ಕೆಲಸ-ಯಾಂತ್ರಿಕ ಶಕ್ತಿ ತತ್ವ
ಕಾರ್ಯ-ಚಲನ ಶಕ್ತಿ ಪ್ರಮೇಯವು ನಿವ್ವಳ ಕೆಲಸ ಅಥವಾ ನಿವ್ವಳ ಬಲದಿಂದ ಮಾಡಿದ ಕೆಲಸವು ಚಲನ ಶಕ್ತಿಯ ಬದಲಾವಣೆಗೆ ಸಮಾನವಾಗಿರುತ್ತದೆ ಎಂದು ಹೇಳುತ್ತದೆ.
W ನಿವ್ವಳ = TO t – TO o = 1/2 ಮೀ(v t 2 – v o 2 )
W net = ಎರಡು ರೀತಿಯ ಬಲಗಳಿವೆ, ಅವುಗಳೆಂದರೆ ಸಂಪ್ರದಾಯವಾದಿ ಬಲ ಮತ್ತು ಸಂಪ್ರದಾಯವಾದಿಯಲ್ಲದ ಬಲ. ಹೀಗಾಗಿ, ನಿವ್ವಳ ಕೆಲಸವನ್ನು ಸಂಪ್ರದಾಯವಾದಿ ಬಲದಿಂದ ಮಾಡಿದ ಕೆಲಸ ಮತ್ತು ಸಂಪ್ರದಾಯವಾದಿಯಲ್ಲದ ಬಲದಿಂದ ಮಾಡಿದ ಕೆಲಸ ಎಂದು ಪರಿಗಣಿಸಬಹುದು.
W c + W nc = ΔKE
ಸಂಪ್ರದಾಯವಾದಿ ಬಲದಿಂದ ಮಾಡಲಾದ ಕೆಲಸವು ಅಂತಸ್ಥಶಕ್ತಿಯಲ್ಲಿನ ಋಣಾತ್ಮಕ ಬದಲಾವಣೆಗೆ ಸಮಾನವಾಗಿರುತ್ತದೆ:
ಪ ಸಿ = -ΔPE
– ΔPE + W nc = ΔKE
ಪ nc = ΔPE + ΔKE
ಡಬ್ಲ್ಯೂಎನ್ಸಿ = ΔME
ಮೇಲಿನ ಸಮೀಕರಣವು ಒಂದು ವಸ್ತುವಿನ ಮೇಲೆ ಸಂಪ್ರದಾಯವಾದಿಯಲ್ಲದ ಬಲದಿಂದ ಮಾಡುವ ಕೆಲಸವು ವಸ್ತುವಿನ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಶಕ್ತಿಯ ಬದಲಾವಣೆಗೆ ಸಮಾನವಾಗಿರುತ್ತದೆ ಎಂದು ಹೇಳುತ್ತದೆ. ಯಾಂತ್ರಿಕ ಶಕ್ತಿ = ಅಂತಸ್ಥ ಶಕ್ತಿ + ಚಲನ ಶಕ್ತಿ. ಅಂತಸ್ಥ ಶಕ್ತಿಯು ಗುರುತ್ವಾಕರ್ಷಣೆಯ ಅಂತಸ್ಥ ಶಕ್ತಿ ಅಥವಾ ಸ್ಥಿತಿಸ್ಥಾಪಕ ಅಂತಸ್ಥ ಶಕ್ತಿಯ ರೂಪವನ್ನು ಪಡೆಯಬಹುದು.
