fbpx
วิกิพีเดีย

กฎทรงพลังงาน

กฎทรงพลังงาน (อังกฤษ: Conservation of energy) เป็นกฎในทางฟิสิกส์ที่กล่าวว่า พลังงานโดยรวมในระบบแยกส่วน หนึ่ง ๆ จะมีค่าเท่าเดิม หรือพูดได้ว่าพลังงานจะถูกอนุรักษ์ตลอดช่วงเวลา พลังงานที่ป้อนเข้าไปในระบบใดระบบหนึ่ง จะเท่ากับพลังงานที่ส่งออกมา พลังงานไม่สามารถถูกสร้างขึ้นใหม่หรือถูกทำลาย มันทำได้แต่เพียงเปลี่ยนรูปไปเป็นพลังงานรูปแบบอื่นเท่านั้น ตัวอย่างเช่น พลังงานเคมีสามารถเปลี่ยนไปเป็นพลังงานจลน์ได้ในการระเบิดของแท่งไดนาไมท์ เป็นต้น การอนุรักษ์พลังงานมีความแตกต่างกับการอนุรักษ์มวล แต่ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษแสดงให้เห็นว่ามวลมีความสัมพันธ์กับพลังงาน โดยที่ และวิทยาศาสตร์ปัจจุบันจะใช้มุมมองที่ว่า มวลและพลังงานถูกอนุรักษ์

กลศาสตร์ภาวะต่อเนื่อง
สมการนาเวียร์-สโตกส์

การอนุรักษ์พลังงานสามารถพิสูจน์ได้ โดยใช้ทฤษฎีของนอยเธอร์ เป็นทฤษฎีบทที่เป็นผลจากความสมมาตรของการเลื่อนเวลาอย่างต่อเนื่อง ซึ่งมาจากข้อเท็จจริงที่ว่า กฎทางฟิสิกส์ไม่เปลี่ยนแปลงตามเวลา

ผลที่ตามมาของกฎทรงพลังงานนี้ก็คือเครื่องยนต์ที่เคลื่อนไหวได้โดยไม่มีวันหยุดประเภทที่หนึ่งไม่มีจริง หรือพูดอีกอย่างคือ ไม่มีระบบที่ปราศจากการจ่ายพลังงานจากภายนอกจะสามารถส่งออกพลังงานที่ไม่มีขีดจำกัดออกมาในสิ่งแวดล้อมได้

พลังงาน คือ ความสามารถในการทำงานได้ของวัตถุ พลังงานมีหลายประเภท เช่น พลังงานจลน์ พลังงานศักย์ พลังงานเคมี พลังงานไฟฟ้า พลังงานนิวเคลียร์ พลังงานความร้อน เป็นต้น

ปริมาณที่เกี่ยวข้องกับปริมาณพลังงานจลน์โดยตรง คือ ความเร็วของวัตถุนั่นเอง หากความเร็วของวัตถุมีการเปลี่ยนแปลง แสดงว่าพลังงานจนล์ของวัตถุนั้นมีการเปลี่ยนแปลงไป ซึ่งสามารถหาพลังงานจลน์ได้จากสมการ เมื่อ m คือ มวลของวัตถุ และ v คือ ความเร็วของวัตถุ และเช่นกันปริมาณที่เกี่ยวข้องกับพลังงานศักย์โน้มถ่วงโดยตรง คือ ตำแหน่งความสูงของวัตถุ หากวัตถุมีการเปลี่ยนแปลงตำแหน่งความสูง แสดงว่าวัตถุนั้นมีการเปลี่ยนแปลงพลังงานศักย์โน้มถ่วง ซึ่งสามารถหาได้จากสมการ เมื่อ m คือมวลของวัตถุ g คือ ความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงและ h คือ ความสูงของวัตถุ

หากเราพิจารณาการการเปลี่ยนรูปพลังงานของวัตถุเฉพาะพลังงานกล(พลังงานจลน์กับพลังงานศักย์ถูกเรียกรวมว่าพลังงานกล)โดยไม่มีพลังงานอื่นเข้ามาเกี่ยวข้องเลย จะได้การเปลี่ยนรูปพลังงานตามสมการที่เราคุ้นเคยกันดี

