วิทยาศาสตร์ ม.1 — บทที่ 6 พลังงานและงาน

งาน (Work) คืออะไร?

งาน (Work) ในทางฟิสิกส์หมายถึงการที่ แรงกระทำต่อวัตถุแล้วทำให้วัตถุ เคลื่อนที่ในทิศทางเดียวกับแรง งานมีหน่วยเป็น จูล (J)

W = F × d

W = งาน (จูล, J) · F = แรง (นิวตัน, N) · d = ระยะทาง (เมตร, m)

⚠️ ถ้าออกแรงแต่วัตถุไม่เคลื่อน → งาน = 0 เช่น ผลักกำแพงทั้งวันแต่กำแพงไม่ขยับ ไม่มีงานเกิดขึ้น!

พลังงานจลน์ vs พลังงานศักย์

⚡ พลังงานจลน์ (KE)

พลังงานของวัตถุขณะเคลื่อนที่

KE = ½mv²

m = มวล (kg) · v = ความเร็ว (m/s)
ตัวอย่าง: รถวิ่ง ลูกบอลลอย

🏔️ พลังงานศักย์โน้มถ่วง (PE)

พลังงานของวัตถุเนื่องจากตำแหน่งสูง

PE = mgh

m = มวล · g = 9.8 m/s² · h = ความสูง (m)
ตัวอย่าง: ก้อนหินบนหน้าผา น้ำในเขื่อน

การอนุรักษ์พลังงาน — ลูกตุ้ม

ตำแหน่งสูงสุด (ซ้าย/ขวา) — PE สูงสุด, KE = 0 หยุดชั่วขณะ
กำลังแกว่งลงมา — PE ลด, KE เพิ่ม พลังงานเปลี่ยนรูป
ตำแหน่งต่ำสุด — PE = 0, KE สูงสุด เคลื่อนที่เร็วที่สุด
แกว่งขึ้นไปอีกด้าน — KE ลด, PE เพิ่ม วนไป
พลังงานรวม (PE + KE) = คงที่ พลังงานไม่สูญหาย เปลี่ยนรูปเท่านั้น

แบบฝึกหัด 5 ข้อ

ข้อ 1

ออกแรง 25 N ดันกล่องไป 4 เมตร งานที่ทำมีค่าเท่าใด?

6.25 J 29 J 100 J 21 J

ข้อ 2

วัตถุมวล 2 kg อยู่ที่ความสูง 5 m มีพลังงานศักย์เท่าใด? (g = 10 m/s²)

10 J 7 J 100 J 25 J

ข้อ 3

ในลูกตุ้มแกว่ง พลังงานจลน์จะสูงสุดที่ตำแหน่งใด?

ตำแหน่งสูงสุดซ้ายหรือขวา ตำแหน่งต่ำสุด (จุดกึ่งกลาง) ตลอดการแกว่ง ค่าเท่ากันหมด ขณะหยุดที่ตำแหน่งสูงสุด

ข้อ 4

ถ้าออกแรงดันกำแพงหนักมากแต่กำแพงไม่เคลื่อนที่ งานมีค่าเท่าใด?

มีงานเท่ากับแรงที่ออก งาน = 0 เพราะระยะทาง = 0 งานเป็นลบ งานขึ้นอยู่กับเวลาที่ออกแรง

ข้อ 5

กฎการอนุรักษ์พลังงานกล่าวว่าอย่างไร?

พลังงานจลน์เท่ากับพลังงานศักย์เสมอ พลังงานรวมในระบบคงที่ เปลี่ยนรูปได้แต่ไม่สูญหาย พลังงานเพิ่มขึ้นเมื่อออกแรงมากขึ้น งานทำให้พลังงานสูญหายไป

📝 บันทึกผู้ปกครอง

บทนี้ครอบคลุม ว 4.2 ม.1 — งานและพลังงาน จุดสำคัญ 3 สูตร: W = Fd, KE = ½mv², PE = mgh ลองให้เด็กคำนวณงานเมื่อยกหนังสือขึ้น 1 เมตร หรือหาพลังงานศักย์ของสิ่งของบนชั้นวางหนังสือ