งาน ( work )

รูปภาพของ kruaew

ห้ามลบ ขอให้เจ้าของผลงานประกวด แก้ไขข้อมูลได้จนถึงวันที่ 31 ธันวาคม 2551 เวลา 23.30 น.
หากเลยกำหนดเวลาดังกล่าวแล้ว ท่านเข้ามาแก้ไขข้อมูล ถือว่าโมฆะในการพิจารณาได้รับรางวัล
ซึ่งระบบของ Thaigoodview สามารถตรวจสอบได้ว่า ผลงานแต่ละชิ้น มีการแก้ไขเวลาใดบ้าง

ครูพูนศักดิ์ สักกทัตติยกุล


.....งาน ( work ).....

Laughingงานคืออะไร

          หลังที่พายุหิมะสงบลง รถยนต์ของเพื่อนบ้านได้ติดอยู่ในกองหิมะ นักเรียนช่วยขุดหิมะบางส่วนออกแล้วพยายามดันรถไปข้างหลัง ในขณะที่เพื่อนบ้านพยายามที่จะขับรถให้เคลื่อนออกจากกองหิมะ แต่ล้อรถกลับหมุนอยู่กับที่ และส่งเสียงดัง ถึงแม้ว่านักเรียนจะพยายามออกแรงผลักสักเท่าไรก็ตาม รถก็ไม่เคลื่อนที่ นักเรียนเองก็แทบจะหมดแรง หลังจากสิบนาทีแห่งความพยายามผ่านไป รถก็ยังคงติดอยู่ในกองหิมะ งานที่นักเรียนทำไปนั้นถือว่าค่อนข้างหนัก เพราะนักเรียนได้ออกแรงไปมากในการขุดหิมะ และผลักรถ แต่นักเรียนอย่าประหลาดใจ เมื่อพบว่าในทางวิทยาศาสตร์ นักเรียนไม่ได้ทำงานให้กับรถยนต์เลยแม้แต่น้อย

 

 Laughingความหมายของงาน

   ในทางวิทยาศาสตร์จะถือว่านักเรียนได้ทำงาน
ก็ต่อเมื่อนักเรียนออกแรงกระทำต่อวัตถุแล้ว
วัตถุนั้นเคลื่อนที่ไปได้ในระยะทางหนึ่ง เช่น
ถ้านักเรียนผลักเด็กที่นั่งอยู่บนชิงช้า นักเรียน
กำลังทำงานต่อเด็กคนนั้น ถ้านักเรียนดึงหนังสือ
ออกจากกระเป๋า นักเรียนกำลังทำงานโดย
ออกแรงกระทำต่อหนังสือ ถ้านักเรียนยกถุง
กับข้าวออกจากรถเข็น นักเรียนกฌกำลังทำงาน
โดยออกแรงกระทำต่อถุงกับข้าว

 รูปที่ 1 การยกลังหนังสือพิมพ์ขึ้น ถือว่าเป็นการทำงาน
แต่การถือลังแล้วเดินไปข้างหน้า ไม่ถือว่าเป็นการทำงาน

 

 Laughingถ้าไม่มีการเคลื่อนที่ก็ไม่มีงาน

     แล้วทำไมในขณะที่นักเรียนพยายาม
ผลักรถให้ออกจากกองหิมะจึงถือว่าไม่มีงาน
ทั้งนี้ก็เพราะว่า รถยนต์ไม่ได้เคลื่อนที่
นักเรียน
ได้งานจากแรงที่กระทำต่อวัตถุก็ต่อเมื่อแรงนั้น
ทำให้วัตถุเคลื่อนที่ไปได้ระยะทางหนึ่ง
ถ้าวัตถุไม่
เคลื่อนที่เราถือว่าไม่มีงานเกิดขึ้น ไม่ว่าแรงที่กระทำ
ต่อวัตถุจะมากเท่าใดก็ตาม
ในหลายๆสถานการณ์ที่นักเรียนออกแรงกระทำ
ต่อวัตถุ แต่ไม่ได้งาน เช่นนักเรียนช่วยเพื่อนถือไม้
ชิ้นหนึ่งไว้ ในขณะที่เพื่อนกำลังประกอบเครื่องยก
สำหรับโครงงาน นักเรียนออกแรงถือไม้ชิ้นนั้นอยู่
ซึ่งดูเหมือนว่า นักเรียนกำลังทำงานถือไม้ แต่
เนื่องจากแรงที่นักเรียนทำกับไม้นั้นไม่ได้ทำให้ตัวไม้
เคลื่อนที่จึงถือว่านักเรียนไม่ได้ทำงาน

