บทที่ 7 · 2017. 3. 18. · บทที่ 1 บทที่ 5 บทที่ 3 บทที่ 7 บทที่ 9 ภาคผนวก บทที่ 2 บทที่
บทที่ 5 งานและพลังงาน
-
Upload
thepsatri-rajabhat-university -
Category
Science
-
view
971 -
download
22
description
Transcript of บทที่ 5 งานและพลังงาน
![Page 1: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/1.jpg)
บทท 5
งาน และ พลงงาน
อ.ณภทรษกร สารพฒน
![Page 2: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/2.jpg)
หวขอบรรยาย
• แรง และงาน
• พลงงาน
• กฎการอนรกษพลงงาน
• ก าลง
• เครองกล
• แหลงพลงงาน
![Page 3: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/3.jpg)
งาน และ พลงงาน
![Page 4: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/4.jpg)
งาน ( work )
งาน หรอ งานเชงกล (Work : W) ในทางฟสกส คอ ปรมาณของพลงงานซงถกสงมาจากแรงทกระท าตอวตถใหเคลอนทไปไดระยะทางขนาดหนง งานเปนปรมาณสเกลาร
เชนเดยวกบพลงงาน มหนวยเอสไอเปน จล (J)𝑊 = 𝐹 ∙ 𝑙
m 𝐹
𝑙
![Page 5: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/5.jpg)
งาน ( work )
พจารณาวตถมวล m ถกแรง 𝐹 ซงท ามมกบแนวระดบเปนมม q กระท า แลวเคลอนทไดการกระจด l ดงรป
โดย 𝐹 คงทท งขนาดและทศทางตลอดการเคลอนท
𝐹
qm
𝐹
qm
𝑙
![Page 6: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/6.jpg)
นยาม : งาน ( work ) ทเกดจากแรง 𝐹 ทกระท าตอวตถน คอ
งานมหนวยเปน N.m หรอ J ( จล ) และมคาเปนไดทง ศนย , บวก , ลบสามารถแบงออกเปนกรณตางๆไดดงน
𝑊 = 𝐹 cos 𝜃 ∙ 𝑙
𝐹
qm
𝐹
qm
งาน ( work )
𝑙
![Page 7: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/7.jpg)
1. งาน : กรณทเปน บวก
o จากนยามของงาน คอ 𝑊 = 𝐹 cos 𝜃 ∙ 𝑙
o จะเหนวา 𝐹 ท ามมกบ 𝑙 เปนมม 0° เมอ cos 0° = 1
o ดงนน 𝑊 = 𝐹 cos 0° ∙ 𝑙 = 𝐹 ∙ 𝑙 มคาเปน บวก
𝐹 𝐹m m
Motion
𝑙
![Page 8: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/8.jpg)
2. งาน : กรณทเปน ลบ
o จากนยามของงาน คอ 𝑊 = 𝐹 cos 𝜃 ∙ 𝑙
o จะเหนวา 𝐹 ท ามมกบ 𝑙 เปนมม 180° เมอ cos 180° = −1
o ดงนน 𝑊 = 𝐹 cos 180° ∙ 𝑙 = − 𝐹 ∙ 𝑙 มคาเปน ลบ
𝐹 m 𝐹 m
Motion
𝑙
![Page 9: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/9.jpg)
3. งาน : กรณทเปน ศนย
o จากนยามของงาน คอ 𝑊 = 𝐹 cos 𝜃 ∙ 𝑙
o จะเหนวา 𝐹 ท ามมกบ 𝑙 เปนมม 90° เมอ cos 90° = 0
o ดงนน 𝑊 = 𝐹 cos 90° ∙ 𝑙 = 0 มคาเปน ศนย
𝐹
m m
𝐹Motion
𝑙
![Page 10: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/10.jpg)
ถามแรงหลายแรงกระท าตอวตถ สามารถหางานไดจากการพจารณางานของแรงแตละแรง ดงรป
1. งานของแรง 𝐹1 คอ 𝑊 = 𝐹1 cos 𝜃1 ∙ 𝑙
2. งานของแรง 𝐹2 คอ 𝑊 = 𝐹2 cos 𝜃2 ∙ 𝑙
𝑙
m
𝐹1
𝐹2
𝐹3
𝐹4
𝐹5
m
𝐹1
𝐹2
𝐹3
𝐹4
𝐹5
4. งาน : กรณทแรงหลายแรงกระท ากบวตถ
![Page 11: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/11.jpg)
งานรวม = ผลรวมของงานเนองจากแรงทกแรงทกระท าตอวตถ
3. งานของแรง 𝐹3 คอ 𝑊 = 𝐹3 cos 𝜃3 ∙ 𝑙
4. งานของแรง 𝐹4 คอ 𝑊 = 𝐹4 cos 𝜃4 ∙ 𝑙
5. งานของแรง 𝐹5 คอ 𝑊 = 𝐹5 cos 𝜃5 ∙ 𝑙
เมอ 𝜃 เปนมมททศทางของแรงท ามมกบแนวการเคลอนท 𝑙 ตามล าดบ
𝑊 = 𝑊 𝐹1+ 𝑊 𝐹2
+ 𝑊 𝐹3+ 𝑊 𝐹4
+ 𝑊 𝐹5
![Page 12: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/12.jpg)
5. การหางานจากพนทใตกราฟ
• ในการทดลองนน เรามกบนทกในรปแบบทเขาใจงายการเขยนกราฟความสมพนธ ของฟงกชน จากนยามของงาน ซงเปนความสมพนธของ แรง กบ การกระจด
ดงนนเราสามารถหา งาน ไดจากความสมพนธดงกลาวสมการของงาน : 𝑊 = 𝐹 ∙ 𝑙
จากกราฟ : แรง กบ การกระจด
s (เมตร)
F (นวตน
)
o ปรมาณงาน คอ พนทใตกราฟความสมพนธของ แรง กบ การกระจด
![Page 13: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/13.jpg)
ตวอยาง
จากรปวตถเคลอนทไดการกระจด 𝑠 ถาพนมสมประสทธความเสยดทาน 𝜇𝑘 จงหางานของแรงแตละแรงท กระท าตอวตถ และ งานรวม
𝐹
qm
𝐹
qm
𝑠
![Page 14: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/14.jpg)
วตถมวล 10 กโลกรม ไถลไปบนพนทมสมประสทธความเสยดทานจลนระหวางพนกบผว วตถเทากบ 0.2 เปนระยะทาง 5 เมตร งานของแรงเสยดทานมคาเทากบกจล
ตวอยาง
10 kg
5 m
10 kgmk = 0.2
![Page 15: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/15.jpg)
ชายคนหนงแบกขาวสารมวล 100 กโลกรม ไวบนบาเดนไปตามพนราบเปน ระยะทาง 10 เมตร แลวจงขนบนไดดวยความเรวคงทไปชนบนซงสงจากพนลาง 3 เมตร จงหางานทชายผนนท า
ตวอยาง
m=10 kg
3 เม
ตร
10 เมตร4 เมตร
