งาน
กำลัง และพลังงาน
คนตีเหล็ก คนหาบของ ม้าลากรถ ช้างลากซุง ครูสอนหนังสือ
กวีใช้ความคิดแต่งโศลก ล้วนเป็นการทำงานตามความหมาย ของคนทั่วไป
ผลที่ได้รับคืองาน
|
คนตีเหล็ก |
งาน ตามความหมายทางวิทยาศาสตร์ คือ แรง
คูณด้วยระยะทางตรงในแนวที่แรงกระทำ เช่น ช้างออกแรง ๑,๐๐๐ นิวตัน
ลากซุงไปไกล ๕๐๐ เมตร
ช้างทำงานได้ ๑,๐๐๐
x ๕๐๐ = ๕๐๐,๐๐๐ นิวตันเมตร หรือจูล
|
| ใครทำงานเร็วกว่าใคร
นายแข็งออกแรง ๑๐ นิวตัน ลากรถไปได้ไกล ๑๐ เมตร ในเวลา ๑๐ วินาที
นายแกร่งออกแรง ๑๐ นิวตัน ลากรถไปได้ไกล ๑๐ เมตร ในเวลา ๕ วินาที |
ม้าลากรถ |
นายแข็ง ทำงานเท่ากับนายแกร่ง แต่นายแกร่งทำงานได้เร็วกว่านายแข็ง
เรียกว่า นาย แกร่งมีกำลังมากกว่านายแข็ง ถ้าให้เวลาเท่ากัน
นายแกร่งจะทำงานได้มากกว่านายแข็ง เช่น ให้เวลา ๑ วินาที
นายแกร่งทำงานได้
(๑๐ x ๑๐)/๕ = ๒๐ จูล ใน ๑ วินาที
นายแข็งทำงานได้ (๑๐ x
๑๐)/๑๐ = ๑๐ จูล ใน ๑ วินาที
จูลต่อวินาที เรียกว่า กำลัง มีชื่อเรียกใหม่ว่า วัตต์ นายแกร่งมีกำลัง ๒๐
จูลต่อวินาที หรือ ๒๐ วัตต์ นายแข็งมีกำลัง ๑๐ จูล ต่อวินาที หรือ ๑๐
วัตต์ นายแกร่งทำงาน ๒ ชั่วโมง (โดย ไม่เหนื่อยและกำลังไม่ตก) จะได้งาน ๒๐
x ๗,๒๐๐ = ๑๔๔,๐๐๐ จูล หรือ ๒๐ x ๒ = ๔๐ วัตต์ชั่วโมง
หรือพูดอีกอย่างหนึ่งได้ว่านายแกร่งให้พลังงาน ๑๔๔,๐๐๐ จูล หรือ ๔๐
วัตต์ชั่วโมง
พลังงาน
= กำลัง x เวลา |
แผนภาพแสดงการหากำลังม้า |
นายเจมส์ วัตต์ ชาวอังกฤษได้ทดลองใช้ม้าดึงน้ำหนัก
๑๐๐ ปอนด์ ขึ้นสูง ๕๕ ฟุต ภายในเวลา ๑๐
วินาที
กำลัง = (แรง x ระยะทาง)
/ เวลา
ม้าตัวนั้นมีกำลัง = (๑๐๐ x
๕๕)/๑๐ = ๕๕๐ ฟุตปอนด์ต่อวินาที
อังกฤษจึงใช้อัตราการทำงาน
๕๕๐ ฟุตปอนด์ต่อวินาทีเท่ากับ
๑ กำลังม้าเป็นมาตรฐาน
ถ้าคนทำงานได้ ๕๕ ฟุตปอนด์ต่อวินาที
เรียกว่า คนมีกำลัง ๑/๑๐ กำลังม้า
ถ้าควายทำงานได้ ๒๗๕ ฟุตปอนด์ต่อวินาที
เรียกว่า ควายมีกำลัง ๑/๒
กำลังม้า
ถ้ารถยนต์ทำงาน ๕๕,๐๐๐ ฟุตปอนด์ต่อวินาที
เรียกว่า เครื่องยนต์มีกำลัง ๑๐๐ กำลังม้า
พลังงานจลน์ พลังงานศักย์
เมื่อพูดถึงพลังงานคนเรามักจะนึกไปถึงคนแบกของช้างลากซุง ม้าลากรถ
นั่นเป็นเพียงพลังงานแบบหนึ่ง ที่มีกำลังเคลื่อนไหวอยู่ในตัวคน ช้าง
และม้า เรียกว่า พลังงานจลน์ ปรากฏได้ผลงาน และเราเห็นผลงานทันที |
 |
|
มีพลังงานอีกแบบหนึ่งที่ยังไม่ได้งานและยังไม่เห็นผลงาน เพราะไม่ได้ทำงาน
เช่น แอ่งน้ำ บนเขาสูง น้ำบนเขายังไม่ได้ทำงาน แต่มีพลังงาน
ยิ่งอยู่สูงและมีจำนวนน้ำมากก็ยิ่งมีพลังงานมาก พลังงานนี้เรียกว่า
พลังงานศักย์ เมื่อใดเราต่อท่อจากแอ่งน้ำลงมายังเชิงเขา ปล่อยให้น้ำไหล
น้ำจะทำงานได้ จะให้ดันกังหันดันระหัด ให้เคลื่อนไหวแทนคนและสัตว์ก็ได้
|