 

 

 รูปที่ 2 นักเรียนอาจพยายามอย่างมาก
แต่รถก็ไม่ขยับเลื่อน ถือว่าไม่มีงานเกิดขึ้น

Laughingต้องเป็นแรงในทิศเดียวกันเท่านั้นจึงจะเกิดงาน

     ในขณะที่นักเรียนแบกหนังสือที่หนักไปโรงเรียน นักเรียนอาจคิดว่างานที่นักเรียนทำต้องมีค่ามาก แต่จริงๆ แล้วไม่มีงานเกิดขึ้นเลย เพราะงานจะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อแรงที่นักเรียนออกอยู่ในแนวเดียวกันกับทิศการเคลื่อนที่ของวัตถุ ในขณะที่นักเรียนถือวัตถุแล้วเดินไปด้วยความเร็วที่คงที่ แรงที่นักเรียนออกอยู่ในทิศขึ้น เพื่อยึดวัตถุไว้ไม่ให้ตกลงมา แต่วัตถุเคลื่อนที่ไปในแนวระดับ เนื่องจากแรงอยู่ในแนวดิ่ง แต่การเคลื่อนที่อยู่ในแนวระดับ จึงถือว่าไม่มีงานเกิดขึ้น ในขณะที่นักเรียนถือวัตถุนั้นไว้

     นักเรียนทำงานมากขนาดไหนเมื่อดึงกระดานเลื่อน ในขณะที่นักเรียนดึงกระดานเลื่อน นักเรียนดึงเชือกในแนวทำมุมกับพื้นดิน ดังนั้นแรงของนักเรียนจึงมีทั้งส่วนที่อยู่ในแนวระดับ (ไปทางขวา) และส่วนที่อยู่ในแนวดิ่ง (ขึ้นข้างบน) การออกแรงดึงในลักษณะนี้ จะมีแรงส่วนหนึ่งเท่านั้นที่ถูกใช้ในการทำงาน ซึ่งก็คือแรงส่วนที่มีทิศเดียวกันกับทิศการเคลื่อนที่ของกระดานเลื่อน แรงส่วนที่เหลือไม่ได้ช่วยในการดึงเลย


 รูปที่ 3 เมื่อนักเรียนดึงกระดานเลื่อนด้วยเชือก แรงทั้งหมดที่นักเรียนออก
ไม่ได้ถูกนำไปใช้ในการทำงานเพื่อดึงกระดานเลื่อนให้เคลื่อนที่


นักเรียนจะพบว่าแรงที่นักเรียนออกมีประสิทธิภาพดีกว่า เมื่อขนาดของมุมที่นักเรียนผลักหรือดึงวัตถุลดลง ดังนั้นนักเรียนควรออกแรงให้มากที่สุดเท่าที่จะทำได้ในทิศทางเดียวกันกับทิศการเคลื่อนที่ของวัตถุเพื่อให้การทำงานมีประสิทธิภาพสูง นักเรียนสามารถนำวิธีนี้ไปใช้เวลากวาดกองขยะ กองใบไม้ หรือดูดฝุ่นบนพื้น

