Work Energy Principle Bozeman Science English (auto-generated) Thai

Work Energy PrincipleYouTube↗ IA↗(long shot)
Education 41.5K views 360 likes 11 dislikes 19 Sep 2014

Bozeman Science 1.4M subscribers N/A YouTube↗

hi it's mr. Andersen and this is ap physics essentials video 51 it's on the

สวัสดี ครูแอนเดอเสนกับวิดีโอ ในชุดวิชาฟิสิกส์พื้นฐาน ลำดับที่ 51 นี้ จะว่าด้วยเรื่องของ หลักของงานพลังงาน

work-energy principle but before we get to that we should define both work and energy what is energy energy is the

แต่ก่อนที่เราจะเริ่มกัน เราน่าจะมากำหนดนิยามของทั้งงานและพลังงานกันก่อน .. พลังงานคืออะไร?

ability to do work that doesn't help

พลังงานก็คือความสามารถในการทำงาน .. ได้ยินแล้วก็ยังไม่ค่อยรู้เรื่องขึ้นมาสักเท่าไร พลังงานแบบไหนที่เรากำลังจะ

much what is the energy we're going to be talking about in this video it's going to be kinetic energy so that's

พูดถึงกันในวิดีโอนี้? .. ก็จะเป็นเรื่องของพลังงานจลน์ เป็นพลังงานแบบที่เกี่ยวข้องกับ

energy energy due to motion and to figure that out remember it's one-half MV squared where m is the mass and V is

กับการเคลื่อนไหว ซึ่งคิดว่าพวกเราคงยังจำกันได้ว่า มีค่าเท่ากับหนึ่งส่วนสอง mv กำลังสอง โดยที่ ค่า m นั้น

the velocity of the object if the object's bigger if it's faster it's

ก็คือมวล และ v ก็คือความเร็วของวัตถุ ถ้าวัตถุที่ยิ่งมีขนาดใหญ่ ถ้ายิ่งมีความเร็ว

going to have more kinetic energy now what's work work is simply a force

ก็จะมีค่าพลังงานจลน์มากขึ้น .. ทีนี้งานล่ะ คืออะไร? .. ง่ายๆ งานก็คือค่าที่ได้จากแรงคูณด้วยระยะทาง

times a distance so applying a force for a given amount of distance and so what's

นั่นคือแรงที่กระทำไปตามแนวของระยะทางอันนึง

neat is that these two are equivalent they're always going to be equal and so

ประเด็นที่น่าสนใจอันนึงก็คือ ทั้งสองค่านี้เท่ากัน .. มีค่าเท่ากันเสมอ

if you need to calculate the kinetic energy a really good way to do it is to

ก็หมายความว่า ถ้าเราต้องการคำนวณหาค่าพลังงานจลน์ วิธีการง่ายๆอันนึงก็คือ

simply calculate the work and so if we're looking at a baseball as it's

หาเอาจากค่าของงาน .. .. อย่างเช่นถ้าเราเอาตัวอย่างของลูกเบสบอลอันนี้ที่กำลังเคลื่อนที่

moving it clearly has kinetic energy where did it come from it came from work of the pitcher so the pitcher is

ก็แน่ละ มีพลังงานจลน์อยู่ .. แต่ว่ามาจากไหนล่ะ? ก็มาจากงานที่ทำโดยคนขว้างนั่นเอง .. โดยที่

applying a force to that baseball over a given distance and the amount of that

คนขว้างนั่น ออกแรงกระทำต่อลูกบอลไปตามระยะทางอันนึง และปริมาณของงานที่ว่านี้

work is going to be equivalent to the amount of energy that's given to that

ก็จะมีค่าเท่ากับปริมาณของพลังงานที่ส่งเข้าไปยังลูกเบสบอลนั้น

baseball and so there's equivalence between these two so let's start with

ก็คือค่าทั้งสองนั้นเท่ากัน .. .. เราก็จะมาเริ่มกันที่งานก่อน

work so let's say we're applying a force to this object right here so we're going

เราก็จะสิ่งแรงเข้าไปที่วัตถุตรงนี้ เป็นแรงที่มีขนาดคงที่

to apply a constant force to the right and then we're going to move it a given

โดยจะทำให้วัตถุนี้ เคลื่อนที่ไปเป็นระยะทางอันนึง .. ลองดูว่าเกิดอะไรขึ้น

distance and so watch what happens you can see it started at rest and it's accelerating I just stopped the

พวกเราก็จะเห็นว่า จากที่หยุดนิ่งอยู่นั้น ก็จะมีความเร่งขึ้นมา .. .. แล้วครูก็จะหยุดเอาไว้ตรงนี้

simulation right here and so we applied a constant force over a given distance and so we did work now what's neat is

