืองกลอย่างง่าย
• เคร่ืองกลทุกชนิดช่วยใหก้ารท างานท่ีตอ้งออกแรงง่ายข้ึน โดยการน าแรงพยายามท่ีตอ้งใชม้าท างาน และใชแ้รงพยายามดว้ยวธีิท่ีมีประสิทธิมากข้ึน เคร่ืองกลอยา่งง่าย เช่น คานและสกรู เคร่ืองกลท่ีซบัซอ้น เช่น สวา่น ซ่ึงสร้างจากเคร่ืองกลอยา่งง่ายประกอบเขา้ดว้ยกนั
15
![Page 16: งานและพลังงาน - science.cmru.ac.th · บทที่ 3 งานและพลังงาน (Work and Energy) -งาน ก าลัง และพลังงาน-เครื่องกลอย่างง่าย](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041420/5e1eeb8e6a31804cab21566d/html5/thumbnails/16.jpg)
การได้เปรียบเชิงกล
•การเคล่ือนยา้ยวตัถุใด ๆ ตอ้งเอาชนะแรงท่ีเรียกวา่ โหลด (น ้ าหนกั : load) เคร่ืองกลอยา่งง่ายจะช่วยคุณท างานได ้ดว้ยการน า แรงพยายาม (effort) มาประยกุตใ์ชอ้ยา่งมีประสิทธิภาพมากกวา่ •เราสามารถหาแรงท่ีเคร่ืองกลอย่างง่ายให้เปรียบเทียบกบัปริมาณแรงพยายามท่ีใช้ไปได ้โดยหาไดจ้าก แรงตา้นทานหารดว้ยปริมาณแรงพยายาม เรียกวา่ อตัราส่วนแรง (force ratio) หรือการไดเ้ปรียบเชิงกล
16
![Page 17: งานและพลังงาน - science.cmru.ac.th · บทที่ 3 งานและพลังงาน (Work and Energy) -งาน ก าลัง และพลังงาน-เครื่องกลอย่างง่าย](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041420/5e1eeb8e6a31804cab21566d/html5/thumbnails/17.jpg)
PHYSICS CMRU 17
![Page 18: งานและพลังงาน - science.cmru.ac.th · บทที่ 3 งานและพลังงาน (Work and Energy) -งาน ก าลัง และพลังงาน-เครื่องกลอย่างง่าย](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041420/5e1eeb8e6a31804cab21566d/html5/thumbnails/18.jpg)
ประสิทธิภาพของเคร่ืองกล
Ex. 7 ออกแรง 20 นิวตนั ฉุดวตัถุ มวล 3 กิโลกรัม ข้ึนพ้ืนเอียงซ่ึงท ามุม 37 o กบัแนวระดบั
จงหาประสิทธิภาพของพ้ืนเอียงน้ี
18
![Page 19: งานและพลังงาน - science.cmru.ac.th · บทที่ 3 งานและพลังงาน (Work and Energy) -งาน ก าลัง และพลังงาน-เครื่องกลอย่างง่าย](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041420/5e1eeb8e6a31804cab21566d/html5/thumbnails/19.jpg)
พลงังาน (Energy)
PHYSICS CMRU 19
![Page 20: งานและพลังงาน - science.cmru.ac.th · บทที่ 3 งานและพลังงาน (Work and Energy) -งาน ก าลัง และพลังงาน-เครื่องกลอย่างง่าย](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041420/5e1eeb8e6a31804cab21566d/html5/thumbnails/20.jpg)
พลงังานประเภทต่าง ๆ ทางกลศาสตร์
PHYSICS CMRU 20
EK
![Page 21: งานและพลังงาน - science.cmru.ac.th · บทที่ 3 งานและพลังงาน (Work and Energy) -งาน ก าลัง และพลังงาน-เครื่องกลอย่างง่าย](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041420/5e1eeb8e6a31804cab21566d/html5/thumbnails/21.jpg)
PHYSICS CMRU
พลงังานประเภทต่าง ๆ ทางกลศาสตร์
21
EPg = mgh EPg EPs Ug=
Us=
![Page 22: งานและพลังงาน - science.cmru.ac.th · บทที่ 3 งานและพลังงาน (Work and Energy) -งาน ก าลัง และพลังงาน-เครื่องกลอย่างง่าย](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041420/5e1eeb8e6a31804cab21566d/html5/thumbnails/22.jpg)
Ex. 8 รถมวล 1500 kg เคล่ือนท่ีดว้ยความเร็ว 90 km/hr จะมีพลงังานจลนเ์ท่าใด Ex. 9 ลกูมะพร้าวมวล 1 kg ตกจะตน้สูง 2 m จะเกิดพลงังานศกัยเ์ท่าใด
22
![Page 23: งานและพลังงาน - science.cmru.ac.th · บทที่ 3 งานและพลังงาน (Work and Energy) -งาน ก าลัง และพลังงาน-เครื่องกลอย่างง่าย](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041420/5e1eeb8e6a31804cab21566d/html5/thumbnails/23.jpg)
กฎการอนุรักษ์พลงังาน
PHYSICS CMRU 23
![Page 24: งานและพลังงาน - science.cmru.ac.th · บทที่ 3 งานและพลังงาน (Work and Energy) -งาน ก าลัง และพลังงาน-เครื่องกลอย่างง่าย](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041420/5e1eeb8e6a31804cab21566d/html5/thumbnails/24.jpg)
กฎการอนุรักษ์พลงังาน
PHYSICS CMRU
∆Esystem = 0 E1 = E2 K1 + U1 = K2 + U2
∆Esystem = W E2 -E1 = W (K2+ U2)-(K1 + U1)= (Fs)
24
![Page 25: งานและพลังงาน - science.cmru.ac.th · บทที่ 3 งานและพลังงาน (Work and Energy) -งาน ก าลัง และพลังงาน-เครื่องกลอย่างง่าย](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041420/5e1eeb8e6a31804cab21566d/html5/thumbnails/25.jpg)
Ex. 10 ฟักทองตกจากท่ีสูง 62 m จงหาความเร็วขณะกระทบพ้ืน (เม่ือไม่คิดแรงตา้นของอากาศ)
PHYSICS CMRU 25
![Page 26: งานและพลังงาน - science.cmru.ac.th · บทที่ 3 งานและพลังงาน (Work and Energy) -งาน ก าลัง และพลังงาน-เครื่องกลอย่างง่าย](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041420/5e1eeb8e6a31804cab21566d/html5/thumbnails/26.jpg)
PHYSICS CMRU 26
Ex. 11 Quize
![Page 27: งานและพลังงาน - science.cmru.ac.th · บทที่ 3 งานและพลังงาน (Work and Energy) -งาน ก าลัง และพลังงาน-เครื่องกลอย่างง่าย](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041420/5e1eeb8e6a31804cab21566d/html5/thumbnails/27.jpg)
PHYSICS CMRU 27
Ex. 12
![Page 28: งานและพลังงาน - science.cmru.ac.th · บทที่ 3 งานและพลังงาน (Work and Energy) -งาน ก าลัง และพลังงาน-เครื่องกลอย่างง่าย](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041420/5e1eeb8e6a31804cab21566d/html5/thumbnails/28.jpg)
28
Ex. 13