Laughingคำนวณผลหางาน

     นักเรียนคิดว่าการกระทำใดต่อไปนี้ ได้งานมากกว่ากัน ระหว่างการยกกระถางต้นไม้ที่หนัก 100 นิวตัน ขึ้นสูง 1 เมตรจากพื้น กับการยกต้นไม้หนัก 200 นิวตัน ขึ้นระดับสูงเท่ากัน และระหว่างงานที่ทำในการยกต้นไม้จากพื้นไปไว้บนรถเข็น กับการยกต้นไม้จากพื้นไปยังชั้นบนสุดของตึก ในความรู้สึกของนักเรียน นักเรียนอาจคิดว่า การยกวัตถุที่หนักต้องออกแรงมากกว่าจึงได้งานมากกว่ากการยกวัตถุที่เบา และถ้าทำให้วัตถุเคลื่อนที่ไปได้ไกลกว่า จะต้องทำงานมากกว่า การทำให้วัตถุเคลื่อนที่ระยะทางสั่นกว่า ซึ่งก็เป็นจริงในทั้งสองกรณี ปริมาณงานที่นักเรียนทำ ขึ้นกับขนาดของแรงที่นักเรียนออก และระยะทางที่วัตถุเคลื่อนที่ ซึ่งเขียนเป็นสมการได้ดังนี้

งาน     =     แรง   x     ระยะทาง

ปริมาณงานสามารถหาได้จากผลคูณระหว่างแรงที่กระทำต่อวัตถุกับระยะทาง

Laughing เชื่อมโยงกับคณิตศาสตร์

     หน่วยของแรงที่ใช้กันคือ นิวตัน และหน่วยของระยะทางคือ เมตร ดังนั้นหน่วย SI ของงานก็คือ  นิวตัน x เมตร
(นิวตัน.เมตร) หรือเราเรียกว่า จูล เพื่อเป็นเกียรติให้แก่ เจมส์ เพรสก็อต จูล นักฟิสิกส์ผู้ศึกษาเรื่องงานในช่วงกลางคริสต์ศตวรรษที่ 18 หนึ่งจูล (Joule) คือ ปริมาณของงานที่ทำเมื่อออกแรง 1 นิวตัน เพื่อทำให้วัตถุเคลื่อนที่ไปได้ไกล 1 เมตร 
โดยการใช้สูตร นักเรียนสามารถเปรียบเทียบปริมาณงานที่เกิดขึ้นในการยกต้นไม้ในลักษณะต่างๆ ได้ เมื่อนักเรียนยกวัตถุขึ้นด้วยอัตราเร็วคงที่ แรงที่นักเรียนออกในทิศขึ้นจะต้องเท่ากับน้ำหนักของวัตถุ ในการยกต้นไม้ต้นแรก นักเรียนต้อองออกแรง 100 นิวตัน และถ้านักเรียนต้องยกต้นไม้นี้ขึ้นสูง 1 เมตร นักเรียนจะทำงาน 100 นิวตัน x 1 เมตร หรือ 100 จูล แต่ในการยกต้นไม้ที่หนักกว่า นักเรียนจะต้องออกแรง 200 นิวตัน ดังนั้นปริมาณงานที่ทำคือ 200 นิวตัน x 1 เมตร หรือ 200 จูล นั่นคือนักเรียนจะต้องทำงานมากกว่าในการเคลื่อนย้ายวัตถุที่หนักกว่า

      คราวนี้ลองนึกถึงการยกต้นไม้ขึ้นให้อยู่สูงกว่าเดิม
นักเรียนทำงาน 100 จูล ในการยกต้นไม้ขึ้นสูง 1 เมตร
สมมติว่านักเรียนใช้ลิฟต์ในการยกต้นไม้เดิมขึ้นไป
ยังชั้นบนสุดของตึกซึ่งสูง 40 เมตร ลิฟต์จะต้อง
ออกแรงขนาดเท่าเดิมกระทำต่อต้นไม้ แต่ต้องเคลื่อนที่
มากขึ้น งานที่ทำ คือ 100 นิวตัน x 40 เมตร
หรือ 4,000 จูล นั่นคือลิฟต์ทำงานเป็น 40 เท่า
ของงานที่นักเรียนทำ