การอนุรักษ์พลังงานกล

เมื่อพิจารณาระบบที่มีวัตถุก้อนหนึ่งมวล   กิโลกรัม อยู่ภายใต้อิทธิพลของแรงอนุรักษ์ (Conservative force) เช่น แรงโน้มถ่วงของโลกหรือกล่าวอีกนัยหนึ่งคือ การที่วัตถุก้อนนี้อยู่ในสนามโน้มถ่วงของโลก g มีขนาดคงตัวประมาณ   หรือแม้แต่ใช้กันโดยอนุโลมเป็น   โดยทั่วไปแล้วเราจะเรียกผลรวมของพลังงานศักย์โน้มถ่วง   และพลังงานจลน์   ของวัตถุก้อนนี้ ณ ตำแหน่งหนึ่ง ณ ขณะหนึ่งว่า พลังงานกล (Mechanical energy) และเป็นที่ประจักษ์ว่าพลังงานกลของวัตถุก่อนหนึ่ง ๆ จะมีค่าคงตัวเสมอจึงได้เรียกกันว่า กฎการอนุรักษ์พลังงานกล (Law of conservation of mechanical energy) กล่าวโดยสรุป คือ

ในขณะที่ระบบวัตถุหนึ่ง ๆ อยู่ภายใต้อิทธิพลของแรงอนุรักษ์ ดังเช่นในกรณีแรงโน้มถ่วงของโลกที่กำลังพิจารณาอยู่นี้ จะได้ว่าพลังงานกลของระบบวัตถุนี้ คือผลรวมของพลังงานศักย์โน้มถ่วงและพลังงานจลน์ของระบบวัตถุนี้ย่อมมีค่าคงตัว

เนื่องจากทั้งพลังงานศักย์โน้มถ่วงและพลังงานจลน์ มีหน่วยเดียวกัน นั่นคือ จูล (joule) ตามระบบหน่วยอนุพันธ์เอสไอ ซึ่งอาจกล่าวได้ว่าเมื่อวัตถุก้อนหนึ่งมีการเปลี่ยนรูปไปมาระหว่างพลังงานสองชนิดนี้ เราควรจะพิจารณาลักษณะของพลังงานที่เปลี่ยนจะดูสมจริงมากกว่าการอ้างถึงกฎการอนุรักษ์พลังงานกลเพียงอย่างเดียว

Notes

  1. ระบบแยกส่วน (อังกฤษ: isolated system) หมายถึง 1. ระบบทางกายภาพที่ถูกถอดไกลออกจากระบบอื่น ๆ และไม่มีปฏิสัมพันธ์กับระบบเหล่านั้น หรือ 2. ระบบอุณหพลศาสตร์หนึ่งที่ถูกล้อมรอบโดยกำแพงแกร่งที่รื้อถอนไม่ได้ และวัตถุหรือพลังงานใด ๆ ก็ไม่สามารถผ่านกำแพงนี้เข้าไปได้. ระบบแยกส่วนจะอยู่ภายใต้แรงโน้มถ่วงภายในของตัวมันเอง แรงโน้มถ่วงและแรงระยะไกลอื่น ๆ ภายนอกไม่สามารถเข้าถึงได้

อ้างอิง

  1. Planck, M. (1923/1927). Treatise on Thermodynamics, third English edition translated by A. Ogg from the seventh German edition, Longmans, Green & Co., London, page 40.
  2. สมพงษ์ ใจดี. (2548). ฟิสิกส์เชิงวิเคราะห์ 1: กลศาสตร์. โรงพิมพ์แห่งจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย.