ಉದಾಹರಣೆ ಪ್ರಶ್ನೆ: ಕೆಲಸ-ಯಾಂತ್ರಿಕ ಶಕ್ತಿ ಪ್ರಮೇಯ
2 ಕೆಜಿ ತೂಕದ ಪೆಟ್ಟಿಗೆ ಆರಂಭದಲ್ಲಿ 10 ಮೀ/ಸೆಕೆಂಡ್ ವೇಗದಲ್ಲಿ ಚಲಿಸುತ್ತದೆ. ಸ್ವಲ್ಪ ಸಮಯದ ನಂತರ, ಪೆಟ್ಟಿಗೆ ನಿಲ್ಲುತ್ತದೆ. ಪೆಟ್ಟಿಗೆ ಮತ್ತು ನೆಲದ ನಡುವಿನ ಚಲನ ಘರ್ಷಣೆಯ ಗುಣಾಂಕ 0.2. ಗುರುತ್ವಾಕರ್ಷಣೆಯ ವೇಗವರ್ಧನೆ 10 ಮೀ/ಸೆ 2. ಪೆಟ್ಟಿಗೆಯ ಸ್ಥಳಾಂತರ ಎಷ್ಟು?
ಚರ್ಚೆ:
ಗುರುತಿಸಲಾಗಿದೆ: m = 2 kg, v o = 10 m/s, vt = 0, k = 0.2, w = mg = (1 kg)(10 m/s 2 ) = 10 kg m/s 2 = 10 ನ್ಯೂಟನ್ಗಳು,
ಕೇಳಲಾಗಿದೆ: ಪೆಟ್ಟಿಗೆಯ ಸ್ಥಳಾಂತರದ ಪ್ರಮಾಣ (ಗಳು)
ಕಾರ್ಯ-ಯಾಂತ್ರಿಕ ಶಕ್ತಿ ಪ್ರಮೇಯ:
ಡಬ್ಲ್ಯೂ nc = ΔME
ಪ nc = ΔPE + ΔKE
ಎತ್ತರ (h) ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುತ್ತದೆ ಅಥವಾ ಎತ್ತರದಲ್ಲಿ ಯಾವುದೇ ಬದಲಾವಣೆಯಿಲ್ಲ, ಆದ್ದರಿಂದ ಗುರುತ್ವಾಕರ್ಷಣೆಯ ಅಂತಸ್ಥ ಶಕ್ತಿಯಲ್ಲಿ ಯಾವುದೇ ಬದಲಾವಣೆಯಿಲ್ಲ.
ಡಬ್ಲ್ಯೂಎನ್ಸಿ = Δಕೆಇ
ಚಲನ ಘರ್ಷಣ ಬಲದಿಂದ ಮಾಡಲಾಗುವ ಕೆಲಸ:
W nc = – f k s = μk N -s = μk w -s = μk mg -s
ಡಬ್ಲ್ಯೂ nc = – (0.2)(2)(10)(ಗಳು) = – (4)(ಗಳು)
ಚಲನ ಘರ್ಷಣ ಬಲವು ನಕಾರಾತ್ಮಕ ಕೆಲಸವನ್ನು ಮಾಡುತ್ತದೆ (ಚಲನ ಘರ್ಷಣ ಬಲವು ವಸ್ತುವಿನ ಸ್ಥಳಾಂತರದಿಂದ ವಿರುದ್ಧ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿದೆ)
ಚಲನ ಶಕ್ತಿಯಲ್ಲಿ ಬದಲಾವಣೆ:
ΔKE = 1⁄2 ಮೀ (v t 2 – v o 2 ) = 1⁄2 (2)(0 2 – 10 2 ) = (0 – 100) = – 100
ವಸ್ತುವಿನ ಸ್ಥಳಾಂತರ:
ಪ nc = ΔKE
– (4)(ಗಳು) = – 100
s = – 100 / – 4 = 25 ಮೀಟರ್ಗಳು
ಕೆಲಸ-ಯಾಂತ್ರಿಕ ಶಕ್ತಿ ತತ್ವದ ಕುರಿತು 20 ಪರಿಕಲ್ಪನಾ ಪ್ರಶ್ನೆಗಳು ಮತ್ತು ಉತ್ತರಗಳು:
1. ಪ್ರಶ್ನೆ: ಕೆಲಸ-ಯಾಂತ್ರಿಕ ಶಕ್ತಿ ತತ್ವ ಎಂದರೇನು? ಉತ್ತರ: ಕೆಲಸ-ಯಾಂತ್ರಿಕ ಶಕ್ತಿ ತತ್ವವು ಒಂದು ವಸ್ತುವಿನ ಮೇಲೆ ಮಾಡಿದ ಕೆಲಸವು ಅದರ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಶಕ್ತಿಯ ಬದಲಾವಣೆಗೆ ಸಮಾನವಾಗಿರುತ್ತದೆ ಎಂದು ಹೇಳುತ್ತದೆ.
