ความเร่ง เร่ง เร่งงงงง.....

ความเร่ง

ความเร่ง คือ ความเร็วที่เปลี่ยนไปในหนึ่งหน่วยเวลา หรืออัตราการเปลี่ยนแปลงความเร็ว
เป็นปริมาณ เวคเตอร์

หรือ
 
เราสามารถหาค่าของ ความเร่งได้จาก ความชัน (slope) 

ถ้าข้อมูลให้เป็นกราฟ ความเร็ว กับ เวลา (V-t)

ความเร่งขณะหนึ่ง คือ ความเร่งในช่วงเวลาสั้น ๆ ในกรณีที่เราหาความเร่ง เมื่อ t เข้าใกล้ศูนย์ ความเร่งขณะนั้นเราเรียกว่าความเร่งขณะหนึ่ง
ถ้าข้อมูลเป็นกราฟ หาได้จาก slope ของเส้นสัมผัส

ความเร่งเฉลี่ย คือ อัตราส่วนระหว่างความเร็วที่เปลี่ยนไปทั้งหมด
กับช่วงเวลาที่เปลี่ยนความเร็วนั้น

กราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างความเร่ง(a) กับเวลา(t)

ข้อสังเกต
1. วัตถุที่เคลื่อนที่ด้วยความเร่ง วัตถุจะเคลื่อนที่เร็วขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป

2. วัตถุเคลื่อนที่ด้วยความหน่วง วัตถุเคลื่อนที่ช้าลงเมื่อเวลาผ่านไป

3. วัตถุเคลื่อนที่ความเร็วคงที่ วัตถุเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัวตลอดการเคลื่อนที่

การนำเอาความเร่งมาประยุกต์ใช้

จรวด (Rocket)เมื่อพูดถึงจรวด เราหมายถึงอุปกรณ์สำหรับสร้างแรงขับดันเท่านั้น หน้าที่ของจรวดคือ การนำยานอวกาศ ดาวเทียม หรืออุปกรณ์ประเภทอื่นขึ้นสู่อวกาศ แรงโน้มถ่วง (Gr vity) ของโลก ณ พื้นผิวโลกมีความเร่งเท่ากับ 9.8 เมตร/วินาที 2 ดังนั้นจรวดจะต้องมีแรงขับเคลื่อนสูงมาก เพื่อเอาชนะแรงโน้มถ่วงของโลก

จรวดทำงานตามกฎของนิวตัน ข้อที่ 3 “แรงกริยา = แรงปฏิกิริยา” จรวดปล่อยก๊าซร้อนออกทางท่อท้าย (แรงกริยา) ทำให้จรวดเคลื่อนที่ไปข้างหน้า (แรงปฏิกิริยา) 

ภาพที่ 2 จรวดอารีอาน นำดาวเทียมไทยคมขึ้นสู่วงโคจร



จรวดหลายตอน
          การนำจรวดขึ้นสู่อวกาศนั้นจะต้องทำการเผาไหม้เชื้อเพลิงจำนวนมาก เพื่อให้เกิดความเร่งมากกว่า 9.8 เมตร/วินาที2 หลายเท่า ดังนั้นจึงมีการออกแบบถังเชื้อเพลิงเป็นตอนๆ เราเรียกจรวดประเภทนี้ว่า“จรวดหลายตอน” (Multistage rocket) เมื่อเชื้อเพลิงตอนใดหมด ก็จะปลดตอนนั้นทิ้ง เพื่อเพิ่มแรงขับดัน (Force) โดยการลดมวล (mass) เพื่อให้จรวดมีความเร่งมากขึ้น (กฎของนิวตัน ข้อที่ 2: ความเร่ง = แรง / มวล)