กฎทรงพล, งงาน, บทความน, ไม, การอ, างอ, งจากแหล, งท, มาใดกร, ณาช, วยปร, บปร, งบทความน, โดยเพ, มการอ, างอ, งแหล, งท, มาท, าเช, อถ, เน, อความท, ไม, แหล, งท, มาอาจถ, กค, ดค, านหร, อลบออก, เร, ยนร, าจะนำสารแม, แบบน, ออกได, อย, างไรและเม, อไร, งกฤษ, conservation, en. bthkhwamniimmikarxangxingcakaehlngthimaidkrunachwyprbprungbthkhwamni odyephimkarxangxingaehlngthimathinaechuxthux enuxkhwamthiimmiaehlngthimaxacthukkhdkhanhruxlbxxk eriynruwacanasaraemaebbnixxkidxyangiraelaemuxir kdthrngphlngngan xngkvs Conservation of energy epnkdinthangfisiksthiklawwa phlngnganodyrwminrabbaeykswn note 1 hnung camikhaethaedim hruxphudidwaphlngngancathukxnurkstlxdchwngewla phlngnganthipxnekhaipinrabbidrabbhnung caethakbphlngnganthisngxxkma phlngnganimsamarththuksrangkhunihmhruxthukthalay mnthaidaetephiyngepliynrupipepnphlngnganrupaebbxunethann twxyangechn phlngnganekhmisamarthepliynipepnphlngnganclnidinkarraebidkhxngaethngidnaimth epntn karxnurksphlngnganmikhwamaetktangkbkarxnurksmwl aetthvsdismphththphaphphiessaesdngihehnwamwlmikhwamsmphnthkbphlngngan odythi E m c 2 displaystyle E mc 2 aelawithyasastrpccubncaichmummxngthiwa mwlaelaphlngnganthukxnurksklsastrphawatxenuxngsmkarnaewiyr sotks kdkdkarxnurksmwlkdkarxnurksomemntmkdkarxnurksphlngnganEntropy Inequalityklsastrkhxngaekhngkhxngaekhng khwamekhn karepliynrup Finite strain theory Infinitesimal strain theory Elasticity Linear elasticity Plasticity Viscoelasticity kdkhxnghuk withyakraaesklsastrkhxngihlkhxngihl sthitysastrkhxngihlphlsastrkhxngihl khwamhnud Newtonian fluidsNon Newtonian fluidsaerngtungphiwnkwithyasastrixaesk niwtn cxrc sotks Navier Cauchy orebirt hukh daniexl aebrnulliklxngni dukhuyaekkarxnurksphlngngansamarthphisucnid odyichthvsdikhxngnxyethxr epnthvsdibththiepnphlcakkhwamsmmatrkhxngkareluxnewlaxyangtxenuxng sungmacakkhxethccringthiwa kdthangfisiksimepliynaeplngtamewlaphlthitammakhxngkdthrngphlngngannikkhuxekhruxngyntthiekhluxnihwidodyimmiwnhyudpraephththihnungimmicring hruxphudxikxyangkhux immirabbthiprascakkarcayphlngngancakphaynxkcasamarthsngxxkphlngnganthiimmikhidcakdxxkmainsingaewdlxmidphlngngan khux khwamsamarthinkarthanganidkhxngwtthu phlngnganmihlaypraephth echn phlngngancln phlngngansky phlngnganekhmi phlngnganiffa phlngnganniwekhliyr phlngngankhwamrxn epntnprimanthiekiywkhxngkbprimanphlngnganclnodytrng khux khwamerwkhxngwtthunnexng hakkhwamerwkhxngwtthumikarepliynaeplng aesdngwaphlngngancnlkhxngwtthunnmikarepliynaeplngip sungsamarthhaphlngnganclnidcaksmkar E k 1 2 m v 2 displaystyle E k 1 2mv 2 emux m khux mwlkhxngwtthu aela v khux khwamerwkhxngwtthu aelaechnknprimanthiekiywkhxngkbphlngnganskyonmthwngodytrng khux taaehnngkhwamsungkhxngwtthu hakwtthumikarepliynaeplngtaaehnngkhwamsung aesdngwawtthunnmikarepliynaeplngphlngnganskyonmthwng