หน้าหลัก

พลังงาน

พลังงานศักย

พลังานเคมี

พลังงานความร้อน

พลังงานไฟฟ้า

พลังงานนิวเคลียร์

 

  พลังงานศักย์

......         พลังงานศักย์ คือ พลังงานที่อยู่ในวัตถุ เนื่องจากตำแหน่งหรือสภาพของวัตถุ แบ่งได้เป็น 2 ชนิด คือ
       พลังงานศักย์โน้มถ่วง และพลังงานศักย์ยืดหยุ่น

 .พลังงานศักย์โน้มถ่วง   ( Gravitational potential  Energy : E pg )  

......         วัตถุมีมวล   m  มีการ เคลื่อนที่เปลี่ยนตำแหน่ง โดยเป็นการเปลี่ยนระดับในแนวดิ่งจากตำแหน่งอ้างอิงระดับหนึ่ง
       เรียกว่า  แนวสมดุล  ในที่นี้กำหนดให้วัตถุมีการเคลื่อนที่ในแนวดิ่งจากแนวสมดุลเป็นระยะ  h  

........................................

......         จากภาพ   วัตถุถูกแรงโน้มถ่วงของโลกมากระทำ มีค่าเท่ากับ  mg  คงที่ตลอดทั้งช่วงการเคลื่อนที่
       ในแนวดิ่งจากแนวสมดุลเป็นระยะทาง h  ขนาดของงานของแรงโน้มถ่วงของโลกที่กระทำต่อวัตถุนี้        
       จะมีค่าเท่ากับขนาดของแรงโน้มถ่วงคูณด้วยระยะห่างในแนวดิ่งจากแนวสมดุลไปยังตำแหน่งที่พิจารณา  ดังนี้    

งานของแรงโน้มถ่วง    =     mgh

......         งานที่เกิดขึ้นจากแรงโน้มถ่วงของโลก   เรียกว่า  " พลังงานศักย์โน้มถ่วง"  หรือเขียนได้ดังนี้

E pg   =     mgh

......         จากภาพ   วัตถุรูปหัวใจ เคลื่อนที่เป็นเส้นตรง  จาก A  ไป  B  ในทิศทางตั้งฉากกับพื้นราบ
       ส่วนวัตถุวงกลมมีการเคลื่อนที่ในลักษณะคดเคี้ยวแต่วัตถุทั้งสองมีการเปลี่ยนระดับความสูงจากแนวสมดุลเท่ากัน 
       คือ  ระยะ  h  ถ้าวัตถุทั้งสองมีมวลเท่ากัน พลังงานศักย์โน้มถ่วงที่เกิดขึ้นกับวัตถุ ทั้งสองนี้ก็จะมีค่าเท่ากัน
       แสดงว่างานของแรงโน้มถ่วงของโลกนี้จะไม่ขึ้นกับลักษณะการเคลื่อนที่ของวัตถุ แต่ขึ้นอยู่กับจุดเริ่มต้นและจุดสุดท้าย
       ในช่วงที่พิจารณา  แรงที่ทำให้เกิดงานในลักษณะนี้จะเรียกว่า  แรงอนุรักษ์  (Comservation  force)

  พลังงานศักย์ยืดหยุ่น   ( Elastic potential energy :  E pe )

........................................

......         วัตถุบางชนิด   สามารถเปลี่ยนแปลงความยาวเมื่อถูกแรงมากระทำ และกลับมามีความยาวค่าหนึ่ง
       เรียกความยาวนี้ความ   " ความยาวปกติ" เมื่อไม่มีแรงมากระทำ เรียกลักษณะการเปลี่ยนแปลงนี้ได้ว่า วัตถุมีความยาวยืดหยุ่น 
       เช่น  สปริง  พลาสติก  ยาง  เป็นต้น