2. ಪ್ರಶ್ನೆ: ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರದಲ್ಲಿ ಕೆಲಸವನ್ನು ಹೇಗೆ ವ್ಯಾಖ್ಯಾನಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ? ಉತ್ತರ: ಕೆಲಸವನ್ನು ಒಂದು ವಸ್ತುವಿಗೆ ಅನ್ವಯಿಸಲಾದ ಬಲದ ಉತ್ಪನ್ನ ಮತ್ತು ಅದು ಬಲದ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿ ಚಲಿಸುವ ದೂರ ಎಂದು ವ್ಯಾಖ್ಯಾನಿಸಲಾಗಿದೆ.
3. ಪ್ರಶ್ನೆ: ಯಾಂತ್ರಿಕ ಶಕ್ತಿ ಎಂದರೇನು? ಉತ್ತರ: ಯಾಂತ್ರಿಕ ಶಕ್ತಿಯು ವಸ್ತುವಿನ ಚಲನ ಶಕ್ತಿ ಮತ್ತು ಸಂಭಾವ್ಯ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ.
4. ಪ್ರಶ್ನೆ: ಸಂಪ್ರದಾಯವಾದಿಯಲ್ಲದ ಶಕ್ತಿಗಳ ಅನುಪಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ, ಮುಚ್ಚಿದ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಒಟ್ಟು ಯಾಂತ್ರಿಕ ಶಕ್ತಿಯ ಬಗ್ಗೆ ಏನು ಹೇಳಬಹುದು? ಉತ್ತರ: ಒಟ್ಟು ಯಾಂತ್ರಿಕ ಶಕ್ತಿಯು ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುತ್ತದೆ.
5. ಪ್ರಶ್ನೆ: ಸಂಪ್ರದಾಯವಾದಿ ಬಲದ ಉದಾಹರಣೆ ನೀಡಿ. ಉತ್ತರ: ಗುರುತ್ವಾಕರ್ಷಣ ಬಲವು ಸಂಪ್ರದಾಯವಾದಿ ಬಲದ ಉದಾಹರಣೆಯಾಗಿದೆ.
6. ಪ್ರಶ್ನೆ: ಅಂತಸ್ಥ ಶಕ್ತಿಯು ಚಲನ ಶಕ್ತಿಯಿಂದ ಹೇಗೆ ಭಿನ್ನವಾಗಿದೆ? ಉತ್ತರ: ಅಂತಸ್ಥ ಶಕ್ತಿಯು ನೆಲದ ಮೇಲಿನ ಎತ್ತರದಂತಹ ಸ್ಥಾನದಿಂದ ಉಂಟಾಗುವ ಶಕ್ತಿಯಾಗಿದೆ, ಆದರೆ ಚಲನ ಶಕ್ತಿಯು ಚಲನೆಯಿಂದ ಉಂಟಾಗುತ್ತದೆ.
7. ಪ್ರಶ್ನೆ: ಸಂಪ್ರದಾಯವಾದಿ ಬಲದಿಂದ ಮಾಡಿದ ಕೆಲಸವು ಅಂತಸ್ಥಶಕ್ತಿಗೆ ಹೇಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದೆ? ಉತ್ತರ: ಸಂಪ್ರದಾಯವಾದಿ ಬಲದಿಂದ ಮಾಡಿದ ಕೆಲಸವು ಅಂತಸ್ಥಶಕ್ತಿಯಲ್ಲಿನ ಋಣಾತ್ಮಕ ಬದಲಾವಣೆಗೆ ಸಮಾನವಾಗಿರುತ್ತದೆ.
