| แก่น | เพิ่มเติม |
|---|---|
| 1 อธิบายการใช้ไม้บรรทัดและกระบอกวัดเพื่อหาความยาวหรือปริมาตร | |
| 2 อธิบายวิธีการวัดช่วงเวลาต่างๆ باستخدامนาฬิกาและจับเวลาดิจิทัล | |
| 3 หาค่าเฉลี่ยสำหรับระยะสั้นและช่วงเวลาสั้นด้วยการวัดหลายครั้ง (รวมถึงคาบการสั่นของลูกตุ้มนาฬิกา) | |
| 4 เข้าใจว่า ปริมาณสเกลาร์ มีเพียงขนาดเท่านั้น และ ปริมาณเวกเตอร์ มีทั้งขนาดและทิศทาง | |
| 5 รู้ว่าปริมาณต่อไปนี้คือปริมาณสเกลาร์: ระยะทาง, อัตราเร็ว, เวลา, มวล, พลังงาน และอุณหภูมิ | |
| 6 ทราบว่าปริมาณต่อไปนี้เป็นเวกเตอร์: แรง, น้ำหนัก, ความเร็วเชิงทิศทาง, ความเร่ง, โมเมนตัม, ความเข้มของสนามไฟฟ้า และ ความเข้มของสนามโน้มถ่วง | |
| 7 หา ผลรวม ของเวกเตอร์สองตัวที่ตั้งฉากกัน โดยคำนวณหรือจากกราฟ ซึ่งจำกัดเฉพาะแรงหรือความเร็วเท่านั้น |
การเคลื่อนที่ แรง และพลังงาน
Physics IGCSE · หัวข้อ 1
23:51
การเคลื่อนที่ แรง & พลังงาน
มองรอบตัว ยานยนต์เร่งความเร็ว ลูกบอลตกลง แก้ววางนิ่งบนโต๊ะ วิทยาศาสตร์สามารถอธิบายทุกอย่างเหล่านี้ได้อย่างแม่นยำ โดยใช้ตัวเลข และทั้งหมดขึ้นอยู่กับ…
การบรรยายภาษาอังกฤษ · คำบรรยายภาษาอังกฤษ + 中文 ลอยตัวบนภาพ
1.1
การวัด
หลักสูตร
แหล่งที่มา: หลักสูตร Cambridge International
ความยาวและปริมาตร
ใช้ ไม้บรรทัด เพื่อวัดความยาว อ่านสเกลโดยวางตาตรงหน้าเครื่องหมายเพื่อหลีกเลี่ยงความผิดพลาดในการอ่าน
ใช้ กระบอกตวง เพื่อวัดปริมาตรของเหลว อ่านสเกลที่ด้านล่างของผิวโค้ง (เมนิสคัส) โดยระดับสายตาตรงกับมัน
การวัดเวลา
ใช้ นาฬิกาจับเวลา หรือ เครื่องจับเวลาดิจิทัล เพื่อวัดช่วงเวลา นาฬิกาธรรมดาใช้ได้สำหรับเวลานาน (นาทีหรือชั่วโมง) นาฬิกาจับเวลาเริ่มและหยุดด้วยมือ ดังนั้นทุกการอ่านจะมี ความผิดพลาดของเวลาตอบสนอง ประมาณ 0.2 วินาที เพื่อทำให้ความผิดพลาดนี้มีนัยน้อยลง ให้วัดช่วงเวลาที่ยาว หรือวัดหลายครั้งแล้วหาร (ดูด้านล่าง)
การวัดปริมาณเล็กน้อย
ความยาวสั้นๆ หรือช่วงเวลาสั้นๆ นั้นวัดได้ยาก การแก้ปัญหาคือ วัดหลายอย่างแล้วหาร:
- เพื่อหาความหนาของกระดาษหนึ่งแผ่น ให้วัดกระดาษ 100 แผ่น แล้วหารด้วย 100
- เพื่อหาเวลาในการแกว่งหนึ่งรอบของ ลูกตุ้มนาฬิกา ให้วัดเวลาในการแกว่ง 20 รอบ แล้วหารด้วย 20 การแกว่งเต็มหนึ่งรอบเรียกว่า คาบ
วิธีนี้ทำให้ ค่าความคลาดเคลื่อน (ขนาดของความผิดพลาด) เล็กลงอย่างมาก
สเกลาร์และเวกเตอร์
ปริมาณสเกลาร์ มีเพียงขนาด (magnitude) เท่านั้น ปริมาณเวกเตอร์ มีทั้งขนาด และ ทิศทาง
- สเกลาร์: ระยะทาง, ความเร็ว, เวลา, มวล, พลังงาน, อุณหภูมิ
- เวกเตอร์: แรง, น้ำหนัก, ความเร็ว, ความเร่ง, โมเมนตัม, ความเข้มของสนามไฟฟ้า, ความเข้มของสนามโน้มถ่วง
การบวกเวกเตอร์สองตัวที่ตัดกันเป็นมุมฉาก (90°) ให้วาดเป็นด้านสองด้านของสี่เหลี่ยมผืนผ้า ผลรวมเวกเตอร์ คือเส้นทแยงมุม หาขนาดด้วยทฤษฎีบทพีทาโกรัส และหาทิศทางด้วยตรีโกณมิติ
$$R = \sqrt{a^2 + b^2}$$
สำรวจ
สเกลาร์ & เวกเตอร์
resultant = a + b
บวกเวกเตอร์สองตัวปลายติดปลายเพื่อหาผลลัพธ์ resultant
คำศัพท์
ฝึกฝน
| English | ไทย |
|---|---|
| magnitude/ˈmæɡnɪtjuːd/ | ขนาด |
| vector quantity/ˈvektə ˈkwɒntɪti/ | ปริมาณเวกเตอร์ |
| resultant/rɪˈzʌltənt/ | 合力 |
| motion/ˈməʊʃn/ | การเคลื่อนที่ |
1.2
การเคลื่อนที่
หลักสูตร
| แก่น | เพิ่มเติม |
|---|---|
| 1 นิยาม ความเร็ว เป็นระยะทางที่เดินทางต่อหน่วยเวลา; จำและใช้สมการ $$v = \frac{s}{t}$$ |
|
| 2 นิยาม ความเร็วเชิงทิศทาง เป็นความเร็วที่มีทิศทางที่กำหนดไว้ | |
| 3 จำและใช้สมการ $$\text{average speed} = \frac{\text{total distance travelled}}{\text{total time taken}}$$ |
9 นิยาม ความเร่ง เป็นการเปลี่ยนแปลงของความเร็วต่อหน่วยเวลา; จำและใช้สมการ $$a = \frac{\Delta v}{\Delta t}$$ |
| 4 วาดแผนภาพ กราฟ และตีความ กราฟระยะทาง–เวลา และ กราฟความเร็ว–เวลา | |
| 5 วิเคราะห์เชิงคุณภาพ จากข้อมูลที่ให้มาหรือรูปร่างของกราฟระยะทาง–เวลา หรือกราฟความเร็ว–เวลา ว่าวัตถุมีลักษณะใด: (ก)处于静止状态 (ข) เคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ (ค) มีความเร่ง (ง) ลดความเร็ว | 10 วิเคราะห์จากข้อมูลหรือรูปร่างของกราฟความเร็ว–เวลา ว่าวัตถุเคลื่อนที่ด้วย: (ก) ความเร่งคงที่ (ข) ความเร่งเปลี่ยนไป |
| 6 คำนวณความเร็วจากความชันของส่วนที่เป็นเส้นตรงในกราฟระยะทาง–เวลา | 11 คำนวณความเร่งจากความชันของกราฟความเร็ว–เวลา |
