5. มวล และพลังงาน

มวล    

       มวล (Mass) มีอยู่สองความหมายที่มีความสำคัญเท่าเทียมกัน หนึ่งก็คือ เป็นความหมายทั่วไปที่ได้เคยรู้ในตอนเรียน และอีกหนึ่งเป็นความหมายในทางเทคนิคที่ใช้ในทางฟิสิกส์

      โดยทั่วไป มวลได้ถูกกำหนดให้เป็นตัวชี้วัดว่าวัตถุ หรือร่างกายนั้นมีขนาดใด จำนวนรวมของอนุภาคย่อย (อิเล็กตรอน, โปรตอน และนิวตรอน) ในวัตถุ หากคุณคูณมวลของคุณด้วยแรงดึงดูดจากแรงโน้มถ่วงของโลก (Gravity force) คุณจะได้ น้ำหนัก (Weight)

      ดังนั้น ถ้าหากว่าน้ำหนักตัวคุณเกิดการผันผวน อาทิเช่น จากการกิน (อ้วนขึ้น) หรือจากการออกกำลังกาย (ผอมลง) แน่นอนว่ามวลของคุณเองจะเกิดการเปลี่ยนแปลงไป

รูปมวลเพิ่มขึ้นได้จากการกินจนอ้วน และสามารถลดลงได้จากการออกกำลังกาย

แนะนำเพื่อให้อ่านได้ต่อเนื่องให้ คลิกขวาเลือก Open link in new window

      สิ่งที่สำคัญ เพื่อจะให้เกิดความเข้าใจว่า มวลเป็นอิสระจากตำแหน่งใด ๆ ในอวกาศ มวลของร่างกายของคุณเมื่ออยู่บนดวงจันทร์ มันก็จะมีค่าเหมือนกันกับมวลที่อยู่บนโลก แรงโน้มถ่วง ณ ตำแหน่ง หรือสถานที่นั้น ๆ ต่างหาก ที่มีผลทำให้น้ำหนักเกิดการเปลี่ยนแปลงไป 

      แรงโน้มถ่วงของโลก หากว่าเรายิ่งอยู่สูงห่างจากโลกเท่าไหร่ ค่าที่โลกดึงดูดเราจะน้อยลงไปตามระยะที่ห่างนั้น น้ำหนักของคุณจะลดลง แต่ทว่ามวลคุณยังคงเท่าเดิม และถ้าไปอยู่บนดวงจันทร์น้ำหนักของคุณก็จะยิ่งหายไป แต่มวลเท่าเดิม

รูปมวลยังคงเป็นเช่นเดิม ไม่ว่าจะชั่งที่ไหน

      อีกความหมายหนึ่งในทางฟิสิกส์ มวลหมายถึง จำนวนของแรงตามความจำเป็นที่เป็นสาเหตุให้ร่างกายเกิดความเร่ง ในทางฟิสิกส์มวลมีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกับพลังงาน มวลขึ้นอยู่กับการเคลื่อนที่ของวัตถุที่สัมพันธ์กับการเคลื่อนที่ของผู้สังเกตการณ์ หากวัตถุที่อยู่ในการเคลื่อนที่และทำการวัดมวลของมัน ขนาดจะเหมือนกันเสมอ

      หากผู้สังเกตการณ์ไม่ได้เคลื่อนที่ แล้วมีการวัดมวลของวัตถุ ผู้สังเกตการณ์จะเห็นการเพิ่มขึ้นของมวล เมื่อวัตถุมีความเร็วเพิ่มขึ้น ปรากฏการณ์นี้เราเรียกว่า มวลสัมพัทธภาพ (Relativistic mass)