ก็เป็นอันว่าเราได้ออกแรงขนาดคงที่ กระทำเข้าไปตามระยะทางอันนึง ทำให้เกิดงานขึ้น

that's equivalent to the amount of energy that was given to that object

สิ่งที่น่าสนใจก็คือขนาดก็จะเท่ากันกับปริมาณพลังงานที่ใส่เข้าไปในวัตถุนั้น

this object now has kinetic energy now if we want to figure out that kinetic

ตอนนี้ วัตถุก็จะมีพลังงานจลน์ .. ซึ่งถ้าหากเราต้องการหาค่าออกมา

energy we could break it down into the final kinetic energy which is one-half

ก็สามารถทำได้ โดยเอาค่าพลังงานจลน์ช่วงหลัง ซึ่งมีค่าเท่ากับ mv กำลังสอง

MV squared minus the initial kinetic energy but what's neat is if we just

ลบด้วยพลังงานจลน์ในช่วงต้นต้น .. .. ประเด็นน่าสนใจที่บอกไว้ก็คือ ถ้าเรารู้ค่าของแรง

know the force and the distance we've already figured out the amount of kinetic energy that's being added now

กับระยะทาง เราก็จะได้ค่าของปริมาณของพลังงานจลน์ที่เพิ่มเข้ามาได้ทันที

let's work qualitatively for a second have we added energy to that object or

ลองมาดูการคำนวณโดยละเอียดกันดู .. .. ตกลงว่าเราใส่งานเข้าไป หรือว่าเอางานออกมาจากวัตถุนะ?

if we taken it away well since we apply to force to the right over a given

เอาละ ก็เนื่องจากว่าเราใส่แรงเข้าไปทางด้านนี้ไปตามระยะทางที่เห็น

distance we know that the work is going to be a positive value how else could we

ก็เป็นอันว่างานที่ว่านี้ มีค่าเป็นบวก .. มีค่าอะไรที่เรารู้แล้วอีก?

figure this out well if we look at its initial kinetic energy since it had a velocity of zero then we know that this

ลองดูตรงที่พลังงานจลน์ช่วงแรกนี่ .. .. เนื่องจากวัตถุมีความเร็วเท่ากับศูนย์ เราก็รู้ได้

is a zero value and if we're taking a value of a velocity minus a zero value

ว่าค่าพลังงานตรงนี้ก็จะเท่ากับศูนย์ด้วย .. .. และถ้าเราเอาค่าของความเร็วลบด้วยศูนย์ ก็แน่นอนว่า

we know this is going to be a positive value and so you can look at either the

ค่าตรงนี้ควรจะเป็นค่าบวก .. .. ก็เป็นอันว่าเราอาจจะใช้ดูที่การกระทำของแรง

force and that where the force is being added over time or the change in the

ูลักษณะของแรงตามเวลาที่แรงนั้นกระทำต่อวัตถุ หรือไม่ก็อาจจะใช้ดูการเปลี่ยนแปลงความเร็ว

velocity and that's going to tell you is energy being added or is it being taken

เอามาช่วยบอกเราได้ว่า พลังงานนั้นเพิ่มขึ้นหรือลดลง

away let's look at a different scenario now we have an object that's moving towards the right and so when I started

ลองมาดูอีกตัวอย่างนึง เป็นตัวอย่างของวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่ไปทางขวา

it's going to be moving towards the right but let's say we're applying a net

คือเริ่มต้นด้วยการเคลื่อนที่ไปทางขวาอยู่ก่อน .. ทีนี้ สมมติว่าเราจะใส่แรง

force to the left what's going to happen here you can see it's going to slow down

สุทธิเข้าไปทางซ้าย .. จะเกิดอะไรขึ้น? .. เราก็จะเห็นว่าวัตถุเคลื่อนที่ช้าลง

and so what's happening to the amount of work well we've got a negative force

แล้วการเปลี่ยนแปลงปริมาณของงานล่ะ? ก็ต้องดูว่าแรงที่เราใส่เข้าไปนั้น เป็นค่าลบ

times the distance and so we're decreasing the amount of kinetic energy in that object we're taking that energy

คูณด้วยระยะทาง .. ทำให้ค่าพลังานจลน์ของวัตถุลดลง

away which makes sense because the object is coming to rest if we wanted to

พลังงานถูกดึงออกไป ซึ่งก็สอดคล้องกับที่เราเห็นว่าวัตถุเคลื่อนที่ช้าลง

look at the velocities we can see now that we have a final velocity of zero so

ถ้าจะดูที่ค่าความเร็ว ก็จะเห็นว่ามีค่าสุดท้ายเป็นศูนย์

this is a zero value right here minus that initial velocity and so you can see

ก็คือค่าศูนย์ตรงนี้ ลบด้วยค่าความเร็วเริ่มต้น .. เราก็จะเห็นว่า

that we're going to have a negative energy we've lost energy we've lost kinetic energy now it's not as simple as