| 7 คำนวณพื้นที่ใต้กราฟความเร็ว–เวลา เพื่อดูระยะทางที่เดินทาง สำหรับการเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่หรือความเร่งคงที่ | |
| 12 ทราบว่า การลดความเร็ว คือความเร่งลบ และนำสิ่งนี้ไปใช้ในคำคำนวณ | |
| 8 ระบุว่าความเร่งจากการตกอย่างอิสระ $g$ สำหรับวัตถุใกล้ผิวดินโลกมีค่าประมาณคงที่ และมีค่าประมาณ $9.8\text{ m/s}^2$ | 13 อธิบายการเคลื่อนที่ของวัตถุที่ตกใน สนามโน้มถ่วงสม่ำเสมอ ทั้งที่มีและไม่มีแรงต้านอากาศ/ของเหลว รวมถึงการกล่าวถึง ความเร็วสุดท้าย |
แหล่งที่มา: หลักสูตร Cambridge International
ความเร็วและอัตราเร็ว
อัตราเร็ว คือระยะทางที่เดินทางต่อหน่วยเวลา
$$v = \frac{s}{t}$$
ความเร็ว คืออัตรา快的ที่มีทิศทางระบุไว้ ดังนั้นความเร็วจึงเป็นเวกเตอร์แต่速率เป็นสเกลาร์
$$\text{average speed} = \frac{\text{total distance}}{\text{total time}}$$
ความเร่ง
ความเร่ง คือการเปลี่ยนแปลงของความเร็วต่อหน่วยเวลา
$$a = \frac{\Delta v}{\Delta t}$$
ที่นี่ $\Delta v$ หมายถึง "การเปลี่ยนแปลงของความเร็ว" ความชะลอตัว (การลดความเร็ว) คือความเร่งที่เป็นลบ
ตัวอย่างคำอธิบาย รถคันหนึ่งเร่งความเร็วจาก $8\ \text{m/s}$ เป็น $20\ \text{m/s}$ ในเวลา $4.0\ \text{s}$ จงหาความเร่งของมัน
$$a = \frac{\Delta v}{\Delta t} = \frac{20 - 8}{4.0} = 3.0\ \text{m/s}^2$$
กราฟการเคลื่อนที่
กราฟ ระยะทาง–เวลา- แสดงระยะทางที่วัตถุเคลื่อนที่ได้:
- เส้นราบ (แนวนอน) หมายความว่าวัตถุอยู่ กับที่
- เส้นตรงเอียงแสดงว่ามีความเร็วคงที่ ความชัน (steepness) คือความเร็ว
- เส้นโค้งที่ชันขึ้นแสดงว่าวัตถุกำลังเร่งความเร็ว
กราฟ ความเร็ว–เวลา- แสดงความเร็วของวัตถุ:
- เส้นราบแสดงว่ามีความเร็วคงที่
- เส้นตรงเอียงแสดงว่ามีความเร่งคงที่ ความชันคือความเร่ง
- พื้นที่ใต้เส้นกราฟ คือระยะทางที่เดินทาง
วัตถุตกในอากาศ
ใกล้พื้นโลก สนามโน้มถ่วงมีลักษณะ สม่ำเสมอ (มีความเข้มเท่ากันทุกที่) ดังนั้นวัตถุทุกชนิดจะเร่งความเร็วขณะตกด้วยความเร็วเท่ากัน นี่คือ ความเร่งจากการตกอิสระ, $g \approx 9.8\ \text{m/s}^2$
เมื่อวัตถุตกผ่านอากาศ จะเกิด แรงต้านอากาศ (air resistance) ซึ่งทำหน้าที่ขึ้นไปด้านบน เมื่อวัตถุเร่งความเร็วขึ้น แรงต้านอากาศก็เพิ่มขึ้น เมื่อแรงต้านอากาศเท่ากับน้ำหนัก ผลรวมแรงจะเป็นศูนย์และวัตถุจะไม่เร่งความเร็วอีกต่อไป วัตถุจะตกลงด้วยความเร็วคงที่ที่เรียกว่า ความเร็วสุดท้าย
สำรวจ
กราฟความเร็ว-เวลา
เปลี่ยน u และ a. ความชัน คือความเร่ง; พื้นที่ใต้เส้นคือระยะทางที่เดินทาง
คำศัพท์
ฝึกฝน
| English | ไทย |
|---|---|
| velocity/vəˈlɒsɪti/ | ความเร็ว |
| acceleration/əkˌseləˈreɪʃn/ | ความเร่ง |
| speed/spiːd/ | ความเร็ว |
| deceleration/dɪˌseləˈreɪʃn/ | การลดความเร็ว |
| distance–time graph/ˈdɪstəns taɪm ɡræf/ | กราฟระยะ-เวลา |
| at rest/æt rest/ | หยุดนิ่ง |
| gradient/ˈɡreɪdɪənt/ | ความชัน |
| speed–time graph/spiːd taɪm ɡræf/ | กราฟความเร็ว-เวลา |
| area under the line/ˈeərɪə ˈʌndə ðə laɪn/ | พื้นที่ใต้เส้นกราฟ |
| uniform/ˈjuːnɪfɔːm/ | สม่ำเสมอ |
| acceleration of free fall/əkˌseləˈreɪʃn ɒv friː fɔːl/ | ความเร่งโน้มถ่วงอิสระ |
| air resistance/eə rɪˈzɪstəns/ | แรงต้านอากาศ |
| terminal velocity/ˈtɜːmɪnl vəˈlɒsɪti/ | ความเร็วสูงสุด |
| matter/ˈmætə/ | สสาร |
1.3
มวลและน้ำหนัก
หลักสูตร
| แก่น | เพิ่มเติม |
|---|---|
| 1 ระบุว่า มวล เป็นตัวชี้วัดปริมาณสสารในวัตถุเมื่ออยู่นิ่งเทียบกับผู้สังเกต | |
| 2 ระบุว่า น้ำหนัก เป็นแรงโน้มถ่วงที่กระทำต่อวัตถุซึ่งมีมวล | 5 อธิบาย并使用概念关于，将重量视为引力场对质量的影响 |
| 3 นิยาม ความเข้มของสนามโน้มถ่วง เป็นแรงต่อหน่วยมวล; จำและใช้สมการ $$g = \frac{W}{m}$$ และรู้ว่าสิ่งนี้เทียบเท่ากับความเร่งจากการตกอย่างอิสระ |
|
| 4 ทราบว่าน้ำหนัก (และมวล) สามารถเปรียบเทียบกันได้โดยใช้เครื่องชั่ง |
แหล่งที่มา: หลักสูตร Cambridge International
มวล คือปริมาณของ สสาร ในวัตถุ วัดเป็นกิโลกรัม (kg) และไม่เปลี่ยนเมื่อคุณย้ายวัตถุไป
น้ำหนัก คือแรงโน้มถ่วง作用于มวล วัดเป็นนิวตัน (N) น้ำหนักสามารถเปลี่ยนแปลงได้: มันมีค่าน้อยกว่าบนดวงจันทร์เพราะแรงโน้มถ่วงของดวงจันทร์อ่อนกว่า
ความเข้มของสนามโน้มถ่วง คือแรงต่อหน่วยมวล:
$$g = \frac{W}{m}$$
สิ่งนี้ $g$ มีค่าเท่ากับความเร่งจากการตกอิสระ ($\approx 9.8\ \text{N/kg}$) คุณสามารถเปรียบเทียบมวลด้วย ตาชั่ง