 พลังงานน้ำ  ต้นกำเนิดจาก  พลังงานแสงอาทิตย์ทำให้น้ำบนพื้นโลกระเหยและรอยตัวขึ้นสูง   เมื่อไอน้ำในบรรยากาศกลั่นตัวเป็นฝน   ความเร่งเนื่องจากแรงดึงดูดของโลกทำให้ไหลลงสู่ที่ต่ำ   พลังงานน้ำจึงเกิดจากพลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานศักย์จากความเร่งเนื่องจากแรงดึงดูดของโลกการนำเอาพลังงานน้ำมาใช้ประโยชน์ทำได้โดยให้น้ำไหลจากที่สูงลงสู่ที่ต่ำ   พลังงานศักย์ของน้ำถูกเปลี่ยนเป็นพลังงานจลน์   อุปกรณ์ที่ใช้ในการเปลี่ยนนี้คือ   กังหันน้ำ  (Turbines))   น้ำที่มีความเร็วสูงจะผ่านเข้าท่อแล้วให้พลังงานจลน์แก้กังหันน้ำ   ซึ่งหมุนขับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า   กังหันน้ำจะแบ่งเป็นประเภทใหญ่ ได้  2  ประเภท  คือกังหันน้ำประเภทหัวฉีด  (Impulse   turbines)   และกังหันน้ำประเภทอาศัยแรงปฏิกิริยา  (Reaction   turbines)กังหันน้ำประเภทหัวฉีดเป็นแบบหมุนได้ด้วยแรงกระแทกจากน้ำที่พุ่งออกมาจากหัวฉีด   เช่นกังหันน้ำเพลตัน กังหันน้ำประเภทอาศัยแรงปฏิกิริยาเป็นแบบที่ทำงานโดยอาศัยแรงดันของน้ำ   ตัวกังหันทั้งหมดจมอยู่ในท่อ   เช่นกังหันน้ำในฟรานซิส (Francis  turbines)  กังหันน้ำแคเปลน (Kaplan  turbines)  ในปัจจุบันพลังงานที่ได้จากแหล่งน้ำที่รู้จักกันโดยทั่วไปคือ  พลังงานน้ำตก   พลังงานน้ำขึ้นน้ำลง   พลังงานคลื่น   และพลังงานกระแสน้ำ

1.  พลังงานน้ำตก  

 การผลิตไฟฟ้าจากพลังงานน้ำนี้ทำได้โดยอาศัยพลังงานของน้ำตก  ออกจากน้ำตามธรรมชาติ หรือน้ำตกที่เกิดจากการดัดแปลงสภาพธรรมชาติ  เช่น  น้ำตกที่เกิดจากการสร้างเขื่อนกั้นน้ำ  น้ำตกจากทะเลสาบบนเทือกเขาสู่หุบเขา   กระแสน้ำในแม่น้ำไหลตกหน้าผา   เป็นต้น   การสร้างเขื่อนกั้นน้ำและให้น้ำตกไหลผ่านกังหันน้ำซึ่งติดอยู่บนเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากำลังงานน้ำที่ได้จะขึ้นอยู่กับความสูงของน้ำและอัตราการไหลของน้ำที่ปล่อยลงมา  ดังนั้นการผลิตพลังงานจากพลังงานนี้จำเป็นต้องมีบริเวณที่เหมาะสมและการสร้างเขื่อนนั้นจะต้องลงทุนอย่างมาก   แต่อย่างไรก็ตามจากการสำรวจคาดว่าทั่วโลกสามารถผลิตกำลังไฟฟ้าจากกำลังน้ำมากกว่าพลังงานทดแทนประเภทอื่น  

2.  พลังงานน้ำขึ้นน้ำลง   

มีพื้นฐานมาจากพลังงานศักย์และพลังงานจลน์ของระบบที่ประกอบด้วยดวงอาทิตย์   โลก  และดวงจันทร์   จึงจัดเป็นแหล่งพลังงานประเภทใช้แล้วไม่หมดไป สำหรับในการเปลี่ยนพลังงานน้ำขึ้นน้ำลงให้เป็นพลังงานไฟฟ้า  คือ  เลือกแม่น้ำหรืออ่าวที่มีพื้นที่เก็บน้ำได้มากและพิสัยของน้ำขึ้นน้ำลงมีค่าสูงแล้วสร้างเขื่อนที่ปากแม่น้ำหรือปากอ่าว  เพื่อให้เกิดเป็นอ่างเก็บน้ำขึ้นมา  เมื่อน้ำขึ้นจะไหลเข้าสู่อ่างเก็บน้ำ  และเมื่อน้ำลงน้ำจะไหลออกจากอ่างเก็บน้ำ   การไหลเข้าออกจากอ่างของน้ำต้องควบคุมให้ไหลผ่านกังหันน้ำที่ต่อเชื่อมกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า  เมื่อกังหันน้ำหมุนก็จะได้ไฟฟ้าออกมาใช้งานหลักการผลิตไฟฟ้าจากน้ำขึ้นน้ำลงมีหลักการเช่นเดียวกับการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานน้ำตก  แต่กำลังที่ได้จากพลังงานน้ำขึ้นน้ำลงจะไม่ค่อยสม่ำเสมอเปลี่ยนแปลงไปมากในช่วงขึ้นลงของน้ำ   แต่อาจจัดให้มีพื้นที่กักน้ำเป็นสองบริเวณหรือบริเวณพื้นที่เดียว   โดยการจัดระบบการไหลของน้ำระหว่างบริเวณบ่อสูงและบ่อต่ำ  และกักบริเวณภายนอกในช่วงที่มีการขึ้นลงของน้ำอย่างเหมาะสม  จะทำให้กำลังงานพลังงานน้ำขึ้นน้ำลงสม่ำเสมอดีขึ้น