มีค่าพลังงานเป็ลบ เป็นการเสียพลังานออกไป เสียพลังงานจลน์ออกไป

that because sometimes you're going to

บางทีเราอาจจะไม่ได้เจอปัญหาง่ายๆ แบบนี้ เพราะว่าบางครั้ง เราอาจจะมีกรณีที่แรงที่กระทำนั้น

apply a force and it's not going to be in the same direction as the motion and so let's say we're pulling on that

มีทิศทางที่ต่างไปจากทิศทางการเคลื่อนที่ .. อย่างสมมติว่าเรากำลังใช้เชือกดีงวัตถุอันนี้

object so you could say we have a rope tied onto it and we're moving it in that

ที่เห็นนั่นคือเรากำลังใช้เชือกดึงให้เคลื่อนที่ไปตามทิศทางดังที่เห็น

direction okay now since we've moved it in that direction we have to break down that force vector into its two component

เนื่องจากเราเห็นแล้วว่าวัตถุเคลอื่นที่ไปตามแนวไหน เราก็จะต้องแตกเวคเตอร์แรง

vectors we have this we'll call that the force parallel so it's in the direction

ออกเป็นสองส่วน .. เรามีส่วนตรงนี้ ที่เราจะเรียกว่าขนานกับแนวแรง

of the motion and then we have this which is going to be the force

เป็นแนวเดียวกันกับการเคลื่อนที่ ..แล้วก็จะมีส่วนนี้ ซึ่งเป็นส่วนที่ตั้งฉาก

perpendicular now what's interesting is that it's only this force that's acting

สิ่งที่น่าสนใจก็คือว่า แรงส่วนนี้เท่านั้น ที่มีผลต่อการเคลื่อนที่

in the direction of that motion and therefore it's only that force that is doing work the other force is not doing

ตามแนวการเคลื่อนที่ของวัตถุ จึงเป็นแรงอันเดียวที่ทำให้เกิดงาน .. ส่วนอีกแรงนั้น

any work since the motion is not in that direction and so lots of times when

ไม่ได้ทำให้เกิดงานใดๆ เนื่องจากไม่มีการเคลื่อนที่เกิดขึ้นในแนวนั้น .. ซึ่งที่จริงแล้ว ก็จะมีบ่อยครั้ง

you're solving problems it's not as simple as figuring out the work you have

ที่การแก้ปัญหาตามโจทย์นั้นไม่ใช่เรื่องง่าย โดยเฉพาะเรื่องของการหางานที่เกิดขึ้น

to break that force down into its component force and I'll show you an

ต้องมีการแตกแรงออกมาด้วย .. ซึ่งครูก็จะได้แสดงให้ดูในตัวอย่างต่อๆไป

example of that and so let's start simple let's say we have a cart and that cart is moving

มาเริ่มกันจากอันง่ายๆก่อน .. สมมติว่าเรามีรถลากอันนึง เคลื่อนที่จาก

from the left to the right and we're applying a constant force of 7.1 Newtons

ด้านซ้ายไปทางขวา ..แล้วเราก็ใช้แรงคงที่ 7.1 นิวตัน ใส่เข้าไป .. .. ตกลงว่าเราจะ

so how would you figure out the work on that card it's really simple you just

หาค่าของงานที่เกิดขึ้นกับรถคันนี้ได้อย่างไร? .. ง่ายๆ ก็เพียงแต่จำให้ได้ว่า

say work is equal to the force parallel again it's going to be in the direction of that motion times the distance and

งานนั้น มีค่าเท่ากับแรงตามแนว .. อย่างที่บอกไปแล้ว ว่าแนวที่ว่าก็คือแนวที่วัตถุเคลื่อนที่ ... แล้วก็เอามาคูณด้วยระยะทาง

since we're given a force of 7.1 Newton's times a distance of 0.18 meters

เนื่องจากเรามีแรงที่มีค่าเท่ากับ 7.1 นิวตันคูณ ด้วยระยะทาง 0.18 เมตร

it's really simple to solve for that so what's going to be our work it's simply

ก็จะหาคำตอบได้ไม่ยาก .. งานที่ได้ควรจะมีค่าเป็นเท่าไร?

