ในโลกของฟิสิกส์ งาน มีความหมายเฉพาะเจาะจงค่อนข้างจะแตกต่างจากการใช้งานในชีวิตประจำวัน แม้ว่าเรามักจะคิดว่างานเป็นกิจกรรมใดๆ ก็ตามที่เกี่ยวข้องกับความพยายามทางจิตหรือทางกายภาพ แต่ในวิชาฟิสิกส์ งานถูกกำหนดให้เป็นกระบวนการที่พลังงานถูกถ่ายโอนจากวัตถุหนึ่งไปยังอีกวัตถุหนึ่งโดยการใช้แรงไปในระยะไกล โดยพื้นฐานแล้ว งานจะเสร็จสิ้นบนวัตถุเมื่อมีแรงทำให้มันเคลื่อนที่
สูตรพื้นฐานที่สุดสำหรับการคำนวณงานแสดงเป็น:
\(W = F \cdot d \cdot \cos(\theta)\)ที่ไหน:
สูตรนี้บอกเราว่าสำหรับงานที่จะเสร็จ แรงจะต้องทำให้วัตถุเคลื่อนที่ และงานที่ทำนั้นสัมพันธ์กับขนาดของแรงและระยะทางที่วัตถุนั้นถูกกระทำ
เมื่องานเสร็จสิ้น พลังงานจะถูกถ่ายโอนระหว่างวัตถุหรือแปลงจากรูปแบบหนึ่งไปอีกรูปแบบหนึ่ง พลังงานหลักสองประเภทในบริบทนี้คือ:
พลังงานจลน์ ( \(KE\) ) สามารถคำนวณได้โดยใช้สูตร:
\(KE = \frac{1}{2}mv^2\)ที่ไหน:
พลังงานศักย์ โดยเฉพาะพลังงานศักย์โน้มถ่วง ( \(PE\) ) ได้มาจาก:
\(PE = mgh\)ที่ไหน:
แนวคิดเรื่องงาน พลังงาน และพลังงานมีความเกี่ยวพันกันอย่างใกล้ชิดในฟิสิกส์ เมื่อทำงานบนวัตถุเสร็จแล้ว โดยทั่วไปจะส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของพลังงาน ไม่ว่าจะเปลี่ยนพลังงานศักย์เป็นพลังงานจลน์หรือในทางกลับกัน กำลัง ซึ่งหมายถึงอัตราที่งานเสร็จสิ้นหรือถ่ายโอนพลังงาน จะช่วยเชื่อมโยงแนวคิดเหล่านี้เข้าด้วยกันเพิ่มเติม
\(Power = \frac{Work}{Time}\)กำลังที่แสดงเป็นวัตต์ (W) กำลังวัดปริมาณว่างานเสร็จเร็วแค่ไหนหรือถ่ายโอนพลังงานเร็วจากรูปแบบหนึ่งไปยังอีกรูปแบบหนึ่งได้เร็วแค่ไหน เครื่องยนต์ที่มีกำลังสูงสามารถทำงานปริมาณมากได้ในระยะเวลาอันสั้น
เพื่อให้เข้าใจได้ดีขึ้นว่างานและพลังงานเกี่ยวข้องกันอย่างไร ลองพิจารณาตัวอย่างจากโลกแห่งความเป็นจริงสองสามตัวอย่าง:
การทำความเข้าใจแนวคิดการทำงานในวิชาฟิสิกส์เป็นสะพานเชื่อมในการทำความเข้าใจว่าพลังงานถูกถ่ายโอนและแปลงในระบบต่างๆ อย่างไร ด้วยการตระหนักถึงเงื่อนไขที่แม่นยำภายใต้การทำงาน - แรงต้องทำให้เกิดการเคลื่อนที่ในระยะไกล - และวิธีหาปริมาณของกระบวนการนี้ เราจึงได้รับข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับหลักการพื้นฐานที่ไม่เพียงควบคุมระบบกลไกเท่านั้น แต่ยังควบคุมจักรวาลโดยรวมด้วย ตั้งแต่การผลักรถเข็นไปจนถึงปฏิสัมพันธ์ที่ซับซ้อนในเครื่องยนต์ของรถยนต์ หลักการทำงาน พลังงาน และกำลังมีบทบาทสำคัญในการอธิบายพฤติกรรมและปฏิสัมพันธ์ของวัตถุ โปรดจำไว้ว่า ปฏิสัมพันธ์เหล่านี้มีการแลกเปลี่ยนพลังงานศักย์และพลังงานจลน์ และงานเป็นสื่อกลางในการแลกเปลี่ยนนี้