![Page 16: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/16.jpg)
มวล 4 กโลกรมเคลอนทขนระนาบเอยง 30 องศากบแนวระดบ โดยมแรง 100 นวตน ดงขนขนานกบพนเอยง และมแรงเสยดทาน 10 นวตน ตานการเคลอนท ปรากฏวามวลเคลอนทไดระยะ 20 เมตร จงหางานของแตละแรง และ งานรวม
ตวอยาง
30o
![Page 17: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/17.jpg)
วตถมวล 4 กโลกรม แขวนอยในแนวดงดวยเชอกเสนหนงเหนอระดบพน 20 เมตร ถา ดงเชอกใหมวลเคลอนขนเปนระยะทาง 10 เมตร ดวยอตราเรง 2.5 เมตรตอวนาท2 จงหา งานททาโดยแรงตงเชอก ( ใหใชคา g = 10 เมตรตอวนาท2 )
ตวอยาง
4 kg
20 เม
ตร
4 kg10
เมตร a = 2.5 m/s2
g = 10 m/s2
T
![Page 18: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/18.jpg)
แรง F กระทากบวตถแสดงโดยกราฟ ดงรป งานทเกดขนในระยะ 10
เมตร เปนกจลตวอยาง
80
40
5 10s (เมตร)
F (นวตน)
![Page 19: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/19.jpg)
แรงทกระท ากบมวลตดสปรง ไดกราฟความสมพนธของแรง กบ การกระจด ดงกราฟ งานทเกดขนในระยะ -0.3 เมตร ถง 0.3 เมตร
ตวอยาง
s (เมตร)
F (นวตน)
-0.3 -0.2 -0.1
0.1 0.2 0.3
4
2
-4
-2
ก) งานในชวง -0.3 – 0 เมตรข) งานในชวง 0 – 0.3 เมตรค) งานรวมของตลอกการเคลอนท
![Page 20: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/20.jpg)
1. ใหหางานทกระท าโดยพนกงานทเขนเตยงคนไขดวยแรงในแนวราบ 25 N ใหเคลอนทไปเปน 3m ตามระยะทางระดบราบ
2. ชายคนหนงเขนรถดวยแรง 10N ดงรป กระท ากบรถเขนท ามม 30
องศา ใตแนวระดบ ใหหางานทเกดขนจากการเขนรถไดในระยะทาง 5m ในแนวราบ
การบาน “งาน” (ครงท 1)
![Page 21: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/21.jpg)
พลงงานคออะไร
พลง ง า น ( Energy) หมาย ถ ง
ความสามารถในการท างานได หรอ อ านาจทแฝงอยในวตถซงสามารถเปลยนรปได หรอสามารถกลาวไดวาวต ถ ใ ด ท ม พล ง ง าน ว ต ถน น จ ะสามารถท างานได พลงงานของวตถตาง ๆ อาจสะสมอยในหลายรปแบบ เ ชน พลง งานกล พลง งา นศก ย พลงงานจลน ความรอน แสง ไฟฟา เสยง เปนตน
![Page 22: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/22.jpg)
พลงงาน (Energy)
สปรงกมพลงงานสะสม น าไปใชยงกระสนได
น าในเขอนมพลงงานสะสมอย เราสามารถเอามาผลตกระแสไฟฟาได
![Page 23: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/23.jpg)
งาน และ พลงงานสมพนธกนอยางใกลชด
*** งาน คอ การถายเทพลงงาน ***
พลงงานมกประเภท อะไรบาง ?
พลงงาน (Energy)
ถามงานกระท าตอระบบ
ถาระบบท างานเอง
มการถายเทพลงงาน
เขาสระบบ
มการถายเทพลงงาน
ออกจากระบบ
พลงงานระบบเพมขน
พลงงานระบบลดลง
![Page 24: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/24.jpg)
พลงงาน คอ ความสามารถในการท างาน มหนวยเปน จล (J)
o พลงงานมอยหลายรป เชน พลงงานกล พลงงานความรอน พลงงานไฟฟา พลงงานเคม
o พลงงานไมมวนสญหาย เพยงแตเปลยนรปหนงไปเปนอกรปหนงได เชน พลงงานไฟฟา เปลยนเปนพลงงานความรอน
พลงงาน (Energy)
![Page 25: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/25.jpg)
พลงงาน แบงประเภททปรากฏในธรรมชาตได 2 แบบ คอ
𝐸𝑘 = 12𝑚𝑣2
1. พลงงานจลน
𝐸𝑝 = 𝑚𝑔ℎ
2. พลงงานศกย
𝑣
ℎ 𝑔
พลงงาน (Energy)
![Page 26: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/26.jpg)
พลงงานศกย (Potential Energy)
พลงงานศกย (Potential Energy; P.E.) คอ เปนพลงงานทขนอย
กบ ต าแหนง หรอ ลกษณะรปราง ของวตถ
o พลงงานศกยโนมถวงขนอยกบ
ความสงจากระดบอางอง (h)
𝐸𝑃 = 𝑚𝑔ℎ
o พลงงานศกยสปรงขนอยกบระยะ
ย ด ห ร อ ห ด ข อ ง ส ป ร ง จ า ก
ต าแหนงสมดลของสปรง (x)
𝐸𝐸 = 12𝑘𝑥2
ℎ
𝑥ระดบอางอง
![Page 27: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/27.jpg)
พลงงานศกยโนมถวง
( gravitational potential energy )
พจารณาอนภาคมวล 𝑚 เคลอนทภายใตแรงโนมถวงของโลก
𝑥
𝑦
𝑧 𝑎
𝑏 𝑟2
𝑚
𝐹
0
𝑟1
![Page 28: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/28.jpg)
จะเหนวา 𝐹 = −mg 𝑘
ใหงานเนองจากแรงโนมถวงของโลกจาก 1 → 2 = 𝑊12
𝑊12 = 𝑟1
𝑟2 𝐹 ∙ 𝑑 𝑟
= 𝑟1
𝑟2 −mg 𝑘 ∙ 𝑑𝑥 𝑖 + 𝑑𝑦 𝑗 + 𝑑𝑧 𝑘
= 𝑧1
𝑧2 −mg 𝑑𝑧
= −mg 𝑧1
𝑧2 𝑑𝑧
= −mg 𝑧2 − 𝑧1
พลงงานศกยโนมถวง
( gravitational potential energy )
![Page 29: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/29.jpg)
จะเหนวา งานเนองจาก 𝑧 จะขนกบต าแหนงของจดตงตน (1) และจดสดทาย (2) เทานน โดยไมขนกบเสนทางในการเคลอนทของวตถ เราเรยกแรงทมสมบตในลกษณะนวา 𝐦𝒈 แรงอนรกษ (
Conservative force )
