|
พลังงานจลน์
พลังงานจลน์ คือพลังงานที่เกิดกับวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่ เช่น รถยนต์กำลังแล่น เครื่องบินกำลังบิน พัดลมกำลังหมุน น้ำกำลังไหลหรือน้ำตกจากหน้าผา ธนูที่พุ่งออกจากคันศร จักรยานที่กำลังเคลื่อนที่ เป็นต้น จึงกล่าวได้ว่า พลังงานจลน์ล้วนเป็นพลังงานกลที่สามารถเปลี่ยนรูปกลับไปกลับมาได้ วัตถุที่กำลังเคลื่อนที่ล้วนมีพลังงานจลน์ทั้งสิ้น ปริมาณพลังงานจลน์ในวัตถุจะมีมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับมวลและความเร็วของวัตถุนั้น ถ้าวัตถุมีการเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงจะมีพลังงานจลน์มาก แต่ถ้าเคลื่อนที่เท่ากันวัตถุที่มีมวลมากกว่าจะมีพลังงานจลน์มากกว่า เนื้อหาพลังงานจลน์ เป็นพลังงานที่สะสมอยู่ในวัตถุจากอัตราเร็วของวัตถุขึ้นอยู่กับการเคลื่อนที่ของวัตถุ ใช้สัญลักษณ์ Ek หาพลังงานจลน์ได้จากปริมาณงานที่ทำได้ทั้งหมด ของวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่ไปทำงานอย่างหนึ่ง จนกระทั่งวัตถุหยุดนิ่ง จากนิยามเขียนเป็นสมการได้ว่า หากมีแรง F กระทำต่อวัตถุ จนขนาดของความเร็วของวัตถุเปลี่ยนไป ทำให้พลังงานจลน์ของวัตถุเปลี่ยนไปจากเดิม พบว่างานที่แรงนั้นกระทำต่อวัตถุมีค่าเท่ากับพลังงานจลน์ของวัตถุที่เปลี่ยนไป หรือ W = Ek2-Ek1 เรียกคำกล่าวนี้ว่า หลักของงาน-พลังงานจลน์ พลังงานจลน์ของวัตถุขึ้นอยู่กับสองตัวแปร ได้แก่ มวล (m) และความเร็ว (v) ของวัตถุ ซึ่งสมการสำหรับคำนวณหาพลังงานจลน์ของวัตถุนั้น สามารถพิสูจน์ได้จาก สมการการเคลื่อนที่ของวัตถุซึ่งเคลื่อนที่แบบมีความเร่ง ดังนี้ เมื่อมีแรงภายนอกกระทำกับวัตถุ ทำให้วัตถุเคลื่อนที่แบบมีความเร่ง[1] การหาค่าพลังงานจลน์สามารถหาค่าได้จากสูตรต่อไปนี้ เมื่อ
แต่ว่าพลังงานจลน์นี้จะน้อยลงไปเรื่อย ๆ หากพลังงานศักย์เพิ่มขึ้นเมื่อโยนวัตถุหนึ่ง วัตถุนั้นจะเริ่มเก็บพลังงานศักย์ไปเรื่อย ๆ แต่เมื่อวัตถุนั้นตกลงมาวัตถุมีการใช้พลังงานศักย์โดยเปลี่ยนรูปพลังงานศักย์เป็นพลังงานจลน์ในการตกลงมาของวัตถุ พลังงานจลน์ของการหมุนในการหมุนของวัตถุรูปแผ่นกลมรอบแกน ๆ ทุกส่วนของวัตถุย่อมเคลื่อนที่เป็นวงกลมวนรอบแกนหมุนด้วยความเร็วเชิงมุมค่าเดียวกัน แต่อัตราเร็วเชิงเส้นซึ่งอยู่ในแนวเส้นตั้งฉากกับรัศมีไม่เท่ากัน เพราะจะขึ้นกับระยะทางที่ส่วนนั้น ๆ ห่างจากแกนมุม พลังงานจลน์มีวัตถุมวล (m) ที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว (v) จะมีพลังงานจลน์ สำหรับวัตถุที่มีการหมุน พิจารณาจากมวลย่อยที่ประกอบขึ้นเป็นวัตถุ แต่ละมวลย่อยมีการเคลื่อนที่ด้วยความเร็วต่าง ๆ กันขึ้นอยู่กับระยะทางที่มวลย่อยอยู่ห่างจากแกนหมุน นั่นคือแต่ละมวลมีพลังงานจลน์ต่างกัน พลังงานจลน์รวมของทุกมวลย่อยที่ประกอบขึ้นเป็นวัตถุนั้น จะเป็นพลังงานจลน์ของวัตถุเนื่องจากการหมุน อ้างอิง
|
||||||||||||||
