พลังงานกล (mechanical energy) คือ พลังงานทั้งหมดที่เกิดจากวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่หรืออยู่ในตำแหน่งที่มีพลังงานศักย์ พลังงานกลสามารถแบ่งออกเป็น 2 ประเภทหลักๆ ดังนี้
- พลังงานจลน์ (kinetic energy) คือ พลังงานของวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่ พลังงานจลน์ของวัตถุขึ้นอยู่กับมวลและความเร็วของวัตถุ
1 | Ek = 1/2mv^2 |
โดยที่
Ek คือ พลังงานจลน์ (J)
m คือ มวลของวัตถุ (kg)
v คือ ความเร็วของวัตถุ (m/s)
พลังงานศักย์ (potential energy) คือ พลังงานที่เกิดจากวัตถุที่อยู่ในตำแหน่งที่มีพลังงานศักย์ พลังงานศักย์สามารถแบ่งออกเป็น 2 ประเภทย่อยๆ ดังนี้
- พลังงานศักย์โน้มถ่วง (gravitational potential energy) คือ พลังงานที่เกิดจากวัตถุที่อยู่สูงกว่าระดับอ้างอิง พลังงานศักย์โน้มถ่วงของวัตถุขึ้นอยู่กับมวลของวัตถุและระยะห่างจากระดับอ้างอิง
1 | Ep = mgh |
โดยที่
- Ep คือ พลังงานศักย์โน้มถ่วง (J)
- m คือ มวลของวัตถุ (kg)
- g คือ อัตราเร่งเนื่องจากความโน้มถ่วงของโลก (9.8 m/s^2)
- h คือ ระยะห่างจากระดับอ้างอิง (m)
- พลังงานศักย์สปริง (elastic potential energy) คือ พลังงานที่เกิดจากสปริงที่ยืดหรือหด พลังงานศักย์สปริงของสปริงขึ้นอยู่กับค่าความยืดหยุ่นของสปริงและระยะการยืดหรือหดของสปริง
1 | Ep = 1/2kx^2 |
โดยที่
- Ep คือ พลังงานศักย์สปริง (J)
- k คือ ค่าความยืดหยุ่นของสปริง (N/m)
- x คือ ระยะการยืดหรือหดของสปริง (m)
กฎการอนุรักษ์พลังงานกล
กฎการอนุรักษ์พลังงานกล (law of conservation of mechanical energy) ระบุว่าพลังงานกลทั้งหมดของระบบจะคงอยู่ตลอดไป พลังงานกลสามารถเปลี่ยนรูปจากรูปหนึ่งเป็นอีกรูปหนึ่งได้ แต่ไม่สามารถถูกสร้างขึ้นหรือทำลายได้
สรุป
พลังงานกลเป็นแนวคิดพื้นฐานที่สำคัญในวิชาฟิสิกส์ ช่วยให้เราสามารถเข้าใจและอธิบายการเคลื่อนที่ของวัตถุได้อย่างถูกต้อง พลังงานกลสามารถแบ่งออกเป็น 2 ประเภทหลักๆ คือ พลังงานจลน์และพลังงานศักย์ พลังงานกลทั้งหมดของระบบจะคงอยู่ตลอดไป