o เรยก 𝐸𝑝 วา พลงงานศกยโนมถวง ( Gravitational
Potential Energy )
นยาม :𝐸𝑝 = m 𝑔 ∙ 𝑧
พลงงานศกยโนมถวง
![Page 30: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/30.jpg)
ดงนน
แตโดยทวไปมกจะวดความสงของวตถเทยบกบระดบอางองใดๆ
ระดบอางองใดๆ
𝒛
𝒛 𝟏𝒉 𝟏
𝒛 𝟐𝒉 𝟐
𝟏
𝟐
𝑊12 = − 𝐸𝑝2 − 𝐸𝑝1 = −∆𝐸𝑝
พบวา 𝒛 𝟐 − 𝒛 𝟏 = 𝒉 𝟐 − 𝒉 𝟏
ดงนน 𝑾 𝟏𝟐 = −𝒎𝒈 𝒛 𝟐 − 𝒛 𝟏 = −𝒎𝒈 𝒉 𝟐 − 𝒉 𝟏
𝟎
พลงงานศกยโนมถวง
![Page 31: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/31.jpg)
จะไดวา 𝐸𝑝 วา พลงงานศกยโนมถวง
โดยท ℎ คอ ต าแหนงของวตถวดจากระดบอางองดงนน คาของพลงงานศกยจงมคาไมแนนอนขนอยกบระดบอางอง
นยาม : พลงงานศกยโนมถวง𝐸𝑝 = m𝑔ℎ
1. สรป : พลงงานศกยโนมถวง
![Page 32: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/32.jpg)
เมอสปรงยดหรอหดเปนระยะ 𝑥 จากต าแหนงสมดล จะท าเกดแรงคนตวในทศตรงขามกบการกระจด
𝐹 = −𝑘𝑥
m
ต าแหนงสมดล
−𝑘𝑥𝑚
𝑥
𝑥
−𝑘𝑥
(𝑎)
(𝑏)
(𝑐)
o พจารณาสปรงทมคาคงทสปรงเทากบ 𝑘 และมมวล𝑚 ตดอยทปลาย ดงรป
พลงงานศกยยดหยน
( elastic potential energy )
![Page 33: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/33.jpg)
เมอสปรงเปลยนระยะยดหรอหดจากต าแหนง 𝑥1 จากจดสมดลเปนต าแหนง 𝑥2 หางานของแรงคนตวไดจาก
𝑊12 = 𝑟1
𝑟2 𝐹 ∙ 𝑑 𝑟
= 𝑟1
𝑟2 −kx 𝑖 ∙ 𝑑𝑥 𝑖 + 𝑑𝑦 𝑗 + 𝑑𝑧 𝑘
= 𝑥1
𝑥2 −kx 𝑑𝑥
= −k 𝑥1
𝑥2 𝑥𝑑𝑥
= −k 1
2𝑥22 − 1
2𝑥12
= 1
2𝑘𝑥1
2 − 1
2𝑘𝑥2
2
พลงงานศกยยดหยน
![Page 34: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/34.jpg)
โดยท 𝑥 เปนระยะยดหรอหดของสปรงจากต าแหนงสมดล
นยาม : พลงงานศกยยดหยน
𝐸𝑝𝑠 = 12𝑘𝑥2
2. สรป :พลงงานศกยยดหยน
เรยก 𝐸𝑝 วา พลงงานศกยยดหยน ( elastic potential
energy )
𝑊12 = − 𝐸𝑝𝑠2 − 𝐸𝑝𝑠1 = −∆𝐸𝑝𝑠
![Page 35: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/35.jpg)
พลงงานศกย (Potential Energy)
พลงงานศกยเนองจากแรงโนมถวงขนอยกบความสงจากระดบอางอง (h)
ระดบอางอง
𝐸𝑃 > 0
𝐸𝑃 < 0
𝐸𝑃 = 0
![Page 36: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/36.jpg)
มวล A ขนาด 10 กโลกรม อยสงจากพนโลก 1 เมตร กบ มวล B ขนาด 5 กโลกรมอยสงจากพนโลก 1.5 เมตร อตราสวนของพลงงานศกยของA ตอ B เปนเทา ไร
ตวอยาง
10 kg
1 เม
ตร
5 kg
1.5
เมตร
AB
![Page 37: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/37.jpg)
สปรงตวหนงมความยาวปกต 1 เมตร และมคานจสปรง 100 นวตนตอเมตร ตอมาถกแรงกระท า แลวท าใหยดออกและมความยาวเปลยนเปน 1.2 เมตร จงหาพลงงานศกยยดหยนขณะทถกแรงนกระท ามคากจล
ตวอยาง
1 เมตร
1.2 เมตร
k = 100 นวตนตอ
Dx
![Page 38: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/38.jpg)
พลงงานจลน (Kinetic Energy)
o พลงงานจลน คอ พลงงานทเกดจากการเคลอนทของวตถนน มหนวยเปน จล (J)
o พลงงานจลนของวตถมวล m อตราเรว v คอ 𝐸𝑘 = 12𝑚𝑣2
𝑑𝐸𝑘𝑓 = 1
2𝑚𝑣2𝐸𝑘𝑖 = 1
2𝑚𝑣0
2
∆𝐸𝑘=12𝑚𝑣2 − 1
2𝑚𝑣0
2
Initial Final
![Page 39: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/39.jpg)
พจารณาวตถมวล 𝑚 เคลอนทใน 3 มตจาก 𝑎 ไป 𝑏
𝑥
𝑦
𝑧
𝑎
𝑏
𝑟
𝑚
𝐹
0
พลงงานจลน (Kinetic Energy)
![Page 40: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/40.jpg)
งานลพธของแรงลพธ 𝐹 จาก 𝑎 ไป 𝑏 คอ
ดงนน
𝑊𝑎→𝑏 = 𝑎𝑏 𝐹 ∙ 𝑑 𝑟
= 𝑎
𝑏
𝑚𝑑 𝑣
𝑑𝑡∙ 𝑣𝑑𝑡
จาก𝑑
𝑑𝑡 𝑣 ∙ 𝑣 = 𝑣 ∙
𝑑𝑣
𝑑𝑡+
𝑑𝑣
𝑑𝑡∙ 𝑣 = 2 𝑣 ∙
𝑑𝑣
𝑑𝑡
𝑣 ∙𝑑 𝑣
𝑑𝑡=
1
2
𝑑
𝑑𝑡 𝑣 ∙ 𝑣 =
1
2
𝑑
𝑑𝑡𝑣2
พลงงานจลน (Kinetic Energy)
![Page 41: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/41.jpg)
ไดวา
เรยกสมการดงกลาววา ทฤษฎบทงาน-พลงงาน
โดยท 𝐸𝑘 =1
2𝑚𝑣2 เรยกวา พลงงานจลน ( kinetic energy )
𝑊𝑎→𝑏 = 𝑎𝑏 𝑚
2
𝑑
𝑑𝑡𝑣2 𝑑𝑡
=𝑚
2 𝑎𝑏𝑑 𝑣2
=𝑚
2𝑣𝑏
2 −𝑚
2𝑣𝑎
2
𝑊𝑎→𝑏 = ∆𝐸𝑘
พลงงานจลน (Kinetic Energy)
![Page 42: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/42.jpg)
ลกมวล 0.5 กโลกรม เรมตนเคลอนทดวยความเรว 10 เมตรตอวนาท ตอมามแรงกระท าตอลกบอลในทศเดยวกบการเคลอนทจนมความเรวเปน 30 เมตรตอวนาท ปรมาณงานทท าใหลกบอลเปลยนความเรวจากแรงดงกลาวเปนเทาใด
ตวอยาง
𝑣0 = 10 𝑚/𝑠 𝑣 = 30 𝑚/𝑠
Initial Final
![Page 43: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/43.jpg)
ใหพลงงานทจะท าใหรถทมมวล 1,000 กโลกรม จากหยดนงมความเรวเปน 30 เมตรตอวนาท สมมตวาไมมแรงเสยดทาน และการเคลอนทอยในแนวราบ
ตวอยาง
Initial Final
𝑣0 = 0 𝑣 = 30 𝑚/𝑠
![Page 44: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/44.jpg)
