สารานุกรมไทย
สำหรับเยาวชน เมนู เล่ม 1
เล่มที่ ๑
เรื่องที่ ๑ ดวงอาทิตย์
เรื่องที่ ๒ อุปราคา
เรื่องที่ ๓ ท้องฟ้ากลางคืน
เรื่องที่ ๔ นก
เรื่องที่ ๕ ปลา
เรื่องที่ ๖ เครื่องจักรกล
เรื่องที่ ๗ พลังงาน
เรื่องที่ ๘ อากาศยาน
เรื่องที่ ๙ ดนตรีไทย
รายชื่อผู้เขียน

สารานุกรมไทยสำหรับเยาวชนฯ / เล่มที่ ๑ / เรื่องที่ ๖ เครื่องจักรกล / งาน

งาน
งาน

การทำงานต้องมีการออกแรง และมีการเคลื่อนที่โดยแรงนั้น สมมุติชายคนหนึ่งแบกหีบห้าใบ หนักใบละ ๑ กิโลกรัมไปเป็นระยะทาง ๑๐ เมตร แต่เด็กคนหนึ่งแบกหีบเหล่านี้ได้เที่ยวละใบเดียว ถ้าจะให้เด็กคนนี้ทำงานเดียวกัน เขาจะต้องออกแรงขนหีบห้าเที่ยว ทั้งสองคนนั้นทำงานได้ผลเท่ากัน ดังนั้นผลงานจึงวัดได้จากผลคูณระหว่างแรงกับระยะในแนวเดียวกันที่แรงนั้นกระทำ

งาน = แรง x ระยะทา

ถ้าชายคนนั้นแบกน้ำหนักหีบได้ทั้งห้าใบแต่ยืนอยู่กับที่ การออกแรงของเขาไม่มีผลงานเลยเพราะว่าระยะที่เขาออกแรงนั้นเป็นศูนย์

งานมีหน่วยวัดเป็นระบบเดียวกันกับแรงและระยะทางที่ใช้

ในมาตราเมตริก


แรง ๑ ไดน์ กระทำเป็นระยะ ๑ เซนติเมตร เป็นผลงาน ๑ ไดน์-เซนติเมตร หรือ ๑ เอิร์ก (erg, แรง ๙๘๑ ไดน์ = น้ำหนัก ๑ กรัม)

แรง ๑ นิวตัน กระทำเป็นระยะ ๑ เมตร เป็นผลงาน ๑ จูล (joule, แรง ๙.๘๑ นิวตัน = น้ำหนัก ๑ กิโลกรัม)

ในมาตราอังกฤษ


แรง ๑ ปอนด์ กระทำเป็นระยะทาง ๑ ฟุต เป็นผลงาน ๑ ฟุต-ปอนด์

แรง ๑ เปาน์ดัล กระทำเป็นระยะทาง ๑ ฟุตเป็นผลงาน ๑ ฟุต-เปาน์ดัล (แรง ๓๒.๒ เปาน์ดัล = น้ำหนัก ๒ ปอนด์)

กฎของงาน


ในการใช้เครื่องกลหรือเครื่องผ่อนแรง เราจะต้องออกแรงพยายามทำงานจำนวนหนึ่งกับเครื่องนั้น และเครื่องจะให้ผลงานออกมาเป็นแรงต้านทาน งานที่เครื่องได้รับนั้นบางส่วนจะสูญเสียไปกับความฝืด



ถ้า L เป็นระยะทางที่แรงพยายาม P เคลื่อนที่ไป และ H เป็นระยะทางที่แรงต้านทาน W ถูกขับเคลื่อน โดยกฎของงานที่กล่าวมาข้างต้น (โดยไม่คำนึงถึงความฝืด) งานกลที่เครื่องได้รับ ต้องมีค่าเท่ากับผลงานที่เครื่องทำได้ คือ

P x L = W x H

หรือ

W/P = L/H

อัตราส่วน L/H เรียกว่า ความได้เปรียบเชิงกลทางเรขาคณิต  

สำหรับเครื่องกลไม่ว่าจะเป็นแบบใดก็ตาม แรงต้านทานในเครื่องนั้นหมายถึงแรงที่ใช้ ประโยชน์ได้รวมกับแรงที่ใช้สู้กับความเสียดทานของเครื่อง ดังนั้น ผลงานกลที่ใช้ประโยชน์ได้จึง น้อยกว่างานกลที่เครื่องได้รับ เพราะว่าต้องแบ่งงานส่วนหนึ่งไปสู้กับความเสียดทานซึ่งไม่มีประ- โยชน์ ดังนั้น อัตราส่วนแรงที่ใช้ประโยชน์ได้ต่อแรงพยายาม จึงเรียกว่าอัตราส่วนความได้เปรียบ เชิงกลจริง และอัตราส่วนของผลงานที่ใช้ประโยชน์ได้ต่อผลงานที่เครื่องได้รับเรียกว่า ประสิทธิ- ภาพของเครื่องกล อัตราส่วนนี้ย่อมมีค่าน้อยกว่าหนึ่งเสมอ

จากความจริงดังกล่าวมาแล้ว จะเห็นได้ว่าเครื่องผ่อนแรงทั้งหลายอาจจะเพิ่มแรงหรือเร่ง ความเร็วได้ก็จริง แต่ไม่อาจลดปริมาณงานที่จะต้องทำให้น้อยลงได้เลย

กำลัง

คนที่ทำงานเสร็จเร็ว เรามักจะพูดว่าเขามีกำลังมาก เพื่อความแน่ชัดในการเปรียบเทียบ กำลัง จึงใช้วิธีวัดหน่วยกำลังด้วยผลงานที่สามารถทำได้ภายในช่วงเวลา เช่น กิโลกรัม-เมตรต่อ วินาที หรือฟุต-ปอนด์ต่อวินาที หน่วยกำลังที่นิยมใช้กับเครื่องจักรกลเรียกว่า กำลังม้า

๑ กำลังม้า = งาน ๕๕๐ ฟุต-ปอนด์ต่อวินาที
หัวข้อก่อนหน้าหัวข้อถัดไป