สำรวจ
น้ำหนักและมวล
W = mg
น้ำหนัก แปรผันตรงกับมวล — ความชันคือความเข้มของสนามโน้มถ่วง g (ประมาณ 10 N/kg บนโลก)
คำศัพท์
ฝึกฝน
| English | ไทย |
|---|---|
| mass/mæs/ | มวล |
| balance/ˈbæləns/ | สมดุล |
1.4
ความหนาแน่น
หลักสูตร
| แก่น | เพิ่มเติม |
|---|---|
| 1 นิยาม ความหนาแน่น เป็นมวลต่อหน่วยปริมาตร; จำและใช้สมการ $$\rho = \frac{m}{V}$$ |
|
| 2 อธิบายวิธีการหาความหนาแน่นของของเหลว, ของแข็งรูปทรงปกติ และของแข็งรูปทรงไม่ปกติที่จมในของเหลว (หาปริมาตรด้วยการแทนที่), รวมถึงคำคำนวณที่เหมาะสม | |
| 3 ตัดสินใจว่าวัตถุลอยได้หรือไม่ จากข้อมูลความหนาแน่น | 4 ตัดสินใจว่าของเหลวหนึ่งจะลอยอยู่บนของเหลวอีกชนิดหนึ่งได้หรือไม่ จากข้อมูลความหนาแน่น โดยกำหนดให้ของเหลวทั้งสองไม่ผสมกัน |
แหล่งที่มา: หลักสูตร Cambridge International
ความหนาแน่น คือมวลต่อหน่วยปริมาตร
$$\rho = \frac{m}{V}$$
สัญลักษณ์ $\rho$ คืออักษรกรีก "โร" หน่วยวัดคือ $\text{kg/m}^3$ หรือ $\text{g/cm}^3$
เพื่อหาความหนาแน่น: วัดมวลด้วยตาชั่ง หาปริมาตร แล้วหาร
- ของแข็งรูปทรงเรขาคณิต (เช่น กล่อง): วัดด้านต่างๆ และคำนวณปริมาตร
- ของแข็งรูปร่างไม่regular: ดันลงไปในน้ำในกระบอกตวง ระดับน้ำที่เพิ่มขึ้นคือปริมาตรของมัน วิธีนี้เรียกว่า วิธีการแทนที่
- ของเหลว: วางกระบอกตวงเปล่าบนตาชั่งและอ่านค่ามวล เทของเหลวเข้าไป อ่านปริมาตรจากกระบอก และอ่านค่ามวลอีกครั้ง มวลของของเหลวคือผลต่างระหว่างค่ามวลทั้งสอง
วัตถุจะ ลอย ได้หากมีความหนาแน่นน้อยกว่าความหนาแน่นของของเหลว它会沉下如果它的密度大于液体的密度。同样地，一种液体浮在另一种液体之上（如果不混合）是因为它的密度较低：油浮在水面上。
ตัวอย่างคำอธิบาย หินที่มีมวล $54\ \text{g}$ ถูกจุ่มลงในกระบอกตวง ระดับน้ำเพิ่มขึ้นจาก $20\ \text{cm}^3$ เป็น $40\ \text{cm}^3$ จงหาความหนาแน่นของหิน
ปริมาตรของหินคือระดับน้ำที่เพิ่มขึ้น, $40 - 20 = 20\ \text{cm}^3$, ดังนั้น
$$\rho = \frac{m}{V} = \frac{54}{20} = 2.7\ \text{g/cm}^3$$
สำรวจ
การลอยตัวและความหนาแน่น
เปลี่ยนความหนาแน่นของวัตถุและของเหลว: ถ้าวัตถุมีความหนาแน่นน้อยกว่าจะลอย และยิ่งหนาแน่นมากยิ่งจมน้ำมากขึ้น เหล็กจมในน้ำแต่ลอยบนสารปรอท
คำศัพท์
ฝึกฝน
| English | ไทย |
|---|---|
| density/ˈdensɪti/ | ความหนาแน่น |
| regular solid/ˈreɡjʊlə ˈsɒlɪd/ | ทรงเรขาคณิตสม่ำเสมอ |
| irregular solid/ɪˈreɡjʊlə ˈsɒlɪd/ | ทรงไม่สม่ำเสมอ |
| displacement method/dɪˈspleɪsmənt ˈmeθəd/ | วิธีแทนที่น้ำ |
| floats/fləʊts/ | ลอย |
| shape/ʃeɪp/ | รูปร่าง |
| extension/ekˈstenʃn/ | 扩张 |
| load–extension graph/ləʊd ekˈstenʃn ɡræf/ | กราฟแรง-การยืด |
| limit of proportionality/ˈlɪmɪt ɒv prəˌpɔːʃəˈnælɪti/ | ขีดจำกัดของสัดส่วน |
| spring constant/sprɪŋ ˈkɒnstənt/ | ค่าคงที่ของสปริง |
| resultant force/rɪˈzʌltənt fɔːs/ | แรงลัพธ์ |
| circular motion/ˈsɜːkjʊlə ˈməʊʃn/ | การเคลื่อนที่วงกลม |
| radius/ˈreɪdɪəs/ | รัศมี |
| friction/ˈfrɪkʃn/ | แรงเสียดทาน |
1.5
แรง
หลักสูตร
1.5.1 ผลกระทบของแรง
| แก่น | เพิ่มเติม |
|---|---|
| 1 ทราบว่าแรงอาจทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในขนาดและรูปร่างของวัตถุ | 9 นิยาม ค่าคงที่สปริง เป็นแรงต่อหน่วยการยืด; จำและใช้สมการ $$k = \frac{F}{x}$$ |
| 2 วาดแผนภาพ กราฟ และตีความกราฟแรง–การยืดสำหรับของแข็งยืดหยุ่น และอธิบายขั้นตอนการทดลองที่เกี่ยวข้อง | 10 นิยามและใช้คำว่า ขีดจำกัดของความแปรผัน สำหรับกราฟแรง–การยืด และระบุจุดนี้บนกราฟ (ไม่จำเป็นต้องเข้าใจขีดจำกัดยืดหยุ่น) |
| 3 หา ผลรวม ของแรงสองตัวขึ้นไป که作用于同一直线上 | 11 จำและใช้สมการ $F = ma$ และรู้ว่าแรงและความเร่งมีทิศทางเดียวกัน |
| 4 ทราบว่าวัตถุจะ處於静止状态或 continue in a straight line at constant speed เว้นแต่จะมีแรงลัพธ์กระทำ | |
| 5 ระบุว่าแรงลัพธ์อาจเปลี่ยนแปลงความเร็วของวัตถุโดยการเปลี่ยนทิศทางการเคลื่อนที่หรือความเร็ว | 12 อธิบายเชิงคุณภาพ การเคลื่อนที่ในวงกลมเนื่องจากแรงตั้งฉากกับการเคลื่อนที่ว่าเป็น: (ก) ความเร็วเพิ่มขึ้นหากแรงเพิ่มขึ้น โดยมวลและรัศมีคงที่ (ข) รัศมีลดลงหากแรงเพิ่มขึ้น โดยมวลและความเร็วคงที่ (ค) มวลที่เพิ่มขึ้นต้องการแรงที่เพิ่มขึ้นเพื่อรักษาความเร็วและรัศมีให้คงที่ ( $F = \frac{mv^2}{r}$ ไม่จำเป็น ) |
| 6 อธิบาย แรงเสียดทานของของแข็ง เป็นแรงระหว่างพื้นผิวสองผิวที่อาจขัดขวางการเคลื่อนที่และทำให้เกิดความร้อน | |