เครองเรงอนภาคท าการเรงอนภาคแอลฟาตวหนงจนมพลงงานจลนเทากบ 3.72 x 10-15 จล เมอมวลของอนภาคแอลฟาคอ 6.64 ×
10−27 กโลกรม ความเรวของอนภาคแอลฟาเปนเทาใด
ตวอยาง
𝐸𝑘 = 3.72 × 10−15 𝐽
𝑚 = 6.64 × 10−27 𝑘𝑔
𝐻𝑒 +2
![Page 45: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/45.jpg)
กฎการอนรกษพลงงาน
ในกรณทระบบเปนระบบปด นนคอไมมงานเนองจากแรงเกดขนเมอไมมงาน กไมมการถายเทพลงงานเขาหรอออกนอกระบบ แสดงวาพลงงานรวมของระบบจะไมมการเปลยนแปลง
∆𝐸 = 0
หรอ ถาเราเปรยบเทยบสภาวะของระบบทต าแหนง Initial กบ Final จะได
𝐸𝑖𝑛𝑖𝑡𝑖𝑎𝑙 = 𝐸𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙
![Page 46: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/46.jpg)
กฎการอนรกษพลงงาน
ในกรณทระบบเปนระบบปด
∆𝐸 = 0 𝐸𝑖𝑛𝑖𝑡𝑖𝑎𝑙 = 𝐸𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙หรอ
น คอ กฎการอนรกษพลงงาน (Law of
Conservation of Energy) ซงบอกวา “พลงงานไมมการสญหาย หรอ สรางขนมาใหมได มนเพยงแตเปลยนรปจากพลงงานแบบหนงไปเปนอกแบบหนงเทานน”
เปลยนรปอยางไร ?
![Page 47: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/47.jpg)
กฎการอนรกษพลงงาน
: ระบบปด (ไมมแรงตานอากาศ)
𝐸𝑃 = 𝑚𝑔ℎ
𝐸𝑘 = 12𝑚𝑣2
2. พลงงานจลน
1. พลงงานศกย
𝐸𝑃 𝐸𝑘
𝐸𝑃 𝐸𝑘
𝐸𝑃 𝐸𝑘
ระดบอางอง
𝐸𝑃 𝐸𝑘
𝐸𝑃 𝐸𝑘
1
2
3
4
5
![Page 48: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/48.jpg)
กฎการอนรกษพลงงาน
ค าวาระบบเปด คอ มการถายเทพลงงานเขาหรอออก ซงกหมายความวา มการไดงาน(หรอเสยงาน) เกดขนนนเองสงทตางกนออกไปกคอ พลงงานจะเปลยนแปลงโดยปรมาณทเปลยนไปกคอ งานทได(งานเปนบวก) หรอ เสยงานไป(งานเปนลบ) นนเอง“พลงงานไมมการสญหาย หรอ สรางขนมาใหมได มนเพยงแตเปลยนรปจากพลงงานแบบหนงไปเปนอกแบบหนงเทานน”
แลวถาระบบไมปด (ระบบเปด) จะเกดอะไรขน?
∆𝐸 = 𝑊
𝑊 = 𝐸𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 − 𝐸𝑖𝑛𝑖𝑡𝑖𝑎𝑙
ใชไดทกกรณ นนคอถาไมมงานใดๆ
(w=0) พลงงานมคาคงท
หรอ
![Page 49: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/49.jpg)
กฎการอนรกษพลงงาน
: ระบบเปด (มแรงตานอากาศ)
𝐸𝑃 = 𝑚𝑔ℎ
𝐸𝑘 = 12𝑚𝑣2
2. พลงงานจลน
1. พลงงานศกย
𝐸𝑃 𝐸𝑘
𝐸𝑃 𝐸𝑘
𝐸𝑃 𝐸𝑘
ระดบอางอง
𝐸𝑃 𝐸𝑘
𝐸𝑃 𝐸𝑘
1
2
3
4
5
3. งานของแรง
ตานอากาศ
𝑊𝑎
𝑊𝑎
𝑊𝑎
𝑊𝑎
𝑊𝑎
![Page 50: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/50.jpg)
ปลอยวตถมวล 3.0 กโลกรม จากทสง 2 เมตร ลงมากระทบกบสปรงซงมคาคงตวสปรง เทากบ 120 นวตนตอเมตร โดยไมเดง สปรงจะถกกดลงเปนระยะทางมากทสดกเมตร
ตวอยาง
ระดบอางอง
2 m
3 kg
k=12
0 n
/m
![Page 51: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/51.jpg)
วตถมวล 1.0 กโลกรม เคลอนทบนพนราบเกลยงดวยความเรว 2.0
เมตรตอวนาท วงเขาชนสปรงดงรป ปรากฏวาวตถหยดชวขณะเมอสปรงหดสนกวาเดม 0.05 เมตร
ตวอยาง
0.05 m
1
kg
v = 2 m/s1
kg
ก. พลงงานศกยของสปรง เมอหดสนสดเปนเทาใด ข. ณ. ต าแหนงทวตถหยดนนสปรงผลกวตถดวยแรงเทาใด
![Page 52: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/52.jpg)
ยงลกปนมวล 10 กรม เขาไปในเนอไมดวยอตราเรว 300 เมตรตอวนาท ลกปนหยดนง หลงจากทเขาไปในเนอไมเปนระยะทาง 5 เซนตเมตร จงหาแรงเฉลยทลกปนกระทาตอแทงไมในหนวยนวตน
ตวอยาง
u = 300 m/s
5 cm
![Page 53: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/53.jpg)
จากรป แผนเลอนทมมวล 20 กโลกรม อยบนเนนเขาเรมทจะเลอนลงเขา ถามวาจะเลอนไปไดเรวเทาไรเมอถงตนเขา ถาเขานสง 100 เมตร และเราไมค านงถงแรงเสยดทาน
ตวอยาง
ระดบอางอง
𝐸𝑖𝑛𝑖𝑡𝑖𝑎𝑙
𝐸𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙
100 เมตร
m = 20 กโลกรม
![Page 54: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/54.jpg)
ถาแผนเลอนมความเรว 30 เมตรตอวนาท จากตนเขา ถามวามพลงงานความรอนเกดขนเทาไร เนองมาจากความเสยดทานในขณะทเคลอนทลง
ตวอยาง
ระดบอางอง
𝐸𝑖𝑛𝑖𝑡𝑖𝑎𝑙
𝐸𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙
100 เมตร
m = 20 กโลกรม
v = 30 เมตรตอวนาท
![Page 55: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/55.jpg)
จากรปมวล m อยทต าแหนง A เรมไถลลงตามทางลาดลนดวยอตราเรวตน u อยากทราบวามวล m จะสามารถไถลขนไปตามทางเอยง BC ไดสงสดในแนวดงเทาไร
ตวอยาง
ระดบอางอง
h
A
B
C
u
![Page 56: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/56.jpg)
การบาน อนรกษพลงงาน (ครงท 4 วนท 22 ตลาคม 2556 )
