พลังงานจลน์

จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี

พลังงานจลน์ (Kinetic Energy) คือพลังงานที่เกิดกับวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่ เช่น รถยนต์กำลังแล่น เครื่องบินกำลังบิน พัดลมกำลังหมุน น้ำกำลังไหลหรือน้ำตกจากหน้าผา ธนูที่พุ่งออกจากคันศร จักรยานที่กำลังเคลื่อนที่ เป็นต้น จึงกล่าวได้ว่า พลังงานจลน์ ล้วนเป็นพลังงานกลที่สามารถเปลี่ยนรูปกลับไป กลับมาได้ "วัตถุที่กำลังเคลื่อนที่ล้วนมีพลังงานจลน์ทั้งสิ้น ปริมาณพลังงานจลน์ในวัตถุจะมีมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับมวลและความเร็วของวัตถุนั้น" ถ้าวัตถุมีการเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงจะมีพลังงานจลน์มาก แต่ถ้าเคลื่อที่เท่ากันวัตถุที่มีมวลมากกว่าจะมีพลังงานจลน์มากกว่า

        พลังงานจลน์ เป็นพลังงานที่สะสมอยู่ในวัตถุจากอัตราเร็วของวัตถุขึ้นอยู่กับการเคลื่อนที่ของวัตถุ  ใช้สัญลักษณ์ (Ek)   หาพลังงานจลน์ได้จากปริมาณงานที่ทำได้ทั้งหมด ของวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่ไปทำงานอย่างหนึ่ง จนกระทั่งวัตถุหยุดนิ่ง   

จากนิยามเขียนเป็นสมการได้ว่า Ek = 1/2 mv2

         หากมีแรง F กระทำต่อวัตถุ จนขนาดของความเร็วของวัตถุเปลี่ยนไป ทำให้พลังงานจลน์ของวัตถุเปลี่ยนไปจากเดิม พบว่างานที่แรงนั้นกระทำต่อวัตถุมีค่าเท่ากับพลังงานจลน์ของวัตถุที่เปลี่ยนไป

หรือ W = Ek2 - Ek1 เรียกคำกล่าวนี้ว่า หลักของงาน-พลังงานจลน์


พลังงานจลน์ของวัตถุขึ้นอยู่กับสองตัวแปร ได้แก่ มวล(m) และความเร็ว(v) ของวัตถุ ซึ่งสมการสำหรับคำนวณหาพลังงานจลน์ของวัตถุนั้น สามารถพิสูจน์ได้จาก สมการการเคลื่อนที่ของวัตถุซึ่งเคลื่อนที่แบบมีความเร่ง ดังนี้ เมื่อมีแรงภายนอกกระทำกับวัตถุ ทำให้วัถตุเคลื่อนที่แบบมีความเร่ง

[1]== การหาค่าพลังงานจลน์ == สามารถหาค่าได้จากสูตรต่อไปนี้

เมื่อ

แต่ว่าพลังงานจลน์นี้จะน้อยลงไปเรื่อยๆหากพลังงานศักย์เพิ่มขึ้นเมื่อโยนวัตถุหนึ่ง วัตถุนั้นจะเริ่มเก็บพลังงานศักย์ไปเรื่อยๆ แต่เมื่อวัตถุนั้นตกลงมาวัตถุมีการใช้พลังงานศักย์โดยเปลี่ยนรูปพลังงานศักย์เป็นพลังงานจลน์ในการตกลงมาของวัตถุ

ตัวอย่าง รถยนต์คันหนึ่งมวล 1,500 กิโลกรัม เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 72 กิโลเมตรต่อชั่วโมง จงหาพลังงานจลน์ของรถยนต์

วิธีทำ จากสูตร

                V = 72 km/hr = 20 m/s

แทนค่า Ek = ½×1500 kg×(20 m/s)²

                  = 300 KJ 

∴ พลังงานจลน์ของรถยนต์มีค่า 300 กิโลจูล

ตอบ พลังงานจลน์ของรถยนต์ เท่ากับ 300 กิโลจูล

พลังงานจลน์ เป็นพลังงานที่เกิดขึ้นขณะวัตถุกำลังเคลื่อนที่เนื่องจากมีแรงมากระทำต่อวัตถุและมีค่าเปลี่ยนแปลงตามอัตราเร็วของวัตถุเคลื่อนที่ ได้แก่ - พลังงานลม ทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของอนุภาคอากาศเป็นสภาพของลมพัด - พลังงานคลื่น คลื่นในทะเล และมหาสมุทร ปกติเกิดจากลม ในบางครั้งเกิดจากการเคลื่อนไหวของเปลือกโลก - พลังงานน้ำ ทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของอนุภาคน้ำ - พลังงานเสียง ทำให้อนุภาคของอากาศเคลื่อนที่เป็นส่วนอัด ส่วนขยาย ความถี่ของส่วนอัดและส่วนขยายที่เกิดขึ้นมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับความดังและลักษณะเสียงจาก

นิยามการเกิดพลังงานจลน์  คือ

“งานที่วัตถุเคลื่อนที่แปรผันตรงกับกำลังสองของอัตราเร็วและมวลของวัตถุเคลื่อนที่

พลังงานจลน์ของการหมุน
         ในการหมุนของวัตถุรูปแผ่นกลมรอบแกนๆ   ทุกส่วนของวัตถุย่อมเคลื่อนที่เป็นวงกลมวนรอบแกนหมุนด้วยความเร็วเชิงมุมค่าเดียวกัน  แต่อัตราเร็วเชิงเส้นซึ่งอยู่ในแนวเส้นตั้งฉากกับรัศมีไม่เท่ากัน  เพราะจะขึ้นกับระยะทางที่ส่วนนั้นๆ ห่างจากแกนมุม
         พลังงานจลน์  มีวัตถุมวล  m ที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว  v  จะมีพลังงานจลน์   สำหรับวัตถุที่มีการหมุน  พิจารณาจากมวลย่อยที่ประกอบขึ้นเป็นวัตถุ  แต่ละมวลย่อยมีการเคลื่อนที่ด้วยความเร็วต่างๆ กันขึ้นอยู่กับระยะทางที่มวลย่อยอยู่ห่างจากแกนหมุน  นั่นคือ  แต่ละมวลมีพลังงานจลน์ต่างกัน พลังงานจลน์รวมของทุกมวลย่อยที่ประกอบขึ้นเป็นวัตถุนั้น  จะเป็นพลังงานจลน์ของวัตถุเนื่องจากการหมุน
  1. https://www.gotoknow.org/posts/506853