......         การที่วัตถุประเภทนี้ยืดหรือหดเมื่อถูกแรงมากระทำ และกลับไปมีความยาวในลักษณะเดิมได้ เนื่องจากมีแรงที่เกิดจากสมบัติ
       เฉพาะตัวของวัตถุซึ่งจะพยายามรักษาสภาพเดิมของความยาวของวัตถุไว้   เรียกแรงนี้ว่า  " แรงยืดหยุ่น (F x)" 
       โดยจะมีค่ามากหรือน้อยขึ้นอยู่กับสมบัติเฉพาะตัวของวัตถุนี้  และความยาวของวัตถุที่เปลี่ยนไป  มีความสัมพันธ์กัน ดังนี้

                                                        

......         โดยที่  Fx  คือ  แรงยืดหยุ่น  มีหน่วยเป็นนิวตัน
       .....               k   คือ  ค่าคงตัวซึ่งเป็นสมบัติเฉพาะตัวของวัตถุแต่ละชนิดในที่นี้เรียกว่า  ค่านิจสปริง   มีหน่วยเป็นนิวตันต่อเมตร  (N/m)
.....      .....                     หรือมีค่าเท่ากับค่าแรงที่ทำให้วัตถุนี้มีการเปลี่ยนแปลงความยาวไป 1 เมตร
              .....         x   คือ  ความยาวที่วัตถุเปลี่ยนแปลงไปจากความยาวปกติ มีหน่วยเป็นเมตร (m)

......         ขณะที่วัตถุไม่มีแรงภายนอกมากระทำ วัตถุจะมีความยาวเท่ากับความยาวปกติ  หรือวัตถุจะอยู่ในแนวสมดุล
       แรงยืดหยุ่นที่กระทำต่อวัตถุจะมีค่าเป็นศูนย์ ดังภาพ A แต่เมื่อวัตถุมีการเปลี่ยนแปลงความยาว ไม่ว่าจะยืดออกมากกว่า
       ความยาวปกติ ดังภาพ B  หรือหดเข้าจนความยาวน้อยกว่าความยาวปกติ จะมีแรงยืดหยุ่นที่ไม่เป็นศูนย์ มากระทำต่อวัตถ
       โดยแรงยืดหยุ่นจะมีทิศทางดึงวัตถุกลับสู่แนวสมดุลเสมอ และมีค่าไม่คงที่ขึ้นอยู่กับระยะที่ยืดออกหรือหดเข้าจากความยาวปกติ
       โดยวัตถุที่ยืดออกหรือหดเข้าไปมากขึ้นค่าแรงยืดหยุ่นจะมากขึ้นด้วย

......         ขนาดของงานของแรงยืดหยุ่นที่กระทำต่อวัตถุ จะมีค่าเท่ากับขนาดของแรงยืดหยุ่น เฉลี่ยคูณด้วยระยะที่วัตถุยืดออกจากแนวสมดุล
       ไปยังตำแหน่งที่พิจารณา   โดยขนาดของแรงยืดหยุ่น  เป็นดังนี้

แรงยืดหยุ่นเฉลี่ย    =   ( แรงยืดหยุ่น ณ ตำแหน่งเริ่มต้น  +  แรงยืดหยุ่น ณ ตำแหน่ง สุดท้าย) / 2

......         จะได้งานที่เกิดขึ้นเนื่องจากแรงยืดหยุ่น  เรียกว่า  พลังงานศักย์ยืดหยุ่น อยู่ในรูปแบบ ดังนี้

    

......         พลังงานศักย์ยืดหยุ่นจะสะสมอยู่ในวัตถุที่อยู่ในสภาพถูกกด ถูกดึงให้ยืดออก หรือถูกงอไว้ เช่น สปริงที่ถูกกด
       สปริงบอร์ดที่ถูกกดให้โค้งลง และหนังสะติ๊กที่ถูกยืดออก เป็นต้น พลังงานศักย์ที่สะสมในวัตถุเหล่านี้ พร้อมที่จะปลดปล่อยออกมา
       ในรูปพลังงานจลน์อยู่ตลอดเวลา

( ที่มา http://www.nb 2.go.th/~suwanpit/subjec/energy/energy_ 2.html )




ผู้จัดทำ : นายศุภพงศ์ คล้ายคลึง ครูคศ.2 โรงเรียนมกุฎเมืองราชวิทยาลัย