3. พนกงานคนหนงเขนเตยงทมคนไขนอนอย ในแนวราบดวยแรง 100 นวตน โดยเรมจากหยดนงและเขนออกไปเปนระยะทาง 5 เมตร มแรงเสยดทานเกดขนระหวางลอกบพนผวแตไมทราบคา ความเรวสดทายมคาเปน 1 เมตรตอวนาท ใหมวลของเตยงเขนและคนไขรวมกนมคา 80 กโลกรมก) ใหหางานทเกดเนองจากการตานการเคลอนทของแรงเสยดทานข) ใหหาแรงเสยดทาน
![Page 57: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/57.jpg)
ก าลง (Power)
ก าลง (Power) คอ อตราการท างาน หรองานทท าไดในหนงหนวยเวลา หนวย J/s (จลตอวนาท) หรอ W (วตต)
𝑃 = 𝑑𝑊𝑑𝑡 𝑑𝑊 = 𝐹 ∙ 𝑑 𝑟เนองจาก
𝑃 = 𝐹 ∙ 𝑑 𝑟𝑑𝑡 𝑣 =
𝑑 𝑟
𝑑𝑡และ
𝑃 = 𝐹 ∙ 𝑣
1 ก าลงมา (horsepower : hp) = 746 วตต
![Page 58: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/58.jpg)
ก าลง (Power)
ใหคนปกต และคนไข วงขนบนได แลวจบเวลาเปรยบเทยบกน
ก าลงมนษย =น าหนก (N) x ความสงของหองคนไข (m)
เวลาทงหมด (s)
o จะเหนไดวา คนปกตจะใชเวลานอยกวา แสดงวา ไดก าลงงานสงกวา
“Ergometer” เปนเครองวดก าลงงานของคน ประกอบไปดวยลอจกรยานทจอดนงอยกบท และตอกบไดนาโมหรอสเกล
“Ergon” คอ งาน และ “Metron” คอ การวต
![Page 59: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/59.jpg)
ก าลง (Power)
ก าลง (Power : P) =ปรมาณของานทท า หรอ ใช (Work : W)
หนงหนวยเวลา (Time : t)
o หนวยของก าลงคอ จลตอวนาท (Joule/second :
J/s) ซงมชอเฉพาะวา วตต (Watt : W)
ก าลง (Power) คอ ปรมาณของานทท า(หรอใช) ตอหนงหนวยเวลา หรอ อตราการใชพลงงาน
อกหนวยหนงทยงใชกนอยางแพรหลาย คอ ก าลงมา (Horse Power : hp) หรอ
แรงมา สามารถเขยนในหนวย SI ไดดงน 1 hp คอ 746 W
เจมส วตต วศวกรและนกประดษฐ ชาวสกอตแลนด ผปรบปรงเครองจกรไอน า
![Page 60: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/60.jpg)
12 แรงมา
ก าลง (Power)
𝑃 = 𝑑𝑊𝑑𝑡
400 แรงมา
รถคนไหนจะถงเสนชยกอนกน?
o เนองจากก าลงขนอยกบทงปรมาณงาน(W) และ เวลา(t) ดงนนวตถทมก าลงมากจะท างานไดมากกวาวตถทมก าลงนอยในเวลาทเทากน
![Page 61: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/61.jpg)
ก. ใหค านวณหาก าลงทใชในการเดนขนบนใดทสง 2 เมตร ในเวลา 7วนาท โดยทมวลของชายคนดงกลาว 60 กโลกรม
ข. ในกรณเดยวกน แตชายคนดงกลาววงขนบนไดในเวลา 2 วนาท
ตวอยาง
ระดบอางอง
2 เมตร
m = 60 กโลกรม
การเดนขนบนใดทสง 2 เมตร ในเวลา 7 วนาทแตชายคนดงกลาววงขนบนไดในเวลา 2 วนาท
![Page 62: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/62.jpg)
ประสทธภาพการท างาน
o พลงงานจ านวนมากมกจะสญเสยไปเมอมการท างานo ค าวา “สญเสย” ไมไดหมายความวาพลงงานสญหาย แตหมายความวา
พลงงานไดเปลยนรปไปเปนอกรปหนงทเราไมตองการo หลอดไฟเปลยนพลงงานไฟฟาสวนใหญใหเปนพลงงานความรอน แทนทจะเปน
แสงo เครองยนตเปลยนพลงงานเคมทสะสมเปนพลงงานความรอนเปนสวนมากแทนท
จะเปนพลงงานทใชในการขบเคลอนทเปนประโยชน
![Page 63: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/63.jpg)
ประสทธภาพการท างาน
ประสทธภาพ (Efficiency) คอ ปรมาณทใชบงบอกถงความสามารถในการน าพลงงานทใหกบอปกรณหนงๆ ไปใชท างานทเปนประโยชน
𝐸𝑓𝑓 =𝑊𝑜𝑢𝑡
𝐸𝑖𝑛Eff ไมมหนวย !!!
𝐸𝑓𝑓(%) =𝑊𝑜𝑢𝑡
𝐸𝑖𝑛× 100
หรอในกรณทงานทไดอยในรปของพลงงานเรากค านวณไดโดย
𝐸𝑓𝑓 =𝐸𝑜𝑢𝑡
𝐸𝑖𝑛
1
2
3
![Page 64: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/64.jpg)
ประสทธภาพการท างาน
หรอถาเราพจารณาภายในชวงเวลา t หนงๆ เราอาจค านวณโดย
𝐸𝑓𝑓 = 𝑊𝑜𝑢𝑡 𝑡
𝐸𝑖𝑛 𝑡=
𝑃𝑜𝑢𝑡
𝑃𝑖𝑛
𝐸𝑓𝑓(%) =𝑃𝑜𝑢𝑡
𝑃𝑖𝑛× 100
1
2
![Page 65: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/65.jpg)
ประสทธภาพการท างาน
จะเหนไดวาประสทธภาพของการท างานของทกอยางมคาไมมาก(ไมเกน 50%)
ประสทธภาพ(%) การท างานของรางกายและเครองกล
รางกายขณะขจกรยาน 20
รางกายขณะวายน า 2
รางกายขณะขดดน 3
เครองจกรไอน า 17
เครองยนต 38
โรงไฟฟาพลงงานนวเคลยร 35
โรงไฟฟาถานหน 42
![Page 66: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/66.jpg)
ตวอยาง ในการเดนขนบนไดประสทธภาพการท างานของรางกายมนษยคอ 20%
จากตวอยางทก) พลงงานทชายคนนตองการในการเดนขนบนไดมคาเปนเทาไรข) พลงงานความรอนทเกดจากการเดนขนบนไดมคาเทาไรค) อตราการผลตพลงงานความรอนในหนวยวตต ในขณะเดนขนบนไดมคา
เทาไรง) อตราการผลตพลงงานความรอนในหนวยวตต ในขณะวงขนบนไดมคา
เปนเทาไร
ระดบอางอง
2 เมตร
m = 60 กโลกรม • การเดนขนบนใดทสง 2 เมตร ในเวลา 7 วนาท• แตชายคนดงกลาววงขนบนไดในเวลา 2 วนาท
![Page 67: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/67.jpg)
𝐸𝑓𝑓 = 35%
𝐸𝑖𝑛 =?
