| English | ไทย |
|---|---|
| work/wɜːk/ | งาน |
| joule/dʒuːl/ | จูล |
ก้าวเท้าเพื่อถือกล่อง — แต่ไม่ได้ถ่ายโอนพลังงานอะไร给它?
- ถือกล่องหนักและเดินผ่านพื้นราบ ท้อได้ไหม? ใช่ — แต่ในทางฟิสิกส์ คุณไม่ได้ ทำงาน กับกล่อง
- การทำงานต้องใช้แรง และ การเคลื่อนที่ ในทิศทางเดียวกับแรง
- แรงยกของคุณตั้งฉากกับการเดินด้านข้างของคุณ ดังนั้นจึงไม่มีการถ่ายโอนพลังงานไปยังกล่อง
- ความเข้าใจเรื่องนี้เป็นกุญแจสำคัญสำหรับเรื่องราวทั้งหมดเกี่ยวกับพลังงาน
นิยามของงาน
- งาน คือแรงคูณด้วยระยะทางที่เคลื่อนที่ ตาม ทิศทางของแรง: $W = F d \cos\theta$
- $\theta$ คือมุมระหว่างแรงและการกระจัด
- มันเป็น สเกลาร์, วัดในหน่วย จูล ($1\ \text{J} = 1\ \text{N}\cdot\text{m}$)
- งานคือวิธีการที่พลังงานถูก ถ่ายโอน เข้าหรือออกจากวัตถุ
เชือกดึงสเลด $5\ \text{m}$ ด้วยแรง $20\ \text{N}$ ที่มุม $60^\circ$ ($\cos 60^\circ = 0.5$) ทำงาน了多少จูล?
$W = Fd\cos\theta = 20 \times 5 \times 0.5 = 50\ \text{J}$.
วัดงานเป็น ____ (หน่วยเดียวกับพลังงาน)
$1\ \text{J} = 1\ \text{N·m}$ — งานและพลังงานใช้จูลร่วมกัน
เพียงส่วนที่ขนานกันเท่านั้นที่มีผล
- แยกแรงออกเป็นสองส่วน: ส่วนที่ขนานกับการเคลื่อนที่ และส่วนที่ตั้งฉากกับมัน
- เฉพาะส่วน ขนานกับการเคลื่อนที่ เท่านั้น, $F\cos\theta$, ที่ทำาง
- แรงที่ทำางที่มุม $90^\circ$ ต่อการเคลื่อนที่ ($\cos 90^\circ = 0$) ทำางเป็น ศูนย์
- นั่นคือเหตุผลว่าการถือกล่องในระดับเดิม หรือวงโคจรวงกลมของดาวเทียม ไม่มีการทำงาน
งานบนทางลาด
เปลี่ยนความชันและมวลเพื่อดูว่าต้องทำงานเท่าไหร่ในการเคลื่อนที่บล็อคตามทางนั้น
แรงกระทำที่มุม $90^\circ$ ต่อการเคลื่อนที่ของวัตถุ ทำงาน了多少?
$\cos 90^\circ = 0$ ดังนั้น $W = Fd\cos 90^\circ = 0$ แรงตั้งฉากไม่ทำงาน
งานบวก, งานลบ, และงานศูนย์
- งานบวก: แรงมีองค์ประกอบ ตาม การเคลื่อนที่ (แรงดันที่ทำให้เร็วขึ้น)
- งานลบ: แรงต้านทานการเคลื่อนที่ (แรงเสียดทาน หรือการจับลูกบอลที่กำลังตกลงมา)
- งานศูนย์: แรงตั้งฉาก หรือไม่มีสิ่งใดเคลื่อนที่เลย
- งานลบจะลดพลังงาน; งานบวกจะเพิ่มพลังงาน
สถานการณ์ใดที่เกี่ยวข้องกับการทำ work แบบ ลบ กับกล่องที่เคลื่อนที่?
แรงเสียดทานชี้ตรงข้ามกับการเคลื่อนที่ ($\theta = 180^\circ$, $\cos = -1$) จึงทำ negative work — ลดพลังงาน
เลือก ทุก กรณีที่แรงทำ ศูนย์ work กับวัตถุ
Zero work ต้องมี $\cos\theta = 0$ (ตั้งฉาก) หรือ $d = 0$ (ไม่เคลื่อนที่) แรงที่ชี้ตามการเคลื่อนที่ทำ positive work
หากไม่มีการเคลื่อนที่ แปลว่า ไม่มีการทำงาน ไม่ว่าคุณจะออกแรงมากแค่ไหน การดันกำแพงที่ไม่ขยับได้ ไม่มีการทำงานในทางฟิสิกส์ และแรงที่ตั้งฉากกับการเคลื่อนที่ — เช่น ความตึงในเชือกที่หมุนวน — ก็ทำางเป็น ศูนย์ ด้วยเช่นกัน
การผลักกำแพงที่นิ่ง不动 ยังถือเป็นงานมากในทางฟิสิกส์
ไม่มีกระจัดหมายถึง $W = 0$ ไม่ว่าคุณจะออกแรง多大
เชือกดึงรถเข็น $5\ \text{m}$ ด้วยแรง $20\ \text{N}$ ที่มุม $60^\circ$ เหนือพื้นดิน ($\cos 60^\circ = 0.5$)
- $W = Fd\cos\theta = 20 \times 5 \times 0.5 = 50\ \text{J}$.
เฉพาะส่วนแนวนอนของการดึง, $20\cos 60^\circ = 10\ \text{N}$, ที่ทำางบน $5\ \text{m}$
งาน ถ่ายโอนพลังงาน: $W = Fd\cos\theta$ (สเกลาร์, วัดในหน่วยจูล) เฉพาะองค์ประกอบของแรง ตามการเคลื่อนที่ เท่านั้นที่ทำาง ดังนั้นแรงที่ตั้งฉากจึงทำางเป็น ศูนย์ งานจะเป็น บวก เมื่อเพิ่มพลังงาน และ ลบ เมื่อลดพลังงาน