กฎการอนุรักษ์พลังงาน
| English | ไทย |
|---|---|
| conservation of energy/ˌkɒnsəˈveɪʃn ɒv ˈenədʒi/ | กฎการอนุรักษ์พลังงาน |
| thermal energy/ˈθɜːml ˈenədʒi/ | 热能 |
รถไฟเหาะที่ไม่มีเครื่องยนต์ — แต่ยังคงวิ่งอยู่
- หลังปีนเขาครั้งแรก มอเตอร์ของรถไฟเหาะจะปิดลง但它ยังคงวิ่งผ่านวง LOOP และเนินเขา
- พลังงานของมันไม่ถูกสร้างหรือทำลาย — ถูก ส่งต่อ ระหว่างรูปแบบต่างๆ เท่านั้น
- ที่ยอดมันส่วนใหญ่เป็นพลังงานศักย์; ที่ด้านล่างส่วนใหญ่เป็นพลังงานจลน์
- นี่คือ กฎการอนุรักษ์พลังงาน, กฎที่ลึกซึ้งที่สุดข้อหนึ่งของฟิสิกส์
พลังงานกลเปลี่ยนรูป
- พลังงานกล คือผลรวมของพลังงานจลน์และพลังงานศักย์: $E_k + E_p$
- โดยไม่มีแรงเสียดทาน ผลรวมนี้จะคง ค่าเดิม ตลอดการเคลื่อนที่
- เมื่อลดลง $E_p$ ลดลงและ $E_k$ เพิ่มขึ้นเท่ากัน; เมื่อเพิ่มขึ้น发生ตรงกันข้าม
- พลังงานถูกถ่ายโอนจากบัญชีหนึ่งไปยังอีกบัญชีหนึ่งอย่างง่าย ๆ
ดู PE เปลี่ยนเป็น KE
-drop จากheight แล้วดู potential energy แปลงเป็น kinetic energy; เพิ่ม friction เพื่อส่งบางส่วนไปเป็นความร้อน
Mechanical energy คือผลรวมของ kinetic energy และ ____ energy
Mechanical energy $= E_k + E_p$ — kinetic plus พลังงานศักย์
บน track ที่ไม่มีfriction, Kinetic energy มากที่สุดที่ไหน?
ที่จุดต่ำสุด PE น้อยที่สุด ดังนั้นพลังงานส่วนใหญ่เป็น kinetic — จุดที่เร็วที่สุด
ที่ความเสียดทานนำพลังงานไป
- ทางจริงมีความเสียดทาน ทำให้พลังงานกลดูเหมือน "หายไป"
- มันไม่ได้หายไป — แต่กลายเป็น พลังงานความร้อน (ความร้อน) ในพื้นผิว
- หากนับความร้อนด้วย ผลรวม พลังงานยังคงการอนุรักษ์ไว้ได้อย่างสมบูรณ์
- จดทะเบียนของจักรวาลแม่นยำเสมอ: พลังงานเพียงเปลี่ยนรูปทรงเท่านั้น
เมื่อfriction ชะลอการเลื่อนของ block, พลังงานนั้นถูกทำลาย
ไม่ได้ถูกทำลาย — เปลี่ยนเป็น thermal energy (heat) Total energy ถูกอนุรักษ์
บน slide จริง (rough), "missing" mechanical energy ไปไหน?
Friction เปลี่ยน mechanical energy เป็น thermal energy นับรวม heat, total ถูกอนุรักษ์
ใช้หลักการอนุรักษ์เพื่อแก้โจทย์
- ตั้งให้พลังงานตอนเริ่มต้นเท่ากับพลังงานตอนจบ: $E_{k,i} + E_{p,i} = E_{k,f} + E_{p,f}$
- สำหรับวัตถุที่ตกจากจุดหยุดนิ่งผ่านส่วนสูง $h$: $mgh = \tfrac12 m v^2$, ดังนั้น $v = \sqrt{2gh}$
- ไม่ต้องติดตามแรงที่ซับซ้อนระหว่างทาง — เพียงเปรียบเทียบจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุด
- วิธีลัดนี้คือเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพที่สุดในกลศาสตร์
ลูกบอลdrop จากความหยุดนิ่งที่ $5\ \text{m}$ ($g = 10\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}^2}$, ไม่มีแรงต้านอากาศ) มีความเร็วเท่าไหร่ที่bottom, เป็น $\tfrac{\text{m}}{\text{s}}$?
$mgh = \tfrac12 mv^2 \Rightarrow v = \sqrt{2gh} = \sqrt{2\times10\times5} = 10\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$.
เลือก ทุก ข้อความถูกต้องเกี่ยวกับการแกว่งของ pendulum ที่ไม่มีfriction
พลังงานถูกอนุรักษ์ ไม่ใช่ถูกสร้าง: PE สูงสุดที่top ของการแกว่งและกลายเป็น KE ที่bottom
พลังงาน ไม่เคยถูกทำลาย — เมื่อมันดูเหมือนหายไป มักจะเปลี่ยนเป็น ความร้อน ผ่านความเสียดทานหรือแรงต้านอากาศ “พลังงานที่สูญเสีย” จริงๆ แล้วหมายถึง “พลังงานที่ถูกถ่ายโอนสู่รูปแบบที่เราไม่ได้นับอีกต่อไป”
ลูกบอลถูกปล่อย-drop จากจุดหยุดนิ่งที่ความสูง $5\ \text{m}$ ($g = 10\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}^2}$, ไม่มีแรงต้านอากาศ)
- PE ทั้งหมดกลายเป็น KE: $mgh = \tfrac12 m v^2$, ดังนั้น $gh = \tfrac12 v^2$
- $v = \sqrt{2gh} = \sqrt{2 \times 10 \times 5} = \sqrt{100} = 10\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$.
การอนุรักษ์พลังงาน: พลังงานไม่ถูกสร้างหรือทำลาย เปลี่ยนรูปเท่านั้น โดยไม่มีความเสียดทาน พลังงานกล $E_k + E_p$ คงที่, ดังนั้น $E_{k,i} + E_{p,i} = E_{k,f} + E_{p,f}$ ความเสียดทานเปลี่ยนพลังงานกลเป็น ความร้อน, แต่ผลรวมยังได้รับการอนุรักษ์เสมอ