𝑊𝑜𝑢𝑡 = 1,000 𝑀𝑊
ตวอยาง โรงไฟฟาพลงงานนวเคลยรทมประสทธภาพการท างาน 35% ผลตพลงงานไฟฟา 1,000 MW ใหหาอตราการผลตของเสยในรปของพลงงานความรอนในหนวย MW
• ปรมาณพลงงานความรอนทไดมาจากโรงไฟฟาพลงงานนวเคลยรหรอโรงไฟฟาธรรมดามคาสงมาก
![Page 68: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/68.jpg)
ประสทธภาพการท างานของมนษย
o อตราเมตาโบลก (Metabolic Rate) คอ ปรมาณทใชบงบอกถงความสามารถของรางการในการเปลยนแปลงพลงงานทซอนอยในอาหารใหกลายไปเปนพลงงานทรางกายสามารถน าไปใชได
o ในรางการของมนษยขณะอยนงกตองการพลงงานคาหนงเพอใหระบบตางๆภายในรางกายสามารถด าเนนไ ป ไ ด ค า ข อ ง พ ล ง ง า น น เ ร ย ก ว า Basal
Metabolic Rate (BMR)
![Page 69: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/69.jpg)
ประสทธภาพการท างานของมนษย
ตารางแสดงสดสวนเฉลยของ BMR ในอวยวะตางๆ
(ในชายน าหนก 65 kg ทอยเฉยๆ)
อวยวะ เปอรเซนตของ BMR
ตบและมาม 27
สมอง 19
กลามเนอและกระดก 18
ไต 10
หวใจ 7
อนๆ 19
![Page 70: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/70.jpg)
ประสทธภาพการท างานของมนษย
o คาของ BMR ในแตละคนจะมคาสงต าแตกตางกนไป สวนหนงนนขนอยกบการท างานของตอมไทรอยด
o ในกรณทตอมไทรอยดมระดบการท างานสงกวาปกตจะสงผลใหคา BMR มคาสง
o BMR ยงขนอยกบมวลรางกายแตละคนดวย ผ ทมวลมากจะมคา BMR สงซงสาเหตสวนหนงนนเนองมาจากรางกายตองการพลงงานความรอนเอน ามาใชในการควบคมอณหภมของรางกายมากเพราะอวยวะของผ มมวลมากยอมมขนาดใหญตามไปดวย
![Page 71: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/71.jpg)
ประสทธภาพการท างานของมนษย
Harris-Benedict equation วธการประมาณคา BMR ทมความแมนย าสงวธหนง o ผใหญ เพศชาย
BMR = 66 + (13.75 x w) + (5.0 x h) –
(6.76 x a)o ผใหญ เพศหญง
BMR = 65 + (9.56 x w) + (1.85 x h) –
(4.68 x a)โดย
• w คอ น าหนกในหนวยกโลกรม • h คอ ความสงในหนวยเซนตเมตร • a คออายในหนวยป
BMR ในหนวย kcal แสดง คาพลงงาน(นอยทสด) ทตองการตอหนงวน (24h)
เพอความอยรอด(ค านวณเสมอนวารางกายพกผอนหรอนอนทงวน)
![Page 72: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/72.jpg)
ค านวณ BMR ของเพศหญงตามขอมลตอไปน เมอ ความสง 155 cm, น าหนก 45 kg และ 20 ป
ตวอยาง
9.56 x 45
เพราะฉะนน รางกายตองการพลงงานมากกวาน
ขนอยกบกจกรรมทท า
o ผใหญ เพศหญง
BMR = 65 + (9.56 x w) + (1.85 x h) – (4.68 x a)
o BMR = 65 + (9.56 x 45) + (1.85 x 155) –
(4.68 x 20)
![Page 73: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/73.jpg)
การบานประสทธภาพการท างานของมนษย
(ครงท 5 วนท 28 ตลาคม 2556 )
1. ค านวณ BMR ของของตวเราเอง คณพอ และ คณแม• ชอ : (นกเรยน)
• เมอ ความสง cm, น าหนก kg และ ป
• คณพอ เมอ ความสง cm, น าหนก kg และ
ป • คณแม
เมอ ความสง cm, น าหนก kg และ ป
![Page 74: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/74.jpg)
พลงงานรปอนๆ พลงงานเคมในอาหาร
o พลงงานตามธรรมชาตสวนใหญจะถกเกบไวในรปของพลงงานเคม เชนในรปของอาหารหรออยในรปของเชอเพลง
o กระบวนการออกซเดชน(Oxidation) เปลยนพลงงานเคมเปนพลงงานความรอนออกมาท าใหรางกายอบอน และ ใชในการท ากจกรรมตางๆ
• GlucoseC6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O + 686 kcal/mole
พลงงานทไดจากกลโคส 686 kcal/mole (2870 kJ/mole)
![Page 75: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/75.jpg)
พลงงานรปอนๆ พลงงานเคมในอาหาร
o พลงงานทมอยในอาหารเราใชหนวย กโลแคลอร(kilocalories, kcal)
1 kcal เทากบ 4.182 kJ ในหนวย SI
o ถารบประทานอาหารมากกวาความตองการของรางกายจะเปลยนสวนท เหลอใหเปนไขมน
o พลงงานเคมในไขมนนนจะถกน ามาใชกตอเมอรางกายอยในชวงของการขาดอาหาร
![Page 76: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/76.jpg)
พลงงานรปอนๆ พลงงานเคมในอาหาร
ตารางจ านวนกโลแคลอรตอกรม(kcal/g) ของอาหารและเชอเพลง
สารอาหาร (คาโดยเฉลย)
ไขมน 9.30 คารโบไฮเดรด 4.10 โปรตน 4.10
อาหารทวไป
นม 0.64 องน 0.69 เนย 7.20
กาแฟด า 0.008 แอปเปล 0.58 ไข 1.63
โคก 0.36 ถว 0.71 ไกอบ 1.60
ชอคโกแลต 5.28 ขาวขาวสก 1.00 น าตาล 4.00
สม 0.49 ไอศกรมชอคฯ 2.22 บกแมค 2.89
เชอเพลง
ไม (เฉลย) 4.00 เมทานอล 5.20 กาซธรรมชาต 13.0
ถานหน 8.00 น ามนรถ 11.4
![Page 77: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/77.jpg)
