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 ๗ พลังงาน การควบคุม และการใช้ประโยชน์ / งาน กำลัง และพลังงาน

งาน กำลัง และพลังงาน
งาน กำลัง และพลังงาน       
     
คนตีเหล็ก คนหาบของ ม้าลากรถ ช้างลากซุง ครูสอนหนังสือ กวีใช้ความคิดแต่งโศลก ล้วนเป็นการทำงานตามความหมาย ของคนทั่วไป ผลที่ได้รับคืองาน
คนตีเหล็ก
คนตีเหล็ก
งาน ตามความหมายทางวิทยาศาสตร์ คือ แรง คูณด้วยระยะทางตรงในแนวที่แรงกระทำ เช่น ช้างออกแรง ๑,๐๐๐ นิวตัน ลากซุงไปไกล ๕๐๐ เมตร

ช้างทำงานได้ ๑,๐๐๐ x ๕๐๐ = ๕๐๐,๐๐๐ นิวตันเมตร หรือจูล
ใครทำงานเร็วกว่าใคร นายแข็งออกแรง ๑๐ นิวตัน ลากรถไปได้ไกล ๑๐ เมตร ในเวลา ๑๐ วินาที นายแกร่งออกแรง ๑๐ นิวตัน ลากรถไปได้ไกล ๑๐ เมตร ในเวลา ๕ วินาที
ม้าลากรถ
ม้าลากรถ
นายแข็ง ทำงานเท่ากับนายแกร่ง แต่นายแกร่งทำงานได้เร็วกว่านายแข็ง เรียกว่า นาย แกร่งมีกำลังมากกว่านายแข็ง ถ้าให้เวลาเท่ากัน นายแกร่งจะทำงานได้มากกว่านายแข็ง เช่น ให้เวลา ๑ วินาที

นายแกร่งทำงานได้ (๑๐ x ๑๐)/๕ = ๒๐ จูล ใน ๑ วินาที
นายแข็งทำงานได้ (๑๐ x ๑๐)/๑๐ = ๑๐ จูล ใน ๑ วินาที

จูลต่อวินาที เรียกว่า กำลัง มีชื่อเรียกใหม่ว่า วัตต์ นายแกร่งมีกำลัง ๒๐ จูลต่อวินาที หรือ ๒๐ วัตต์ นายแข็งมีกำลัง ๑๐ จูล ต่อวินาที หรือ ๑๐ วัตต์ นายแกร่งทำงาน ๒ ชั่วโมง (โดย ไม่เหนื่อยและกำลังไม่ตก) จะได้งาน ๒๐ x ๗,๒๐๐ = ๑๔๔,๐๐๐ จูล หรือ ๒๐ x ๒ = ๔๐ วัตต์ชั่วโมง หรือพูดอีกอย่างหนึ่งได้ว่านายแกร่งให้พลังงาน ๑๔๔,๐๐๐ จูล หรือ ๔๐ วัตต์ชั่วโมง

พลังงาน = กำลัง x เวลา
แผนภาพแสดงการหากำลังม้า
แผนภาพแสดงการหากำลังม้า
นายเจมส์ วัตต์ ชาวอังกฤษได้ทดลองใช้ม้าดึงน้ำหนัก ๑๐๐ ปอนด์ ขึ้นสูง ๕๕ ฟุต ภายในเวลา ๑๐ วินาที

กำลัง = (แรง x ระยะทาง) / เวลา

ม้าตัวนั้นมีกำลัง = (๑๐๐ x ๕๕)/๑๐ = ๕๕๐ ฟุตปอนด์ต่อวินาที

อังกฤษจึงใช้อัตราการทำงาน ๕๕๐ ฟุตปอนด์ต่อวินาทีเท่ากับ ๑ กำลังม้าเป็นมาตรฐาน

ถ้าคนทำงานได้ ๕๕ ฟุตปอนด์ต่อวินาที เรียกว่า คนมีกำลัง ๑/๑๐ กำลังม้า
ถ้าควายทำงานได้ ๒๗๕ ฟุตปอนด์ต่อวินาที เรียกว่า ควายมีกำลัง ๑/๒ กำลังม้า
ถ้ารถยนต์ทำงาน ๕๕,๐๐๐ ฟุตปอนด์ต่อวินาที เรียกว่า เครื่องยนต์มีกำลัง ๑๐๐ กำลังม้า

พลังงานจลน์ พลังงานศักย์

เมื่อพูดถึงพลังงานคนเรามักจะนึกไปถึงคนแบกของช้างลากซุง ม้าลากรถ นั่นเป็นเพียงพลังงานแบบหนึ่ง ที่มีกำลังเคลื่อนไหวอยู่ในตัวคน ช้าง และม้า เรียกว่า พลังงานจลน์ ปรากฏได้ผลงาน และเราเห็นผลงานทันที
มีพลังงานอีกแบบหนึ่งที่ยังไม่ได้งานและยังไม่เห็นผลงาน เพราะไม่ได้ทำงาน เช่น แอ่งน้ำ บนเขาสูง น้ำบนเขายังไม่ได้ทำงาน แต่มีพลังงาน ยิ่งอยู่สูงและมีจำนวนน้ำมากก็ยิ่งมีพลังงานมาก พลังงานนี้เรียกว่า พลังงานศักย์ เมื่อใดเราต่อท่อจากแอ่งน้ำลงมายังเชิงเขา ปล่อยให้น้ำไหล น้ำจะทำงานได้ จะให้ดันกังหันดันระหัด ให้เคลื่อนไหวแทนคนและสัตว์ก็ได้
ดินปืนที่อยู่ในถังนั้นดูเผินๆ คล้ายกับว่าจะไม่มีพลังงาน ความจริงดินปืนมีพลังงานอยู่พร้อมแล้ว แต่ยังไม่ทำงาน ยังไม่ให้งานปรากฏออกมา พลังงานนี้เรียกว่า พลังงานศักย์ เมื่อทำให้มันเผาไหม้ เราจะได้แรงงานมากมาย แรงนี้สามารถทลายภูเขา ดันลูกปืนใหญ่ออกจากกระบอกปืน ดันบ้องไฟและจรวด ให้ขึ้นสู่ที่สูงๆ ได้ เป็นต้น ดินปืนมีพลังงาน ดันบ้องไฟให้ขึ้นสู่ที่สูงได้
ดินปืนมีพลังงาน ดันบ้องไฟให้ขึ้นสู่ที่สูงได้
หัวข้อก่อนหน้า หัวข้อถัดไป