9. ಪ್ರಶ್ನೆ: ಸ್ವತಂತ್ರವಾಗಿ ಬೀಳುವ ವಸ್ತುವಿನಲ್ಲಿ ಅಂತಸ್ಥಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಚಲನ ಶಕ್ತಿಯಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುವುದನ್ನು ಕೆಲಸ-ಯಾಂತ್ರಿಕ ಶಕ್ತಿ ತತ್ವವು ಹೇಗೆ ವಿವರಿಸುತ್ತದೆ? ಉತ್ತರ: ಒಂದು ವಸ್ತು ಬಿದ್ದಂತೆ, ಅದರ ಅಂತಸ್ಥಶಕ್ತಿ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಅದರ ಚಲನ ಶಕ್ತಿಯು ಸಮಾನ ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ, ಒಟ್ಟು ಯಾಂತ್ರಿಕ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಸ್ಥಿರವಾಗಿರಿಸುತ್ತದೆ.
10. ಪ್ರಶ್ನೆ: ಘರ್ಷಣೆಯಂತಹ ಸಂಪ್ರದಾಯವಾದಿಯಲ್ಲದ ಶಕ್ತಿಗಳು ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಮೇಲೆ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸಿದಾಗ ಅದರ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಶಕ್ತಿಗೆ ಏನಾಗುತ್ತದೆ? ಉತ್ತರ: ಸಂಪ್ರದಾಯವಾದಿಯಲ್ಲದ ಶಕ್ತಿಗಳು ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಶಾಖದ ರೂಪದಲ್ಲಿ ಹೊರಹಾಕುವುದರಿಂದ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಶಕ್ತಿಯು ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ.
11. ಪ್ರಶ್ನೆ: ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಶಕ್ತಿಯು ಹೆಚ್ಚಾಗಬಹುದೇ? ಉತ್ತರ: ಹೌದು, ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಲ್ಲಿ ಬಾಹ್ಯ ಕೆಲಸ ಮಾಡಿದಾಗ.
12. ಪ್ರಶ್ನೆ: ಕೆಲಸದ ಪರಿಕಲ್ಪನೆಯು ಶಕ್ತಿಗೆ ಹೇಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದೆ? ಉತ್ತರ: ಕೆಲಸವು ಒಂದು ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಲ್ಲಿ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ವರ್ಗಾಯಿಸುವ ಅಥವಾ ಪರಿವರ್ತಿಸುವ ಸಾಧನವಾಗಿದೆ.
13. ಪ್ರಶ್ನೆ: ಒಂದು ವಸ್ತುವು ಸ್ಥಿರ ವೇಗದಲ್ಲಿ ಚಲಿಸುತ್ತಿದ್ದರೆ, ಅದರ ಮೇಲೆ ನಡೆಯುವ ನಿವ್ವಳ ಕೆಲಸದ ಬಗ್ಗೆ ಏನು ಹೇಳಬಹುದು? ಉತ್ತರ: ಯಾವುದೇ ವೇಗವರ್ಧನೆ ಸಂಭವಿಸದ ಕಾರಣ ಅದರ ಮೇಲೆ ನಡೆಯುವ ನಿವ್ವಳ ಕೆಲಸದ ಪ್ರಮಾಣ ಶೂನ್ಯವಾಗಿರುತ್ತದೆ.
15. ಪ್ರಶ್ನೆ: ಸಂಕುಚಿತ ಸ್ಪ್ರಿಂಗ್ಗೆ ಸಂಭಾವ್ಯ ಶಕ್ತಿ ಏಕೆ ಇರುತ್ತದೆ? ಉತ್ತರ: ಸ್ಪ್ರಿಂಗ್ ಅನ್ನು ಸಂಕುಚಿತಗೊಳಿಸಿದಾಗ, ಅದರ ಮೇಲೆ ಕೆಲಸ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ, ಅದು ಸಂಭಾವ್ಯ ಶಕ್ತಿಯಾಗಿ ಸಂಗ್ರಹವಾಗುತ್ತದೆ. ಸ್ಪ್ರಿಂಗ್ ಅನ್ನು ಬಿಟ್ಟಾಗ ಈ ಶಕ್ತಿ ಬಿಡುಗಡೆಯಾಗಬಹುದು.