| 7 ทราบว่าแรงเสียดทาน (แรงต้าน) กระทำต่อวัตถุที่เคลื่อนที่ผ่านของเหลว | |
| 8 ทราบว่าแรงเสียดทาน (แรงต้าน) กระทำต่อวัตถุที่เคลื่อนที่ผ่านก๊าซ (เช่น แรงต้านอากาศ) |
1.5.2 ผลการบิดของแรง
| แก่น | เพิ่มเติม |
|---|---|
| 1 อธิบาย โมเมนต์ของแรง เป็นตัวชี้วัดผลการบิดของมัน และยกตัวอย่างในชีวิตประจำวัน | |
| 2 นิยามโมเมนต์ของแรงเป็น $\text{moment} = \text{force} \times \text{perpendicular distance from the pivot}$; จำและใช้สมการนี้ | |
| 3 ใช้ หลักการของโมเมนต์ กับสถานการณ์ที่มีแรงด้านละหนึ่งข้างจากจุดหมุน รวมถึงการปรับสมดุลของคาน | 5 ใช้หลักการของโมเมนต์กับสถานการณ์อื่นๆ รวมถึงสถานการณ์ที่มีแรงมากกว่าหนึ่งด้านต่อจุดหมุน |
| 4 ระบุว่า เมื่อไม่มีแรงลัพธ์และไม่มีโมเมนต์ลัพธ์ วัตถุจะอยู่ในสภาวะ สมดุล | 6 อธิบายการทดลองเพื่อพิสูจน์ว่าไม่มีโมเมนต์ลัพธ์กระทำต่อวัตถุที่อยู่ในสภาวะสมดุล |
1.5.3 ศูนย์กลางของแรงโน้มถ่วง
| แก่น | เพิ่มเติม |
|---|---|
| 1 ระบุว่า ศูนย์กลางของแรงโน้มถ่วง หมายถึงอะไร | |
| 2 อธิบายการทดลองเพื่อหาตำแหน่งของศูนย์กลางของแรงโน้มถ่วงของแผ่นบางรูปทรงไม่ปกติ | |
| 3 อธิบายเชิง qualitative ผลกระทบของตำแหน่งของศูนย์กลางของแรงโน้มถ่วงต่อ ความมั่นคง ของวัตถุง่าย ๆ |
แหล่งที่มา: หลักสูตร Cambridge International
แรงคือการดันหรือการดึง แรงสามารถเปลี่ยนแปลง รูปร่าง, ความเร็ว, หรือทิศทางของวัตถุได้
การยืดออก (กฎของฮุค)
เมื่อน้ำหนักแขวนอยู่บนสปริง มันจะยืดออก การยืดนี้เรียกว่า การขยายตัว
ในกราฟ น้ำหนัก–การขยายตัว- เส้นกราฟจะเป็นเส้นตรงในช่วงแรก: การขยายตัวแปรผันตรงกับน้ำหนัก จุดที่เส้นกราฟเริ่มไม่ตรงอีกต่อไปคือ ขีดจำกัดความแปรผัน
การทดลอง. แขวนสปริงกับแคลมป์และตั้งไม้บรรทัดไว้ข้างๆ อ่านตำแหน่งด้านล่างของสปริงเมื่อไม่มีน้ำหนัก: นี่คือความยาวเดิม เพิ่มน้ำหนักทีละตัว (เช่น 1 N ต่อครั้ง) และจดบันทึกความยาวใหม่ทุกครั้ง ระยะการยืดคือความยาวใหม่ลบด้วยความยาวเดิม วาดกราฟแรงบนแกน y เทียบกับการยืดบนแกน x
ค่าคงที่สปริง คือแรงต่อหน่วยระยะการยืด:
$$k = \frac{F}{x}$$
ค่า $k$ ที่มากแสดงว่าสปริงแข็งตัว
แรงลัพธ์และกฎของนิวตัน
บวกแรงบนเส้นตรงเพื่อหา แรงลัพธ์ (แรงทิศทางหนึ่งเป็นบวก อีกทิศทางเป็นลบ)
- ถ้าแรงลัพธ์เป็นศูนย์ วัตถุจะหยุดนิ่ง หรือ เคลื่อนที่ในเส้นตรงด้วยความเร็วคงที่ (กฎข้อที่หนึ่งของนิวตัน)
- ถ้าแรงลัพธ์ไม่เป็นศูนย์ วัตถุจะมีความเร่งในทิศทางของแรง:
$$F = ma$$
ตัวอย่างคำนวณ. รถ $1200\ \text{kg}$ มีแรงขับเคลื่อน $3000\ \text{N}$ และมีแรงเสียดทาน $600\ \text{N}$ จงหาความเร่งของมัน
หาแรงลัพธ์ก่อน: $3000 - 600 = 2400\ \text{N}$. แล้ว
$$a = \frac{F}{m} = \frac{2400}{1200} = 2.0\ \text{m/s}^2$$
การเคลื่อนที่ในวงกลม
แรงลัพธ์ที่ตั้งฉากกับการเคลื่อนที่ไม่ได้เปลี่ยนความเร็ว แต่เปลี่ยนทิศทาง ทำให้วัตถุเคลื่อนที่ในวงกลมด้วยความเร็วคงที่ นี่คือ การเคลื่อนที่แบบวงกลม แรงจะชี้เข้าหาจุดศูนย์กลางเสมอ: แรงดึงของเชือกต่อบอลหมุน หรือแรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์ต่อดาวเคราะห์
สำหรับวัตถุที่เคลื่อนที่ในวงกลม:
- ต้องใช้แรงมากขึ้นเพื่อรักษามวลเดิมให้เคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงขึ้นในวงกลมที่มี รัศมี เดิม;
- แรงที่ใหญ่กว่าทำให้มวลเดิมที่มีความเร็วเท่ากันเคลื่อนที่ในวงกลมขนาดเล็กกว่า (รัศมีเล็กลง);
- มวลที่ใหญ่กว่าต้องใช้แรงมากขึ้นเพื่อรักษาความเร็วและรัศมีเท่าเดิม
แรงเสียดทาน
แรงเสียดทาน คือแรงระหว่างผิวสัมผัสสองผิว พยายามหยุดการเคลื่อนที่และทำให้เกิดความร้อน การต้านทาน (แรงเสียดทานในของเหลวหรือแก๊ส เช่น แรงต้านอากาศ) ก็ลดความเร็วของวัตถุเช่นกัน
โมเมนต์ — ผลกระทบในการหมุน
โมเมนต์ ของแรงคือผลกระทบในการหมุนรอบ จุดหมุน
$$\text{moment} = \text{force} \times \text{perpendicular distance from the pivot}$$
หน่วยคือ นิวตันเมตร (N m)
หลักการโมเมนต์: เมื่อวัตถุสมดุล (อยู่ใน สภาวะสมดุล),
$$\text{total clockwise moment} = \text{total anticlockwise moment}$$
วัตถุอยู่ในสภาวะสมดุลเมื่อไม่มีแรงลัพธ์ และ ไม่มีโมเมนต์ลัพธ์
ตัวอย่างคำนวณ. น้ำหนัก $30\ \text{N}$ วางอยู่ $0.20\ \text{m}$ ทางซ้ายของจุดหมุน ต้องวางน้ำหนัก $20\ \text{N}$ ทางขวาห่างจากจุดหมุนกี่จึงทำให้คานสมดุล?