o น าาอดลม 1 แกว ม 78 cal
o เบยร 1 แกว ม 98 cal
o บรนด 30 c.c. ม 73 cal
o วสก45 c.c. ม 105 cal
พลงงานรปอนๆ พลงงานเคมในอาหาร
![Page 78: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/78.jpg)
o ไชไก 1 ฟอง ม 72 cal
o ปลาท 100 g ม 53 cal
o เนอหม 100 g ม 144 cal
o เนอวว 100 g ม 96 cal
o กงสด 100 g ม 77 cal
o หอยสด 100 g ม 56 cal
o หอยแมลงภแหง 100 g ม 275 cal
o ตบหม 100 g ม 124 cal
พลงงานรปอนๆ พลงงานเคมในอาหาร
![Page 79: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/79.jpg)
พลงงานรปอนๆ พลงงานเคมในอาหาร
o ผก 100 g ม 30 cal
o ผลไม 100 g ม 50 cal
o น าผง 100 g ม 249 cal
o นมสด 1 ถวย ม 170 cal
o น าตาล 1 ชอนโตะ ม 40 cal
o ไอศครม 1 ถวย ม 269 cal
o แยม 1 ชอนโตะ ม 54 cal
o น ากะท 1 ถวย ม 605 cal
o ขาว 100 g ม 368 cal
o น าามน 1 ชอนโตะ ม 135 cal
![Page 80: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/80.jpg)
o นอน 1.2, 83
o ขจกรยาน (13-18 km/hr) 5.7,
400
o นงพกผอน 1.7, 120
o ขณะหนาวสน 6.1, 425
o ยนตามสบาย 1.8, 125
o เลนเทนนส 6.3, 440
o นงในหองเรยน 3.0, 210
o วายน า 6.8, 475
o เดนธรรมดา (4.8 km/hr) 3.8, 265
o เลนบาสเกตบอล 11.4, 800
พลงงาน
รปอนๆ พลงงาน
เคมในอาหาร
อตราการใชพลงงานส าหรบกจกรรมประเภทตางๆ (kcal/min, W)
![Page 81: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/81.jpg)
การบานพลงงานรปอนๆ พลงงานเคมในอาหาร
(ครงท 5 วนท 28 ตลาคม 2556 )
2. โดยปกตมนษยเราตองการอาหารเฉลยวนละประมาณ 3000 kcal แตชายคนหนงรบประทานอาหารไปวนละ 4000 kcal เขาจงมน าาหนกเพมขนอยางตอเนอง ถาเขาจะขจกรยานเพอลดน าหนกตอวน เขาจะตองขจกรยานนานวนละเทาใดเพอก าจดสวนทเกนมา 1000 kcal ถาเขาขจกรยานดวยความเรวปานกลางเขาจะใชพลงงาน 5.7 kcal/min
![Page 82: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/82.jpg)
พลงงานในรปอนๆ – พลงงานไฟฟา
o เราสามารถเกบพลงงานในรปของพลงงานไฟฟาไดเชนกน
o ตวคาปาซเตอร (Capacitor) ถกใชเกบพลงงานไฟฟาเพอใชในเครองมออยาง เชน เครองปมหวใจ(Heart Defibrillators)
o พลง ง าน ไฟ ฟ า ท เ ก บ ไ ว จ ะถกน า มา ใ ช ก า เ น ดกระแสไฟฟาผานสหวใจของคนไขเพอหยด อาการเตนผดปกตของหวใจและท าใหหวใจกลบมาท างานเปนปกต
![Page 83: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/83.jpg)
พลงงานในรปอนๆ – พลงงานไฟฟา
o แสง(Light) เปนคลนแมเหลกไฟฟาเคลอนทไดเรวมากถงแมวาแสงจะเคลอนท แตพลงงานของมนไมใชพลงงานจลนตามนยามไว เนองจากแสงไมมมวล ดงนน ½ mv2 ส าหรบแสงจงมคาเปนศนย
N-type
P-typeขวไฟฟา e- e-
![Page 84: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/84.jpg)
ความสมพนธระหวางมวลและพลงงาน
𝐸 = 𝑚𝑐2
เมอ
o E คอ ปรมาณพลงงานทสามารถไดมาจากการเปลยนมวล m เปนพลงงาน
o C คอ ความเรวของแสง 3 x 108 m/s
𝑆𝑅
𝐺𝑅
![Page 85: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/85.jpg)
ความสมพนธระหวางมวลและพลงงาน
o โรงงานไฟฟาพลงงานนวเคลยรทเปลยนมวลของยเรเนยมใหเปนพลงงานความรอนซงสามารถน าไปเปลยนเปนพลงงานตางๆ ไดรวมทงพลงงานไฟฟาดวย
o อาวธสงครามนวเคลยรเปลยนมวลใหเปนพลงงานในรปแบบของการระเบด เชน ทระเบดในเมองฮโรชมา ประเทศญป น ในสงครามโลกครงท 2
![Page 86: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/86.jpg)
ตวอยาง ใหค านวณหาพลงงานทไดจากการเปลยนมวล 1 g ใหเปนพลงงาน และใหเปรยบเทยบกบพลงงานทไดจากการรบประทานอาหารโดยเฉลย 3,000 kcal ตอวน
จากสมการของมวลและพลงงาน คอ 𝐸 = 𝑚𝑐2
ดงนน 𝑬 = 𝒎𝒄𝟐 = 𝟏. 𝟎 × 𝟏𝟎−𝟑𝒌𝒈 𝟑. 𝟎 × 𝟏𝟎𝟖 𝒎 𝒔𝟐 𝟐
= 𝟗. 𝟎 × 𝟏𝟎𝟏𝟑 𝑱
เปลยนใหเปน kcal 𝟗. 𝟎 × 𝟏𝟎𝟏𝟑 𝑱 𝟏 𝒌𝒄𝒂𝒍 𝟒𝟏𝟖𝟔 𝑱 = 𝟐. 𝟏𝟓 × 𝟏𝟎𝟏𝟎 𝒌𝒄𝒂𝒍
เมอเทยบอตราสวน
𝟐. 𝟏𝟓 × 𝟏𝟎𝟏𝟎 𝒌𝒄𝒂 𝟑𝟎𝟎𝟎 𝒌𝒄𝒂𝒍 = 𝟕. 𝟐 × 𝟏𝟎𝟔
เราจะเหนไดวาพลงงานทไดนมคามากๆ
เมอเทยบกบพลงงานโดยเฉลยทเราไดแตละวน
![Page 87: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/87.jpg)
หลกของเครองกล และประสทธภาพของเครองกล
เครองกล (Machine) คอ เครองมอทชวยผอนแรง หรออ านวยความสะดวกเฉยๆ
แรงพยายาม (Effect)
แรงตานทาน (Resistance)
แรงทใหแกเครองกล
น าหนกทถกยก
หลกของเครองกล
งานทใหแกเครองกล = งานทใชในการเอาชนะแรงตานทาน + งานทเอาชนะแรงเสยดทาน
แรงทเกยวของ
![Page 88: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/88.jpg)
การไดเปรยบเชงกล M.A.