16. ಪ್ರಶ್ನೆ: ಕಾರ್ಯ-ಶಕ್ತಿ ಪ್ರಮೇಯ ಎಂದರೇನು? ಉತ್ತರ: ಕಾರ್ಯ-ಶಕ್ತಿ ಪ್ರಮೇಯವು ಒಂದು ವಸ್ತುವಿನ ಮೇಲೆ ಮಾಡಿದ ಕೆಲಸವು ಅದರ ಚಲನ ಶಕ್ತಿಯ ಬದಲಾವಣೆಗೆ ಸಮಾನವಾಗಿರುತ್ತದೆ ಎಂದು ಹೇಳುತ್ತದೆ.
17. ಪ್ರಶ್ನೆ: ಶಕ್ತಿಯು ಕೆಲಸಕ್ಕೆ ಹೇಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದೆ? ಉತ್ತರ: ಶಕ್ತಿಯು ಕೆಲಸವನ್ನು ಮಾಡುವ ಅಥವಾ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ವರ್ಗಾಯಿಸುವ ದರವಾಗಿದೆ. ಇದನ್ನು ಎಂದು ಲೆಕ್ಕಹಾಕಲಾಗುತ್ತದೆ , ಇಲ್ಲಿ ಎಂಬುದು ಕೆಲಸ ಮತ್ತು ಎಂಬುದು ಸಮಯ.
18. ಪ್ರಶ್ನೆ: ಕೆಲಸವು ಋಣಾತ್ಮಕ ಮೌಲ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಬಹುದೇ? ಉತ್ತರ: ಹೌದು, ಬಲ ಮತ್ತು ಚಲನೆಯ ದಿಕ್ಕು ವಿರುದ್ಧವಾಗಿದ್ದಾಗ ಕೆಲಸವು ಋಣಾತ್ಮಕವಾಗಿರುತ್ತದೆ.
19. ಪ್ರಶ್ನೆ: ಬಲ ಮತ್ತು ಚಲನೆಯ ದಿಕ್ಕಿನ ನಡುವಿನ ಕೋನ 90 ಡಿಗ್ರಿಗಳಾಗಿದ್ದರೆ, ಮಾಡಿದ ಕೆಲಸ ಏನು? ಉತ್ತರ: ಬಲವು ಚಲನೆಯ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿ ಯಾವುದೇ ಘಟಕವನ್ನು ಹೊಂದಿರದ ಕಾರಣ ಮಾಡಿದ ಕೆಲಸ ಶೂನ್ಯವಾಗಿರುತ್ತದೆ.
20. ಪ್ರಶ್ನೆ: ಲಿವರ್ ನಂತಹ ಸರಳ ಯಂತ್ರವು ಕೆಲಸವನ್ನು ಹೇಗೆ ಸುಲಭಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ? ಉತ್ತರ: ಲಿವರ್ ಮಾಡಿದ ಒಟ್ಟು ಕೆಲಸವನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸುವುದಿಲ್ಲ ಆದರೆ ಬಲವನ್ನು ಅನ್ವಯಿಸುವ ವಿಧಾನವನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಕಾರ್ಯವನ್ನು ಹೆಚ್ಚು ನಿರ್ವಹಿಸಬಹುದಾದ ಅಥವಾ ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ ಮಾಡುತ್ತದೆ.
ಕೆಲಸದ ಪರಿಕಲ್ಪನೆ ಮತ್ತು ಯಾಂತ್ರಿಕ ಶಕ್ತಿಯ ತತ್ವವು ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರದಲ್ಲಿ ಮೂಲಭೂತವಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ವಿವಿಧ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಲ್ಲಿ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಹೇಗೆ ವರ್ಗಾಯಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಪರಿವರ್ತಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಎಂಬುದರ ಮೂಲಭೂತ ತಿಳುವಳಿಕೆಯನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ.