สมดุล ดังนั้น โมเมนต์ทวนเข็มนาฬิกา $=$ โมเมนต์ตามเข็มนาฬิกา:
$$30 \times 0.20 = 20 \times d \quad\Rightarrow\quad d = \frac{6.0}{20} = 0.30\ \text{m}$$
ตรวจสอบหลักการด้วยการทดลอง. สมดุลไม้บรรทัดหนึ่งเมตรที่กึ่งกลางบนจุดแขวน แขวนน้ำหนัก Known ทั้งสองด้านและขยับจนไม้บรรทัดสมดุลอีกครั้ง วัดระยะห่างแต่ละจุดจากจุดหมุน แรง × ระยะทางทางซ้าย เท่ากับ แรง × ระยะทางทางขวา ภายในข้อผิดพลาดเล็กน้อยของการวัด ดังนั้นจึงไม่มีโมเมนต์ลัพธ์ต่อวัตถุที่สมดุล
จุดศูนย์กลางแรงโน้มถ่วง
จุดศูนย์ถ่วง คือจุดเดียวที่น้ำหนักรวมของวัตถุดูเหมือนจะกระทำ
สำหรับรูปร่างแบน (แผ่นบาง) แขวนมันด้วยหมุดและปล่อยให้มันนิ่ง; วาดเส้นแนวตั้งลงมาจากหมุดโดยใช้สาย plomb ซ้ำจากอีกจุดหนึ่ง จุดศูนย์ถ่วงอยู่ที่จุดตัดของเส้น
ความมั่นคง ของวัตถุขึ้นอยู่กับตำแหน่งจุดศูนย์ถ่วง วัตถุจะมีความ มั่นคง มากขึ้นเมื่อจุดศูนย์ถ่วงต่ำและมีฐานกว้าง มันจะล้มเมื่อเส้นแนวตั้งจากจุดศูนย์ถ่วงผ่านออกนอกฐาน
สำรวจ
แรง & กฎของนิวตัน
F = ma ( resultant )
แรงลัพธ์ กำหนดความเร่ง; แรงสมดุล ⇒ ไม่มีความเร่ง
คำศัพท์
ฝึกฝน
| English | ไทย |
|---|---|
| force/fɔːs/ | แรง |
| weight/weɪt/ | น้ำหนัก |
| moment/ˈməʊmənt/ | ปัจจุบัน |
| pivot/ˈpɪvət/ | จุดหมุน |
| principle of moments/ˈprɪnsɪpl ɒv ˈməʊmənts/ | หลักการโมเมนต์ |
| equilibrium/ˌiːkwɪˈlɪbrɪəm/ | จุดดุลยภาพ |
| centre of gravity/ˈsentə ɒv ˈɡrævɪti/ | ศูนย์ถ่วง |
| lamina/ˈlæmɪnə/ | แผ่นบาง |
| stability/stəˈbɪlɪti/ | ความเสถียร |
| stable/ˈsteɪbl/ | เสถียร |
| elastic (strain)/ɪˈlæstɪk/ | ยืดหยุ่น (ความเครียด) |
| nuclear/ˈnjuːklɪə/ | นิวเคลียร์ |
| electrostatic/ɪˌlektrəʊˈstætɪk/ | สถิตไฟฟ้า |
| internal (thermal)/ɪnˈtɜːnl/ | ภายใน (ความร้อน) |
| transferred/trænsˈfɜːd/ | ถ่ายโอน |
| principle of conservation of energy/ˈprɪnsɪpl ɒv ˌkɒnsəˈveɪʃn ɒv ˈenədʒi/ | หลักการอนุรักษ์พลังงาน |
| Sankey diagram/ˈsæŋki ˈdaɪəɡræm/ | แผนภาพซานกี |
| wasted/ˈweɪstɪd/ | wasted |
| work done/wɜːk dʌn/ | งานที่ทำ |
| joule/dʒuːl/ | จูล |
1.6
โมเมนตัม
หลักสูตร
| แก่น | เพิ่มเติม |
|---|---|
| 1 นิยาม โมเมนตัม เป็นมวล $\times$ ความเร็วเชิงทิศทาง; จำและใช้สมการ $p = mv$ | |
| 2 นิยาม แรงกระแทก (impulse) ว่าคือ แรง $\times$ เวลา ที่แรงกระทำ; จำและใช้สมการ $\text{impulse} = F\Delta t = \Delta(mv)$ | |
| 3 ใช้หลักการ การอนุรักษ์โมเมนตัม ในการแก้โจทย์ปัญหาเบื้องต้นในหนึ่งมิติ | |
| 4 นิยาม แรงลัพธ์ ว่าคือการเปลี่ยนแปลงของโมเมนตัมต่อหน่วยเวลา; จำและใช้สมการ $F = \frac{\Delta p}{\Delta t}$ |
แหล่งที่มา: หลักสูตร Cambridge International
โมเมนตัม คือมวลคูณความเร็ว เป็นเวกเตอร์
$$p = mv$$
** impulso ** คือแรงคูณเวลาที่กระทำ และเท่ากับผลเปลี่ยนแปลงของโมเมนตัม:
$$\text{impulse} = F\,\Delta t = \Delta(mv)$$
ดังนั้น แรงลัพธ์คือผลเปลี่ยนแปลงของโมเมนตัมต่อหน่วยเวลา:
$$F = \frac{\Delta p}{\Delta t}$$
การอนุรักษ์โมเมนตัม: เมื่อวัตถุชนกันและไม่มีการกระทำของแรงภายนอก โมเมนตัมรวมก่อนเท่ากับโมเมนตัมรวมหลัง
$$m_1 u_1 + m_2 u_2 = m_1 v_1 + m_2 v_2$$
(ที่นี่ $u$ คือความเร็วก่อนและ $v$ คือความเร็วหลัง)
ตัวอย่างคำนวณ. รถเข็น $2.0\ \text{kg}$ เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว $3.0\ \text{m/s}$ ชนรถเข็น $1.0\ \text{kg}$ ที่หยุดนิ่งแล้วติดกันไป จงหาความเร็วร่วมของพวกเขา afterwards
โมเมนตัมรวมถูกอนุรักษ์ ดังนั้น
$$(2.0 \times 3.0) + (1.0 \times 0) = (2.0 + 1.0)\,v \quad\Rightarrow\quad v = \frac{6.0}{3.0} = 2.0\ \text{m/s}$$
สำรวจ
โมเมนตัมในการชน
ตั้งมวลและความเร็วแล้ว让它们ชนกัน. โมเมนตัมรวมถูกอนุรักษ์
คำศัพท์
ฝึกฝน
| English | ไทย |
|---|---|
| momentum/məʊˈmentəm/ | โมเมนตัม |
| electric field strength/ɪˈlektrɪk fiːld streŋθ/ | ความเข้มสนามไฟฟ้า |
| gravitational field strength/ˌɡrævɪˈteɪʃənl fiːld streŋθ/ | ความเข้มของสนามโน้มถ่วง |
| impulse/ˈɪmpʌls/ | สัญญาณ |
| conservation of momentum/ˌkɒnsəˈveɪʃn ɒv məʊˈmentəm/ | การอนุรักษ์โมเมนตัม |
| stored/stɔːd/ | stored ( ค่าที่เก็บ ) |
| kinetic/kɪˈnetɪk/ | พลังงานจลน์ |
| gravitational potential/ˌɡrævɪˈteɪʃənl pəˈtenʃl/ | ศักย์พลังงานแรงโน้มถ่วง |