คอ อตราการผอนแรง เปนอตราสวนระหวางแรงตานทาน W กบแรงพยายาม P ไมมหนวย
. . P
W
DWM A
P D
PD ระยะทางของแรงพยายามถงจดหมน
WD ระยะทางของแรงตานทานถงจดหมน
. . 1M A ไดเปรยบเชงกล
. . 1M A ไมผอนแรง แตอ านวยความสะดวก
. . 1M A เสยเปรยบเชงกล
![Page 89: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/89.jpg)
ตวอยางการไดเปรยบเชงกล
การเปรยบเทยบการไดเปรยบเชงกลของวธการยกของแบบยอตวลงกบกมหลง o M.A.=40/60
ออกแรง 600 N ยกของได 400 N
o M.A.=10/50ออกแรง 500 N ยกของได 100 N
![Page 90: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/90.jpg)
หลกส าคญของเครองกล
งานทใหแกเครองกล = งานทไดรบเครองกล
(การอนรกษพลงงาน)
0xF
0yF
สมดลของโมเมนต
0AM สมดลของแรง
![Page 91: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/91.jpg)
เครองกลอยางงาย (คาน)
• คาน (Levers) เปนเครองกลทมลกษณะการท างานโดยอาศยหลกของโมเมนต คานประกอบดวยจดหมน แรงพยายาม และน าหนกบรรทก คานม 3 ชนด
1. คานอนดบทหนง จดหมนอยระหวางน าหนกบรรทกและแรงพยายาม
อาจไดเปรยบหรอเสยเปรยบเชงกลได
![Page 92: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/92.jpg)
คาน (Levers)
2. คานอนดบทสอง น าหนกบรรทกอยระหวางจดหมนกบแรงพยายาม
3. คานอบดบทสาม แรงพยายามอยระหวางน าหนกบรรทกกบจดหมน
Dp > Dw ไดเปรยบเชงกล
Dp < Dw เสยเปรยบเชงกล
![Page 93: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/93.jpg)
การประยกตใชเรองคานกบการพยาบาล
คานอบดบหนงกบการพยาบาล1. เครองยกกระดก (Bone elevator)
2. กรรไกร (Scissors) ความยาวของดามมความส าคญมาก ถาดามยาวจะใหแรงในการตดมาก โดยออกแรงนอยๆ
![Page 94: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/94.jpg)
คานอนดบหนงกบรางกายมนษย
1. หวกะโหลกทอยบนจดหมน
2. เทาทเหยยบคนเรง
![Page 95: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/95.jpg)
การประยกตใชเรองคานกบการพยาบาล
คานอบดบสองกบการพยาบาล ไดเปรยบเชงกล ผอนแรง
1. รถเขนผปวย
2. รถเขนถงออกซเจน
![Page 96: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/96.jpg)
คานอนดบสองกบรางกายมนษย
1. การยนดวยปลายเทา
โคนนวเทาเปนจดหมน น าหนกคนเปนน าหนกบรรทก และกลามเนอนองเปนแรงพยายาม
จากรป คา DP=8 นว DW=6 นว ถาออกแรง 1 N
ถานองออกแรง 25 N จะยกน าหนกได 25x4/3=100/3
ถานองทงสองขางจะยกน าหนกได 200/3 หรอ 66(2/3) N
P
W
DW
P D w=4/3
![Page 97: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/97.jpg)
การประยกตใชเรองคานกบการพยาบาล
คานอบดบสามกบการพยาบาล เสยเปรยบ1. มดผาตด (Surgical knives)
2. คม (Forceps)
![Page 98: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/98.jpg)
คานอนดบสามกบรางกายมนษย
1. คนงอศอกหงายมอยกน าหนก
2. ขากรรไกร
![Page 99: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/99.jpg)
รอก Pulleys
เปนเครองกลชนดหนงทมประโยชนมากในการพยาบาลผ ปวยดานกายภาพบ าบด จะใชรอกตดตามสวนทตองการออกก าลงใหกบสวนทบาดเจบ
ก. รอกเดยว (Single pulley)
- รอกเดยวตายตว (Fixed pulleys)
0M
. .p wP D W D
. . 1P
W
DWM A
P D
ไมชวยผอนแรง
![Page 100: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/100.jpg)
รอก Pulleys
- รอกเดยวเคลอนท (Movable pulley) 0yF
T P W
2P W
2
WP
พยงอวยวะสวนทบาดเจบ
. . 2W
M AP
![Page 101: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/101.jpg)
รอก Pulleys
ข. รอกพวง (Combination of pulleys)
เมอรอกทกตวไมมแรงเสยดทาน ความตงเชอกทกตอนเทากน
WP
n
n คอ จ านวนเสนเชอกทดงน าหนกขน
![Page 102: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/102.jpg)
พนเอยง (Inclined plane)
. .P L W h
. .W L
M AP h
input output
เปนเครองกลผอนแรง ส าหรบเคลอนวตถขนทสงโดยสามารถพกเปนระยะ โดยทออกแรงนอยกวาทจะยกขนตรงๆ
![Page 103: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/103.jpg)
ลอและเพลา (Wheel and Axle)
. .W R
M AP r
. .P R W r
input output
เปนเครองกลทน ามาใชในเรอนกายภาพบ าบดส าหรบผ ปวยทตองการออกก าลงทอนแขนและขาใหบรรเทา
![Page 104: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/104.jpg)
ลม (Wedge)
เปนระนาบเอยงทเคลอนทได
input output
. .P H W b
. .W H
M AP b
![Page 105: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/105.jpg)
สกร (Screw)
ผอนแรงไดมาก ใชหลกของพนเอยง
1. ใชกบเตยง Fowler’s เพอยกหวเตยงใหสงหรอต าลง
2. หนบสายยาง เพอปรบอตราการไหลของน าเกลอหรอสารอาหารประโยชน :
2. .
W RM A
P pitch
.2 .P R W pitch
![Page 106: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/106.jpg)
แรงทตานการเคลอนทของวตถ การเอาชนะแรงเสยดทาน เราตองใสตวหลอลนระหวางผวทสมผสกน
1. การหลอลนตามสวนตางๆของรางกาย
- Serous fluid อยระหวางเยอหมปอดทงสองชน ปองกนแรงเสยดทานระหวางการหายใจ
- Saliva ใชหลอลนอาหารกอนกลน
- Sebum เปนสารหลอลนทผวหนงผลต
แรงเสยดทาน Force of friction
![Page 107: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/107.jpg)
แรงเสยดทาน Force of friction
2. การหลอลนเครองมอ
- K-Y Jbelly หลอลนเครองมอ bronchoscope หรอ speculum
3. ขอตอ
- Synuvial หลอลนระหวางกระดก
4. ขอตอสะโพกเทยม
- Vinertia แทนหวกระดกเดม และวางตวอยในซอกเกตไนลอน
![Page 108: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/108.jpg)
ตวอยางจากรปออกแรงดงเชอกดวยแรง T = 20 นวตน ขนไปเชอกจะเคลอนทไปดวยความเรงเทาใด (ก าหนดใหรอกมมวล 0.5 kg และไมมความฝด)
1.5 kg
T = 20 นวตน
1.5 kg
![Page 109: บทที่ 5 งานและพลังงาน](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022013105/5598fdd11a28ab6f718b47e2/html5/thumbnails/109.jpg)
งาน พลงงาน และเครองกลอยางงาย
อ.ณภทรษกร สารพฒน