รูปมวลจะเพิ่มขึ้นเมื่อมีการเคลื่อนที่เข้าใกล้ความเร็วแสง

      สังเกตว่าในทางฟิสิกส์แนวคิดในเรื่องมวลนี้มีผลอย่างมาก และในทางฟิสิกส์ที่กล่าวในระดับขั้นสูงส่วนใหญ่การอธิบายจะมีความเกี่ยวข้องกับพลังงาน ในความหมายของมวลโดยทั่วไปอาจมีเพียงเล็กน้อย แต่ถ้านำมาอธิบายในเรื่องของสัมพันธภาพพิเศษ จะมีความสำคัญที่สัมพันธ์กันอย่างชัดเจนในระหว่างมวล และพลังงาน

พลังงาน

      พลังงาน (Energy) เป็นการวัดความสามารถของระบบที่จะทำให้เกิด งาน (Work) พลังงานมันมีอยู่หลายรูปแบบ เช่น ศักย์ (Potential), จลน์ (Kinetic) ฯลฯ

รูปพลังงาน

      กฏการอนุรักษ์พลังงาน (Law of Conservation of energy) บอกเราว่า พลังงานไม่สามารถถูกสร้างขึ้นใหม่ หรือทำลายลงไปได้ แต่มันสามารถเปลี่ยนแปลงไปจากรูปแบบหนึ่งไปอีกรูปแบบหนึ่ง

รูปตัวอย่างกฏการอนุรักษ์พลังงาน

      รูปแบบที่แยกพลังงานออกมาเป็นส่วน ๆ นี้จะไม่เกิดการอนุรักษ์พลังงาน แต่ถ้านำจำนวนพลังงานทั้งหมดมารวมกัน ก็จะเป็นการอนุรักษ์พลังงาน

รูปการทดลองปล่อยของลงมาจากที่สูง

ยกตัวอย่างเช่น คุณลองเอาลูกบอล แล้วปีนขึ้นไปบนดาดฟ้า แล้วเตรียมปล่อยลูกบอลลงมา ขณะที่มันอยู่ในมือยังไม่ปล่อยมันจะมีพลังงานศักย์อยู่ เพราะว่ามีระดับความสูงเข้ามาเกี่ยวข้อง เริ่มปล่อยลูกบอลจนมีการเคลื่อนที่ พลังงานศักย์จะเปลี่ยนไปเป็นพลังงานจลน์

      ขณะที่ลูกบอลกระทบพื้น บางส่วนของพลังงานจะถูกเปลี่ยนไปเป็นพลังงานความร้อน (บางครั้งเรียกว่า พลังงานความร้อน หรือพลังงานจลน์ความร้อน) หากคุณผ่านขั้นตอนของแต่ละสถานการณ์นี้ และหาผลรวมของพลังงานในระบบทั้งหมดได้ คุณจะพบว่าปริมาณของพลังงานในระบบจะเหมือนกันทุกครั้ง

หัวข้อต่อไป จะไปดูคุณสมบัติของแสงกัน

ข้อคิดดี ๆ ที่นำมาฝาก

ร่วมน้อมรำลึกถึง คำพ่อสอน เพื่อใช้เป็นแนวทางในการดำเนินชีวิต

“สามัคคี หรือการปรองดองกัน

ไม่ได้หมายความว่าคนหนึ่งพูดอย่างหนึ่ง

คนอื่นต้องพูดเหมือนกันหมด 

ลงท้ายชีวิตก็ไม่มีความหมาย

ต้องมีความแตกต่างกัน แต่ต้องทำงานให้สอดคล้องกัน

แม้จะขัดกันบ้างก็ต้องสอดคล้องกัน”

พระราชดำรัสของพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว พระราชทานแก่ คณะบุคคลต่าง ๆ ในโอกาสวัน
เฉลิมพระชนมพรรษา ๔ ธันวาคม ๒๕๓๖

ขอน้อมส่งพระองค์สู่สวรรคาลัย

ด้วยเกล้าด้วยกระหม่อมขอเดชะ

<หน้าที่แล้ว                                 สารบัญ                    หน้าต่อไป>