going to be 1 point 3 joules now that's the amount of work that was done on the

ก็จะเท่า 1.3 จูล เป็นค่างานที่กระทำกับรถคันนี้

cart what's neat is it also shows us the amount of kinetic energy that was added

ดียิ่งไปกว่านั้น เรายังรู้อีกด้วยว่าพลังงานจลน์ที่เพิ่มเข้าไปนั้นมีค่าเป็นเท่าไร

to that cart we don't have to figure out the mass and the velocity and initial velocity we know by the amount of work

โดยไม่จำเป็นต้องหาค่ามวล ค่าความเร็วเริ่มต้น หรือตอนท้ายอะไรทั้งนั้น เนื่องจากเรารู้แล้วว่า

being applied to it that that's going to tell us the amount of kinetic energy

งานที่ใส่เข้าไปนั้น จะมีค่าเท่ากับปริมาณพลังงานจลน์ที่เพิ่มขึ้น

added let's look at a cart that's already moving towards the right we're

มาดูรถเข็นที่กำลังเคลื่อนไปทางขวาตรงนี้ เราจะใส่แรงสุทธิ

applying a net force to the left and watch what happens here again it's slowing down so how do you figure them

เข้าไปทางซ้าย .. ลองดูว่าจะเกิดอะไรขึ้น .. เหมือนในกรณีก่อน ก็จะเคลื่อนที่ช้าลง .. แล้วเราจะคำนวณหา

out the amount of work on that well again it's force parallel in this case it's anti parallel it's in the opposite

ปริมาณของงานที่เกิดขึ้นอย่างไร? .. เราก็จะต้องดูแรงแนวขนาน ซึ่งในกรณีนี้ มีทิศตรงข้าม

direction and so we have to put that in as a negative value and so we're going

คือตรงข้ามกับการเคลื่อนที่ .. เราก็จะต้องใส่เครื่องหมายลบเข้าไป

to have negative 0.93 joules in other words we're taking energy away we're

ก็จะได้ค่าออกมาเป็น ลบ 0.93 จูล ซึ่งหมายถึง การเสียพลังงานออกมา

doing negative work on that object now let's move that force in a different

เราทำให้เกิดงานที่มีค่าเป็นลบขึ้นกับวัตถุอันนี้ .. .. ทีนี้ เราจะมาลองเปลี่ยนทิศของแรงกัน

direction this makes the problem a little bit harder you can always pause

ปัญหาข้อนี้ก็จะยากขึ้นมาอีกหน่อย .. .. พวกเราก็อาจจะลองหยุดวิดีโอเอาไว้ก่อน

the video and try to work this out but let's say we're applying a 9.6 Newton

แล้วก็ลองหาคำตอบดูเองก็ได้ .. .. ทีนี้ สมมติว่าแรงที่เราจะใส่เข้าไป เท่ากับ 9.6 นิวตัน ตามทิศทางนี้

force in this direction but it's 32 degrees up from parallel and watch what happens to that object so it's moving in

มีแนวเป็น 32 องศา ยกขึ้นจากแนวขนาน .. สังเกตุดูว่าเกิดอะไรขึ้นกับวัตถุ ..

that direction so if I want to figure

ก็ยังเคลื่อนที่ในแนวเดิม .. เพราะงั้น ถ้าครูต้องการหาปริมาณพลังงาน

out the amount of energy that's added to that cart all I have to do is figure out the force force parallel times the

ครูก็จะต้องคำนวณหาแรงที่ถูกต้อง คือแรงในแนวการเคลื่อนที่ แล้วจึงเอามาคูณกับระยะทางการเคลื่อนที่นั้น

distance what makes this problem a little bit harder remember is that we

ก็ทำให้ปัญหาข้อนี้ ยากขึ้นมานิดนึง .. ขอให้สังเกตว่าเราต้องพุ้งเป้าไปที่ส่วนนี้ ..

have to target this which is going to be that force in the parallel direction how

ซึ่งเป็นแรงในแนวการเคลื่อนที่ .. .. แล้วจะต้องทำอย่างไร?

do we do that well we just use a little bit of trigonometry since you know this angle and you know the hypotenuse we can

ก็เอาความรู่ทางตรีโกณฯ มาช่วย .. เรารู้ค่ามุมตรงนี้แล้ว เรารู้ด้านตรงข้ามมุมฉากแล้ว

figure out this adjacent and so to figure out that it's simply going to be

เราก็น่าที่จะสามารถหาค่าของด่านนี้ออกมาได้ .. .. ในการคำนวณอันนี้ เราก็เพียงแต่

the force times the distance times cosine of theta what is cosine of theta

เราแรงนั้น คูณด้วยโคซายน์ของเธตา (theta) .. แล้วโคซายน์ของเธตานี่คืออะไร?

