พลังงานกล

นี่ดูเหมือนชิงช้าทั่วไปเลยนะ ใช่แล้วล่ะ แต่มันก็ไม่ใช่แค่ชิงช้าหรอก แต่ยังเป็นการทดลองทางฟิสิกส์ด้วย เมื่อชิงช้าอยู่ในตำแหน่งนี้ มันจะถูกชาร์จด้วยพลังงาน เมื่อชิงช้าอยู่ในตำแหน่งที่สูงมาก มันจึงสามารถแกว่งลงมาข้างล่าง โดยที่เราไม่ต้องอาศัย พลังงานใดเพิ่มเลย เรามีโอกาสและศักยภาพที่เรา จะปล่อยพลังงานนี้ออกไปได้ ดังนั้นเราจึงเรียกมันว่าพลังงานศักย์ เราปล่อยให้ชิงช้าแกว่งไป และปล่อยพลังงานศักย์ออกมา หยุดที่ตรงนี้ก่อน ตอนนี้ด้วยการแกว่งชิงช้า ลงไปในตำแหน่งต่ำที่สุด มันจึงไม่มีพลังงานศักย์เกิดขึ้นเลย แต่เมื่อมีการเคลื่อนที่ มันจะมีพลังงานรูปแบบอื่นเกิดขึ้นมา พลังงานการเคลื่อนที่ หรือจะเรียกให้ถูกต้องก็คือ พลังงานจลน์ มาดูวิดีโอต่อดีกว่า หยุดตรงนี้แหละ พลังงานจลน์ผลักให้ชิงช้าไป ข้างหน้าและแกว่งสูงขึ้น ซึ่งเป็นจุดที่ต้านแรงโน้มถ่วงอยู่ ตอนนี้เกิดพลังงานใดขึ้นกับชิงช้ากันล่ะ ก็เกิดพลังงานศักย์ไง พลังงานที่ชิงช้ากำลังสลับกันอยู่ ระหว่างพลังงานศักย์และพลังงานจลน์ มันเกิดขึ้นสลับกันไปมา ที่จุดสูงของชิงช้ามีเพียง พลังงานศักย์อยู่ และเมื่อชิงช้าไปถึงจุดต่ำสุด มันก็มีเพียงแค่พลังงานจลน์เท่านั้น ดูแผนภาพนี้สิ เมื่อพลังงานศักย์อยู่ที่จุดที่สูงที่สุด ส่วนพลังงานจลน์ก็อยู่ที่จุดที่ต่ำที่สุด และในทางกลับกัน พลังงานทั้งหมดของชิงช้า คือ พลังงานศักย์และพลังงานจลน์ รวมกัน เป็นค่าคงที่ มันจะคงที่แบบนั้น และนี่เรียกว่า พลังงานกล พลังงานกลนั้นมีค่าเท่ากับ พลังงานศักย์ บวกกับพลังงานจลน์ และพลังงานกลนั้นจะคงที่ หรือไม่เช่นนั้น มันก็จะไม่คงที่ทั้งหมด เมื่อชิงช้าเคลื่อนที่ไปมา มันจะเคลื่อนที่ช้าลงเพราะแรงเสียดทาน และแรงต้านจากอากาศ พลังงานจลน์บางส่วนจะถูกเปลี่ยน ให้เป็นความร้อน นั่นคือเหตุผลที่ชิงช้าหยุดแกว่งนั่นเอง เว้นแต่ว่าเราจะผลักมันออกไป แต่ต่อมาเราก็เพิ่มพลังงานจลน์ใหม่เข้าไป ดังนั้นเราจึงพูดได้ว่า พลังงานกลในระบบนั้นจะคงที่ เว้นแต่ว่า มันอาจถูกลดลงได้โดย แรงเสียดทาน และถูกเปลี่ยนไปได้โดย แรงภายนอก นี่คือรถไฟเหาะ หรือที่เราเรียกมันว่า ตัวอย่างที่ดี ของพลังงานกลคงที่ ตอนแรกนั้นเราทำให้รถไฟเหาะ ขึ้นไปถึงบนยอดเขา ตอนนี้มันก็ถูกชาร์จด้วย พลังงานศักย์จนเต็มแล้ว จากนั้นเราก็ปล่อยให้แรงโน้มถ่วง ทำหน้าที่ของมันต่อไป พลังงานจลน์ พลังงานศักย์ พลังงานจลน์ พลังงานศักย์ พลังงานจลน์ พลังงานศักย์ พลังงานจลน์ รถไฟเหาะนั้นมีแรงเสียดทานและ แรงต้านทานอากาศเพียงเล็กน้อย ดังนั้นพลังงานกลของมันจึงเกือบคงที่ นี่คืออีกหนึ่งการทดลอง การยิงหนังสติ๊ก จะเกิดอะไรขึ้นถ้าคิมยิง หนังสติ๊กไปจากตรงนี้ อุ๊บส์ นี่ก็เป็นพลังงานศักย์นะ แต่กลไกของมันแตกต่างกันเล็กน้อย พลังงานศักย์ที่เราเห็นจากชิงช้า และรถไฟเหาะ จะขึ้นอยู่กับความสูง ซึ่งพลังงานศักย์จะถูกดึงลง ด้วยแรงโน้มถ่วง เราจึงเรียกมันว่าพลังงานศักย์โน้มถ่วง แต่พลังงานศักย์ที่ใช้ยิงหนังสติ๊ก ไม่ได้เกี่ยวข้องกับแรงโน้มถ่วงเลย ตรงนี้ พลังงานถูกเก็บเอาไว้ตรงแถบยางยืด นี่คือพลังงานศักย์ยืดหยุ่น และสิ่งนี้ก็สามารถเปลี่ยน เป็นพลังงานจลน์ได้ นึกออกแล้ว พลังงานศักย์บวกด้วยพลังงานจลน์ ก็ได้ออกมาเป็น พลังงานกล ไงล่ะ