| chemical/ˈkemɪkl/ | เคมี |
1.7
พลังงาน, งาน และกำลัง
หลักสูตร
1.7.1 พลังงาน
| แก่น | เพิ่มเติม |
|---|---|
| 1 ระบุได้ว่าพลังงานอาจถูกเก็บไว้ในรูปแบบของ จลน์, ศักย์โน้มถ่วง, เคมี, ยืดหยุ่น (ความเครียด), นิวเคลียร์, อิเล็กโทรสแตติก และ ภายใน (ความร้อน) | |
| 2 อธิบายวิธีการถ่ายโอนพลังงานระหว่างแหล่งสะสมในช่วงเหตุการณ์และกระบวนการต่างๆ รวมถึงตัวอย่างของการถ่ายโอนโดยแรง (งานกล), กระแสไฟฟ้า (งานไฟฟ้า), การให้ความร้อน และการถ่ายโอนผ่านคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า คลื่นเสียง และคลื่นอื่นๆ | |
| 4 จำและใช้สมการสำหรับพลังงานจลน์ $E_k = \frac{1}{2}mv^2$ | |
| 5 จำและใช้สมการสำหรับการเปลี่ยนแปลงของพลังงานศักย์โน้มถ่วง $\Delta E_p = mg\Delta h$ | |
| 3 รู้จักหลักการ การอนุรักษ์พลังงาน และนำไปใช้กับตัวอย่างง่ายๆ รวมถึงการตีความแผนภาพการไหลอย่างง่าย | 6 รู้จักหลักการการอนุรักษ์พลังงานและนำไปใช้กับตัวอย่างที่ซับซ้อนซึ่งมีหลายขั้นตอน รวมถึงการตีความแผนภาพซานกี |
1.7.2 งาน
| แก่น | เพิ่มเติม |
|---|---|
| 1 เข้าใจว่างานกลหรืองานไฟฟ้าที่กระทำ มีค่าเท่ากับพลังงานที่ถูกถ่ายโอน | |
| 2 จำและใช้สมการสำหรับงานกล $W = Fd = \Delta E$ |
1.7.3 แหล่งพลังงาน
| แก่น | เพิ่มเติม |
|---|---|
| 1 อธิบายวิธีการได้รับพลังงานที่มีประโยชน์ หรือผลิตกำลังไฟฟ้า จาก: (ก) พลังงานเคมีที่เก็บไว้ในเชื้อเพลิงฟอสซิล (ข) พลังงานเคมีที่เก็บไว้ในชีว燃料 (ค) น้ำ بماทั้งพลังงานที่เก็บอยู่ในคลื่น, กระแสน้ำขึ้นน้ำลง และน้ำที่อยู่ پشتเขื่อนไฟฟ้าพลังน้ำ (ง) ทรัพยากรความร้อนใต้ดิน (จ) เชื้อเพลิงนิวเคลียร์ (ฉ) แสงจากดวงอาทิตย์เพื่อผลิตกำลังไฟฟ้า (เซลล์แสงอาทิตย์) (ช) คลื่นอินฟราเรดและคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าอื่นๆ จากดวงอาทิตย์เพื่อให้ความร้อนน้ำ (แผงโซลาร์เทอร์มอล) และเป็นแหล่งกำเนิดพลังงานลม รวมถึงการอ้างอิงถึงหม้อต้ม Turbine และเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเมื่อมีการใช้งาน | 4 รู้ว่ารังสีจากดวงอาทิตย์เป็นแหล่งพลังงานหลักของแหล่งพลังงานทั้งหมดของเรา ยกเว้นความร้อนใต้ดิน นิวเคลียร์ และกระแสน้ำขึ้นน้ำลง |
| 2 อธิบายข้อดีและข้อเสียของแต่ละวิธี ในแง่ของความใหม่/ใช้แล้วหมดไป ความพร้อมใช้งาน ความน่าเชื่อถือ ขนาด และผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม | 5 รู้ว่าพลังงานถูกปลดปล่อยจากการหลอมนิวเคลียร์ในดวงอาทิตย์ |
| 6 รู้ว่าการวิจัยกำลังดำเนินการเพื่อศึกษา如何使用 nuclear fusion energy เพื่อผลิตพลังงานไฟฟ้าในปริมาณมาก | |
| 3 เข้าใจในเชิงคุณภาพเกี่ยวกับแนวคิดของ ประสิทธิภาพ ของการถ่ายโอนพลังงาน | 7 นิยามประสิทธิภาพ sebagai: (ก) $(\%) \text{ efficiency} = \frac{\text{(useful energy output)}}{\text{(total energy input)}} (\times 100\%)$ (ข) $(\%) \text{ efficiency} = \frac{\text{(useful power output)}}{\text{(total power input)}} (\times 100\%)$ จำและใช้สมการเหล่านี้ |
1.7.4 กำลัง
| แก่น | เพิ่มเติม |
|---|---|
| 1 นิยาม กำลัง (power) ว่าคืองานที่ทำต่อหน่วยเวลา และหมายถึงการถ่ายโอนพลังงานต่อหน่วยเวลา; จำและใช้สมการ (ก) $P = \frac{W}{t}$ (ข) $P = \frac{\Delta E}{t}$ |
แหล่งที่มา: หลักสูตร Cambridge International
แหล่งพลังงาน
พลังงานสามารถ จัดเก็บ ได้หลายรูปแบบ: พลังงานจลน์, พลังงานศักย์โน้มถ่วง, เคมี, ยืดหยุ่น (ความเครียด), นิวเคลียร์, ไฟฟ้าสถิต และภายใน (ความร้อน)
พลังงานถูก ถ่ายโอน ระหว่างแหล่งโดยแรง (งานกล), โดยกระแสไฟฟ้า, โดยการให้ความร้อน และโดยคลื่น (เช่น แสงและเสียง)
พลังงานจลน์และพลังงานศักย์
พลังงานจลน์ คือพลังงานของวัตถุที่เคลื่อนที่:
$$E_k = \frac{1}{2}mv^2$$
ผลเปลี่ยนแปลงของ พลังงานศักย์โน้มถ่วง เมื่อวัตถุเคลื่อนที่ขึ้นหรือลงสูง $\Delta h$:
$$\Delta E_p = mg\,\Delta h$$
การอนุรักษ์พลังงาน
หลักการอนุรักษ์พลังงาน บอกว่าพลังงานไม่ถูกสร้างหรือทำลาย; มันเพียงเคลื่อนย้ายระหว่างแหล่ง วัตถุที่ตกจะแปลงพลังงานศักย์โน้มถ่วงเป็นพลังงานจลน์ แผนภาพ Sankey แสดง如何将พลังงานขาเข้าแยกเป็นพลังงานที่มีประโยชน์และพลังงาน สูญเสีย
ตัวอย่างวิธีทำ ลูกบอล $0.50\ \text{kg}$ ถูกdrop จากความสูง $1.8\ \text{m}$ หากไม่คำนึงถึงแรงต้านอากาศ จงหาความเร็วของลูกบอลทันทีก่อนสัมผัสพื้น (ให้ใช้ $g = 10\ \text{m/s}^2$.)
