Work and energy. Physics. M.4.
Mechanical power and energy conservation rules that you need to know
.
I've come up with a summary of mechanical energy and the law of energy conservation. What does mechanical energy contain? What are the calculations? Let's see.
ขอเสริมส่วน “วิธีใช้สูตรให้ไม่พลาด” สำหรับเรื่องพลังงานจลน์–พลังงานศักย์ และกฎอนุรักษ์พลังงาน (เราเจอบ่อยตอนทำโจทย์สอบ) 1) แยกให้ออกก่อนว่าโจทย์อยู่ในเคส “อนุรักษ์พลังงานกลได้ไหม” - ใช้ได้ (พลังงานกลคงที่): มีแต่แรงอนุรักษ์ เช่น แรงโน้มถ่วง, แรงสปริง และไม่คิดแรงเสียดทาน/แรงต้านอากาศ - ใช้ไม่ได้/ต้องระวัง: มีแรงเสียดทาน มีการผลัก/ดึงจากภายนอก หรือมีมอเตอร์ทำงาน แบบนี้ต้องใส่ “งานของแรงภายนอก” เพิ่มในสมการ 2) สูตรหลักที่ควรจำให้ขึ้นใจ (พร้อมความหมายสั้น ๆ) - พลังงานจลน์ Ek = 1/2 mv^2 (ขึ้นกับ “ความเร็ว”) - พลังงานศักย์โน้มถ่วง Ep = mgh (ขึ้นกับ “ความสูง” เลือกระดับอ้างอิงได้) - พลังงานศักย์ยืดหยุ่นของสปริง Eps = 1/2 kS^2 (S คือระยะยืด/หดจากตำแหน่งสมดุล) - รวมเป็นพลังงานกล: Em = Ek + Ep (หรือ Ek + Ep + Eps ถ้ามีสปริง) 3) สมการอนุรักษ์พลังงานที่ใช้แก้โจทย์บ่อย - ถ้าไม่มีแรงภายนอก/ไม่มีเสียดทาน: Ep(แรก) + Ek(แรก) = Ep(หลัง) + Ek(หลัง) - ถ้ามีสปริงด้วย ให้รวม Eps เข้าไป: Ek1 + Ep1 + Eps1 = Ek2 + Ep2 + Eps2 - ถ้ามีแรงภายนอก (เช่น เสียดทาน) แบบสั้น ๆ ที่ช่วยจำคือ: พลังงานกลเปลี่ยน = งานของแรงภายนอก (เช่น งานเสียดทานมักติดลบ) 4) ทริกที่ช่วยทำโจทย์เร็ว - วาดภาพและเลือก “จุด 1–จุด 2” ให้ชัด (ก่อน-หลัง) - ตั้งระดับอ้างอิง h = 0 ได้เอง เพื่อให้คำนวณง่าย (แต่ต้องสอดคล้องทั้งโจทย์) - ตรวจหน่วย: m (กิโลกรัม), v (m/s), g ~ 9.8 หรือ 10, h (เมตร), k (N/m), S (เมตร) พลังงานออกมาเป็นจูล (J) 5) ตัวอย่างแนวคิดที่เจอบ่อย (ไม่ต้องจำตัวเลข) - แอปเปิลตกจากต้นไม้: Ep ลดลง เปลี่ยนเป็น Ek เพิ่มขึ้น (ความเร็วเพิ่ม) - รถไหลลงเนิน: ถ้าไม่มีเสียดทาน ใช้ Ep → Ek ได้ตรง ๆ - ลูกธนู/สปริง: ตอนดึงคันธนูหรือกดสปริง เก็บเป็น Eps แล้วปล่อยเปลี่ยนเป็น Ek 6) จุดที่พลาดกันบ่อย - เขียนผิดเป็น “p = 1/2mv^2” จริง ๆ ต้องเป็น Ek = 1/2mv^2 (p มักใช้แทนโมเมนตัม) - ลืมยกกำลังสองของความเร็ว v^2 หรือระยะสปริง S^2 - ใช้ h ผิดจุด (สูงกว่าระดับอ้างอิงเท่านั้น) และลืมว่าเลือกจุดอ้างอิงใหม่ได้ ถ้าทำตามขั้นตอนนี้ เวลาเจอโจทย์ “พลังงานจลน์–พลังงานศักย์–พลังงานศักย์ยืดหยุ่น” จะจับทางได้เร็วขึ้นมาก และเลือกสมการได้ถูกตั้งแต่บรรทัดแรก