sungsamarthhaidcaksmkar E p m g h displaystyle E p mgh emux m khuxmwlkhxngwtthu g khux khwamerngenuxngcakaerngonmthwngaela h khux khwamsungkhxngwtthuhakeraphicarnakarkarepliynrupphlngngankhxngwtthuechphaaphlngngankl phlngnganclnkbphlngnganskythukeriykrwmwaphlngngankl odyimmiphlngnganxunekhamaekiywkhxngely caidkarepliynrupphlngngantamsmkarthierakhunekhykndi 1 2 m v 1 2 m g h 1 1 2 m v 2 2 m g h 2 displaystyle 1 2mv 1 2 mgh 1 1 2mv 2 2 mgh 2 1 karxnurksphlngngankl aekikhemuxphicarnarabbthimiwtthukxnhnungmwl m displaystyle m kiolkrm xyuphayitxiththiphlkhxngaerngxnurks Conservative force echn aerngonmthwngkhxngolkhruxklawxiknyhnungkhux karthiwtthukxnnixyuinsnamonmthwngkhxngolk g mikhnadkhngtwpraman 9 8 m s 2 displaystyle 9 8m s 2 hruxaemaetichknodyxnuolmepn 10 m s 2 displaystyle 10m s 2 odythwipaelweracaeriykphlrwmkhxngphlngnganskyonmthwng E p displaystyle E p aelaphlngngancln E k displaystyle E k khxngwtthukxnni n taaehnnghnung n khnahnungwa phlngngankl Mechanical energy aelaepnthiprackswaphlngnganklkhxngwtthukxnhnung camikhakhngtwesmxcungideriykknwa kdkarxnurksphlngngankl Law of conservation of mechanical energy klawodysrup khux inkhnathirabbwtthuhnung xyuphayitxiththiphlkhxngaerngxnurks dngechninkrniaerngonmthwngkhxngolkthikalngphicarnaxyuni caidwaphlngnganklkhxngrabbwtthuni khuxphlrwmkhxngphlngnganskyonmthwngaelaphlngnganclnkhxngrabbwtthuniyxmmikhakhngtw 2 enuxngcakthngphlngnganskyonmthwngaelaphlngngancln mihnwyediywkn nnkhux cul joule tamrabbhnwyxnuphnthexsix sungxacklawidwaemuxwtthukxnhnungmikarepliynrupipmarahwangphlngngansxngchnidni erakhwrcaphicarnalksnakhxngphlngnganthiepliyncadusmcringmakkwakarxangthungkdkarxnurksphlngnganklephiyngxyangediywNotes aekikh rabbaeykswn xngkvs isolated system hmaythung 1 rabbthangkayphaphthithukthxdiklxxkcakrabbxun aelaimmiptismphnthkbrabbehlann hrux 2 rabbxunhphlsastrhnungthithuklxmrxbodykaaephngaekrngthiruxthxnimid aelawtthuhruxphlngnganid kimsamarthphankaaephngniekhaipid rabbaeykswncaxyuphayitaerngonmthwngphayinkhxngtwmnexng aerngonmthwngaelaaerngrayaiklxun phaynxkimsamarthekhathungidxangxing aekikh Planck M 1923 1927 Treatise on Thermodynamics third English edition translated by A Ogg from the seventh German edition Longmans Green amp Co London page 40 smphngs icdi 2548 fisiksechingwiekhraah 1 klsastr orngphimphaehngculalngkrnmhawithyaly bthkhwamekiywkbwithyasastrniyngepnokhrng khunsamarthchwywikiphiediyidodyephimkhxmul duephimthi sthaniyxy withyasastrekhathungcak https th wikipedia org w index php title kdthrngphlngngan amp oldid 9285185, wikipedia, วิกิ หนังสือ, หนังสือ, ห้องสมุด,

บทความ

, อ่าน, ดาวน์โหลด, ฟรี, ดาวน์โหลดฟรี, mp3, วิดีโอ, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, รูปภาพ, เพลง, เพลง, หนัง, หนังสือ, เกม, เกม