พลังงานศักย์โน้มถ่วงทั้งหมดเปลี่ยนเป็นพลังงานจลน์ ดังนั้น $\tfrac{1}{2}mv^2 = mg\,\Delta h$. มวลจะตัดกัน เหลือเพียง $v^2 = 2g\,\Delta h$:
$$v = \sqrt{2 \times 10 \times 1.8} = \sqrt{36} = 6.0\ \text{m/s}$$
เนื่องจากมวลตัดกัน วัตถุทุกชิ้นที่ถูกdropจากความสูงนี้จะตกลงสู่พื้นด้วยความเร็วเท่ากัน
งาน
งานที่ทำ เท่ากับพลังงานที่ถ่ายโอน เมื่อมีแรงกระทำต่อวัตถุและทำให้วัตถุเคลื่อนที่:
$$W = Fd = \Delta E$$
หน่วยของงานและพลังงานคือ จูล (J).
กำลัง
กำลัง คืองานที่ทำ (หรือพลังงานที่ถ่ายโอน) ต่อหน่วยเวลา
$$P = \frac{W}{t} = \frac{\Delta E}{t}$$
หน่วยคือ วัตต์ (W). $1\ \text{W} = 1\ \text{J/s}$.
ประสิทธิภาพ
ประสิทธิภาพ บอกว่าพลังงานขาเข้า有多少กลายเป็นพลังงานที่มีประโยชน์
$$\text{efficiency} = \frac{\text{useful energy output}}{\text{total energy input}} \times 100\%$$
ประสิทธิภาพน้อยกว่า 100% เสมอ เนื่องจากมีพลังงานสูญเสียไปเสมอ (มักเป็นความร้อน) แนวคิดเดียวกันนี้ใช้กับกำลังได้:
$$\text{efficiency} = \frac{\text{useful power output}}{\text{total power input}} \times 100\%$$
ตัวอย่างวิธีทำ มอเตอร์ได้รับพลังงานไฟฟ้า $200\ \text{J}$ และยกน้ำหนักขึ้น ทำให้เกิดพลังงานศักย์โน้มถ่วง $150\ \text{J}$ จงหาประสิทธิภาพของมอเตอร์
$$\text{efficiency} = \frac{150}{200} \times 100\% = 75\%$$
แหล่งพลังงาน
เราผลิตไฟฟ้าจากแหล่งพลังงานหลากหลาย ส่วนใหญ่หมุนกังหันเพื่อขับเคลื่อนเครื่องกำเนิดไฟฟ้า – มักด้วยการต้มน้ำให้เกิดไอน้ำ (เชื้อเพลิงฟอสซิล, เชื้อเพลิงนิวเคลียร์, พลังงานความร้อนใต้ดิน, ไบโอฟิวเอล), หรือโดยตรงจากการเคลื่อนที่ของน้ำหรือลม (พลังงานแสงอาทิตย์, คลื่น, กระแสน้ำขึ้น-ลง, ลม) เซลล์แสงอาทิตย์ผลิตไฟฟ้าจากแสงแดดโดยตรง; แผงโซลาร์เซลล์ใช้ทำความร้อนน้ำ
| แหล่งพลังงาน | ฟื้นฟูได้หรือไม่? | หมายเหตุ |
|---|---|---|
| เชื้อเพลิงฟอสซิล (ถ่านหิน, น้ำมัน, ก๊าซธรรมชาติ) | ไม่ | ใช้ได้เสถียร, ให้ผลผลิตสูง, แต่ปล่อย CO₂ และมลพิษ |
| เชื้อเพลิงนิวเคลียร์ | ไม่ | ผลผลิตมหาศาล, ไม่มี CO₂, แต่มีกากกัมมันตรังสี |
| ไบโอฟิวเอล | ได้ | เป็นกลางทางคาร์บอนโดยประมาณหากมีการปลูกใหม่ |
| พลังงานไฟฟ้าจากน้ำ | ได้ | ใช้ได้เสถียร, แต่มักต้องสร้างเขื่อนซึ่ง淹没พื้นที่ |
| ลม | ได้ | สะอาด, แต่ไม่ต่อเนื่อง |
| แสงอาทิตย์ | ได้ | สะอาด, แต่ใช้ได้เฉพาะกลางวัน |
| พลังงานความร้อนใต้ดิน / กระแสน้ำขึ้น-ลง | ได้ | ใช้ได้เสถียร แต่จำกัดอยู่ในบางพื้นที่ |
เมื่อเปรียบเทียบแหล่งพลังงาน ให้ใช้แนวคิดห้าประการนี้: ความสามารถในการฟื้นฟู (จะใช้หมดไหม?), การเข้าถึง (มีตลอดเวลาไหม? ลมอาจหยุดพัดและดวงอาทิตย์ตก), ความน่าเชื่อถือ (ให้ผลผลิตคงที่ไหม?), ขนาด (จ่ายพลังงานได้มากแค่ไหน?) และ ผลกระทบสิ่งแวดล้อม (มลพิษ, คาร์บอนไดออกไซด์, พื้นที่淹没จากเขื่อน)
แหล่งพลังงานเหล่านี้ส่วนใหญ่มีต้นกำเนิดมาจากดวงอาทิตย์ (เชื้อเพลิงฟอสซิลคือแสงอาทิตย์ที่เก็บไว้โบราณ; ลมและคลื่นเกิดจากการให้ความร้อนของดวงอาทิตย์) – ข้อยกเว้นคือ พลังงานความร้อนใต้ดิน, นิวเคลียร์ และ พลังงานกระแสน้ำขึ้น-ลง ตัวดวงอาทิตย์เองถูกขับเคลื่อนด้วย ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน ซึ่งรวมนิวเคลียสไฮโดรเจนเข้าด้วยกันเป็นฮีเลียม นักวิทยาศาสตร์กำลังศึกษาการใช้ฟิวชันในโรงไฟฟ้าบนโลก แต่ยังไม่มีการปฏิกรณ์ฟิวชันใดที่ผลิตไฟฟ้าได้มากกว่าพลังงานที่ใช้ไป
สำรวจ
Energy flow & efficiency
พลังงานเข้าแบ่งออกเป็นพลังงาน有用และพลังงานสิ้นเปลือง ประสิทธิภาพคือส่วนที่เป็นประโยชน์ และรวมทั้งหมดจะถูกอนุรักษ์เสมอ
สำรวจ
การอนุรักษ์พลังงาน
ปล่อยวัตถุ: GPE เปลี่ยนเป็น KE และ รวมคงที่ เมื่อไม่มีแรงเสียดทาน
คำศัพท์
ฝึกฝน
| English | ไทย |
|---|---|
| measurement/ˈmeʒəmənt/ | การวัดค่า |
| ruler/ˈruːlə/ | ผู้ปกครอง / พระเจ้า |
| measuring cylinder/ˈmeʒərɪŋ ˈsɪlɪndə/ | กระบอกตวง |