it's the cosine of this angle right here and so that's going to give me a force

ก็คือโคซายน์ของมุมตรงนี้ .. ซึ่งครูก็จะได้ค่าของแรงอันนี้ออกมา สามารถตรวจสอบความถูกต้องได้

and I can always check that it should be a value that's going to be less than the hypotenuse or less than 9.6 Newtons so

เพราะเรารู้ว่าควรจะเป็นค่าที่น้อยกว่าด้านตรงข้ามมุมฉาก หรือน้อยกว่า 9.6 นิวตัน นั่นเอง

if I plug that in my calculator I can find the cosine of 32 and

เอาตัวเลขพวกนี้มาคำนวณด้วยเครื่องคิดเลข หาค่าโคซายน์ของ 32 ซึ่งมีค่าเท่ากับ

cosine of 32 is 0.848 so it's decreasing amount that amount of force but it's the force that is actually moving in the

0.848 ... ซึ่งหมายความว่าได้แรงที่มีขนาดเล็กลง แต่ว่าอันนี้ เป็นแรงซึ่ง

direction of that motion and so now I just simply add or multiply all those

มีแนวเดียวกันกับทิศทางการเคลื่อนที่ .. ตอนนี้ เราก็สามารถเอาไปคูรกับค่าอื่นๆ ได้

values and I get 1.5 rules again I'm solving for significant digits here and

ค่าออกมาเป็น 1.5 จูลส์ แล้วก็ใช้เลขนัยสำคัญตรงนี้ .. ตกลงว่า

so how much work is done on the cart 1.5 joules how much energy has been added to the cart 1.5 joules and so you know

ได้งานี่ทำกับรถเท่าไรนะ? ... 1.5 จูลส์ แล้วพลังงานที่เพิ่มขึ้นกับรถคันนี้ล่ะ? ก็เท่ากับ 1.5 จูลส์เช่นกัน

there's that equivalence the amount of work done on that cart is equal to the

ก็เป็นอันว่าเรารู้ว่าสองอันนี้มีค่าเท่ากัน นั่นคือค่าของานที่เกิดขึ้นกับรถนั้น จะมีค่าเท่ากับ

amount of energy that that card has gained which is kinetic energy minus

กับปริมาณของพลังงานที่รถได้รับเข้าไป และก็มีค่าเท่ากับพลังงานจลน์

initial energy and so if you wanted to if you're given the mass of the object

และถ้าต้องการลึกลงไปอีก เราก็อาจจะใช่ค่าของมวลที่ดกำหนดให้มา คำนวณเข้าไปด้วย

you could plug that in since that object is accelerating we could say that its initial velocity is zero and so you

เนื่องจากวัตถุกำลังเพิ่มความเร็วขึ้น เรก็อาจจะอนุมานว่าค่าความเร็วเริ่มต้นนั้น มีค่าเท่ากับศูนย์

could figure out its final velocity and so again work and energy are going to be

จากทั้งหนดนี้ เราก็สามารถหาค่าความเร็วสุดท้ายออกมาได้ ย้ำอีกที ว่างานและพลังงานน้้น

equivalent how did it get the energy we applied certain amount of force over a

มีค่าเท่ากันเสมอ .. แล้วพลังงานมาจากไหน? ก็มาจากงานที่เราใส่เข้าไป

given distance and so did you learn to make predictions about the changes in

ตามระยะทางที่กำหนด .. .. สรุปว่าพวกเราได้เรียนเรื่องการเปลี่ยนแปลงของ

kinetic energy of an object again if it's moving faster it's going to have a

พลังงานจลน์ของวัตถุ ซึ่งได้บอกไปแล้วว่า ยิ่งความเร็วของวัตถุเพิ่มขึ้น

higher amount of kinetic energy can you use the force and the velocity to just

พลังงานจลน์ก็มากขึ้นไปด้วย .. ส่วนค่าของแรงกับความเร็วนั้น

qualitatively figure out are we adding energy or are we taking it away and then

สามารถเอามาใช้คำนวณหาค่าพลังงานที่เพิ่มขึ้นมาได้ .. และท้ายสุด เราก็มาสารถที่จะหาค่า

finally can you figure out the amount of work on an object and therefore the amount of energy that's being added to

ปริมาณของงานที่ทำกับวัตถุ ซึ่งก็คือปริมาณพลังงานที่เพิ่มเข้าไปในวัตถุนั้น

the object I hope so and I hope that was helpful

ก็หวังว่าคงเข้าใจทั้งหมด และหวังว่าคงเป็นประโยชน์บ้าง