Smile ฝึกฝนทักษะ
กิจกรรม ลงความเห็น
นักเรียนได้ทำงาน เมือ่นักเรียนลากถังขยะออกไป
ไว้ข้างถนน เพราะแรงที่นักเรียนออกนั้นทำให้ถังขยะ
เคลื่อนที่ ถ้าเช่นนั้นจำเป็นหรือไม่ ว่าจะมีงานเกิดขึ้ทุกครั้ง
ที่วัตถุมีการเคลื่อนที่ นักเรียนลองนึกถึงดาวเทียมที่โคจร
รอบโลก และลองคิดดูว่ามีงานเกิดขึ้นหรือไม่ ขณะที่
ดาวเทียมโคจร วาดแผนภาพเพื่อช่วยในการหาคำตอบ
&&&&&&&&&

Tongue out โจทย์คำถาม

1. ในการจัดห้องเรียน นักเรียนต้อองออกแรง 20 นิวตัน
เพื่อผลักโต๊ะไปไกล 10 เมตร งานที่นักเรียนทำคิดเป็นเท่าไร
2. เครื่องยกไฮโดรลิกยกรถ 12,000 นิวตัน ขึ้นสูง
2 เมตร ให้หาว่างานที่ทำในการยกรถมีค่าเท่าไร

 

 รูปที่ 4 มีงานเกิดขึ้นในขณะที่นักเรียนกลุ่มนี้กำลังปลูกต้นไม้

 ทบทวน
 1. เมื่อนักเรียนออกแรง จำเป็นหรือไม่ว่าต้องมีงานเกิดขึ้นเสมอไป อธิบาย
 2. เขียนสูตรที่ใช้ในการคำนวณหางาน
 3. ให้เปรียบเทียบปริมาณงานที่ทำเมื่อออกแรง 2 นิวตัน แล้วทำให้วัตถุเคลื่อนที่ไปได้ 3 เมตร กับงานที่ทำเมื่อออกแรง 3 นิวตัน แล้วทำให้วัตถุเคลื่อนที่ไปได้ 2 เมตร
 4. คิดอย่างมีเหตุผล ประยุกต์ใช้แนวคิด ถ้าต้องยกกระป๋องสี ขนาดหนึ่งแกลลอนห้ากระป๋องจากชั้นใต้ดินไปยังชั้นที่สองของบ้าน งานที่ทำในการยกกระป๋องทุกใบขึ้นมาพร้อมกัน (ถ้าทำได้) จะมากกว่างานที่ทำโดยการยกกระป๋องขึ้นมาทีละใบจนครบทั้งห้าใบหรือไม่ อธิบาย
สร้างโดย: 
kruaew

มหาวิทยาลัยศรีปทุม ผู้ใหญ่ใจดี
 
 

 ช่วยด้วยครับ
นักเรียนที่สร้างบล็อก กรุณาอย่า
คัดลอกข้อมูลจากเว็บอื่นทั้งหมด
ควรนำมาจากหลายๆ เว็บ แล้ววิเคราะห์ สังเคราะห์ และเขียนขึ้นใหม่
หากคัดลอกทั้งหมด จะถูกดำเนินคดี
ตามกฎหมายจากเจ้าของลิขสิทธิ์
มีโทษทั้งจำคุกและปรับในอัตราสูง

ช่วยกันนะครับ 
ไทยกู๊ดวิวจะได้อยู่นานๆ 
ไม่ถูกปิดเสียก่อน

ขอขอบคุณในความร่วมมือครับ

อ่านรายละเอียด

ด่วน...... ขณะนี้
พระราชบัญญัติลิขสิทธิ์ (ฉบับที่ 2) พ.ศ. 2558 
มีผลบังคับใช้แล้ว 
ขอให้นักเรียนและคุณครูที่ใช้งาน
เว็บ thaigoodview ในการส่งการบ้าน
ระมัดระวังการละเมิดลิขสิทธิ์ด้วย
อ่านรายละเอียดที่นี่ครับ

 

สมาชิกที่ออนไลน์

ขณะนี้มี สมาชิก 0 คน และ ผู้เยี่ยมชม 70 คน กำลังออนไลน์