| meniscus/ˈmenɪskəs/ | ผิวโค้งของของเหลว |
| stopwatch/ˈstɒpwɒtʃ/ | นาฬิกาจับเวลา |
| digital timer/ˈdɪdʒɪtl ˈtaɪmə/ | ตัวจับเวลาดิจิตอล |
| reaction time/rɪˈækʃn taɪm/ | เวลาตอบสนอง |
| measure many and divide/ˈmeʒə ˈmeni ænd dɪˈvaɪd/ | วัดหลายครั้งแล้วหาร |
| pendulum/ˈpendjʊləm/ | ลูกตุ้ม |
| period/ˈpɪərɪəd/ | รอบ |
| uncertainty/ʌnˈsɜːtənti/ | ความไม่แน่นอน (uncertainty) |
| scalar quantity/ˈskeɪlə ˈkwɒntɪti/ | ปริมาณสเกลาร์ |
| energy/ˈenədʒi/ | พลังงาน |
| temperature/ˈtemprɪtʃə/ | อุณหภูมิ |
| power/ˈpaʊə/ | กำลัง |
| watt/wɒt/ | วัตต์ |
| efficiency/ɪˈfɪʃənsi/ | ประสิทธิภาพ |
| renewability/rɪˌnjuːəˈbɪlɪti/ | ความสามารถในการฟื้นฟู |
| availability/əˌveɪləˈbɪlɪti/ | การเข้าถึงได้ |
| reliability/rɪˌlaɪəˈbɪlɪti/ | ความน่าเชื่อถือ |
| scale/skeɪl/ | สเกล / ขอบเขต |
| environmental impact/enˌvaɪrənˈmentl ˈɪmpækt/ | ผลกระทบสิ่งแวดล้อม |
| nuclear fusion/ˈnjuːklɪə ˈfjuːʒn/ | การหลอมรวมนิวเคลียร์ |
1.8
ความดัน
หลักสูตร
| แก่น | เพิ่มเติม |
|---|---|
| 1 นิยาม ความดัน ว่าคือแรงต่อหน่วยพื้นที่; จำและใช้สมการ $p = \frac{F}{A}$ | |
| 2 อธิบายความแปรปรวนของความดันตามแรงและพื้นที่ในบริบทของตัวอย่างในชีวิตประจำวัน | |
| 3 อธิบายในเชิงคุณภาพว่าความดันใต้ผิวน้ำเปลี่ยนไปตามความลึกและความหนาแน่นของน้ำอย่างไร | 4 จำและใช้สมการสำหรับการเปลี่ยนแปลงของความดันใต้ผิวน้ำ $\Delta p = \rho g \Delta h$ |
แหล่งที่มา: หลักสูตร Cambridge International
ความดัน คือแรงต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่
$$p = \frac{F}{A}$$
หน่วยคือ ** پاسคาล** (Pa). $1\ \text{Pa} = 1\ \text{N/m}^2$.
พื้นที่เล็กให้ค่าความดันสูง (มีดคมตัดได้ดี) พื้นที่ใหญ่ให้ค่าความดันต่ำ (รองเท้าหิมะช่วยไม่ให้จม)
ความดันในของเหลว
ในของเหลว ความดันเพิ่มขึ้นตาม ความลึก และความหนาแน่นของของเหลว:
$$\Delta p = \rho g \,\Delta h$$
นี่คือเหตุผลที่เขื่อนถูกสร้างให้หนาบริเวณด้านล่าง ซึ่งเป็นจุดที่มีความดันน้ำมากที่สุด ความดันในของเหลวกระทำในทุกทิศทาง
ตัวอย่างวิธีทำ จงหาความดันเพิ่มที่ความลึก $2.0\ \text{m}$ ในน้ำ (ความหนาแน่น $1000\ \text{kg/m}^3$, $g = 10\ \text{N/kg}$).
$$\Delta p = \rho g\,\Delta h = 1000 \times 10 \times 2.0 = 20\,000\ \text{Pa}$$
สำรวจ
ความดัน
p = ρg·h
ความดันในของเหลว แปรผันตรงกับ ความลึก
คำศัพท์
ฝึกฝน
| English | ไทย |
|---|---|
| pressure/ˈpreʃə/ | ความดัน |
| pascal/ˈpæskl/ | ปาสคาล |
| depth/depθ/ | มิติลึก |
1.8
ข้อแนะนำสำหรับการสอบ
- บนกราฟระยะทาง–เวลา ความชันคือความเร็ว; บนกราฟความเร็ว–เวลา ความชันคือการเร่งและความ พื้นที่ ภายใต้เส้นคือระยะทางที่เดินทาง ห้ามอ่านกราฟหนึ่งเหมือนอีกกราฟหนึ่ง
- มวล (กก.) คือปริมาณสสารและมีค่าเท่าเดิมทุกที่; น้ำหนัก (N) คือแรงโน้มถ่วง, $W = mg$. บนดวงจันทร์ มวลของคุณไม่เปลี่ยนแต่น้ำหนักจะน้อยลง
- ความเร็ว เป็นสเกลาร์; ความเร็วเชิงเวกเตอร์ เป็นเวกเตอร์ วัตถุที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ตามเส้นโค้งยังคงมีการเร่งตัวอยู่ เพราะทิศทางเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา
- ใน กฎของฮุก โหลดแปรผันตรงกับส่วนยืดขยายได้ก็ต่อเมื่อถึง ขีดจำกัดของความแปรผันตรง ให้ใช้ ส่วนยืดขยาย (ความยาวหลังยืด − ความยาวเดิม) อย่าใช้ความยาวทั้งหมด
- โมเมนตัม $p = mv$守恒ในการชน ให้แต่ละความเร็วมี $+$ หรือ $-$ สำหรับบอกทิศทาง ก่อน จะนำมารวมกัน
- แปลงหน่วยก่อน (ซม. → ม., ก. → กก.) ใช้ $p = F/A$ สำหรับของแข็งที่กดทับพื้นผิว แต่ใช้ $p = \rho g h$ สำหรับความดัน ภายใน ของเหลว – ทั้งสองเป็นสูตรที่แตกต่างกัน
บทเรียนเชิงโต้ตอบสำหรับหัวข้อนี้
ทำทีละขั้นตอน พร้อมแบบฝึกหัดตรวจสอบผลทันที