ကွန်ဆာဗေးတစ်အားများမှ လုပ်ဆောင်သောအလုပ် အလားအလာစွမ်းအင်
အရာဝတ္ထုတစ်ခုသည် အပေါ်သို့ ဒေါင်လိုက်ရွေ့လျားပြီးနောက် အမြင့်ဆုံးအမြင့်သို့ရောက်ရှိပြီးနောက် ၎င်း၏ မူလအနေအထားသို့ ပြန်သွားသည်ကို ကြည့်ပါ။ အရာဝတ္ထုသည် အပေါ်သို့ ဒေါင်လိုက်ရွေ့လျားနေသောအခါ အလေးချိန်သည် အရာဝတ္ထုပေါ်တွင် အနုတ်လက္ခဏာဆောင်သော လုပ်ဆောင်ချက်ကို လုပ်ဆောင်သည်။ အရာဝတ္ထုသည် အပေါ်သို့ ရွေ့လျားနေသောအခါ အရာဝတ္ထု၏ အမြင့် တိုးလာသည်။ ထို့ကြောင့် အရာဝတ္ထု၏ ဆွဲငင်အား အလားအလာစွမ်းအင်လည်း တိုးလာသည်။ အလေးချိန်ဖြင့် ပြုလုပ်သော အနုတ်လက္ခဏာဆောင်သော လုပ်ဆောင်ချက်သည် အရာဝတ္ထု၏ ဆွဲငင်အား အလားအလာစွမ်းအင် (PE) တိုးလာခြင်းနှင့် ညီမျှသည်ဟု ကောက်ချက်ချနိုင်သည်။
W = – mg/h
W = – mg (h2 – h1 ) = – (PE2 – PE1 ) = -ΔPE
အရာဝတ္ထုသည် ဒေါင်လိုက်အောက်သို့ ရွေ့လျားနေသည့်အခါ ဆွဲငင်အားသည် အရာဝတ္ထုပေါ်တွင် အပေါင်းလက္ခဏာဆောင်သော လုပ်ဆောင်ချက်ကို လုပ်ဆောင်သည်။ အရာဝတ္ထုသည် ဒေါင်လိုက်အောက်သို့ ရွေ့လျားနေသည့်အခါ အရာဝတ္ထု၏ အမြင့် လျော့ကျသွားသည်။ ထို့ကြောင့် အရာဝတ္ထု၏ ဆွဲငင်အား အလားအလာစွမ်းအင်လည်း လျော့ကျသွားသည်။ အရာဝတ္ထုပေါ်တွင် ဆွဲငင်အားကြောင့် ဖြစ်ပေါ်သော အပေါင်းလက္ခဏာဆောင်သော လုပ်ဆောင်ချက်သည် အရာဝတ္ထု၏ ဆွဲငင်အား အလားအလာစွမ်းအင် လျော့ကျခြင်းနှင့် ညီမျှသည်ဟု ကောက်ချက်ချနိုင်သည်။
W = မီလီဂရမ်/နာရီ
W = မီလီဂရမ် (h1 – h2 ) = မီလီဂရမ် 1 – မီလီဂရမ် 2 = – (mgh2 – မီလီဂရမ် 1 ) = – (PE2 – PE1 ) = -ΔPE
စပရိန်ရဲ့အစွန်းနဲ့အတူ ဘယ်ဘက်ကိုဖိထားတဲ့ အရာဝတ္ထုတစ်ခုကို ကြည့်ပါ (ပုံ ၃ ကိုကြည့်ပါ)။ အရာဝတ္ထုက ဘယ်ဘက်ကိုရွေ့နေတဲ့အခါ စပရိန်အားက အရာဝတ္ထုပေါ်မှာ အနုတ်လက္ခဏာဆောင်တဲ့အလုပ်တွေကို လုပ်ဆောင်ပါတယ်။ အရာဝတ္ထုက ဘယ်ဘက်ကိုရွေ့နေတဲ့အခါ စပရိန်သွေဖည်မှု တိုးလာပါတယ်။ ဒါကြောင့် စပရိန် potential energy လည်း တိုးလာပါတယ်။ စပရိန်ကလုပ်ဆောင်တဲ့ အနုတ်လက္ခဏာဆောင်တဲ့အလုပ်က စပရိန် potential energy တိုးလာတာနဲ့ ညီမျှတယ်လို့ ကောက်ချက်ချနိုင်ပါတယ်။ အရာဝတ္ထုက ညာဘက်ကိုရွေ့နေတဲ့အခါ စပရိန်သွေဖည်မှု လျော့ကျသွားပါတယ်။ ဒါကြောင့် စပရိန် potential energy လည်း လျော့ကျသွားပါတယ်။ အရာဝတ္ထုပေါ်မှာ စပရိန်ကလုပ်ဆောင်တဲ့ အပေါင်းလက္ခဏာဆောင်တဲ့အလုပ်က စပရိန် potential energy လျော့ကျတာနဲ့ ညီမျှတယ်လို့ ကောက်ချက်ချနိုင်ပါတယ်။
အထက်ဖော်ပြပါ ရှင်းလင်းချက်အရ၊ ကွန်ဆာဗေးတစ်အားတစ်ခုမှ လုပ်ဆောင်သော အလုပ်သည် အရာဝတ္ထု၏ အလားအလာစွမ်းအင်ပြောင်းလဲမှုနှင့် ညီမျှသည်ဟု ဆိုနိုင်သည်။ ကွန်ဆာဗေးတစ်အားတစ်ခုသည် အပေါင်းလက္ခဏာဆောင်သော အလုပ်များကို လုပ်ဆောင်သောအခါ၊ အလားအလာစွမ်းအင် လျော့ကျသွားသည်။ ဆန့်ကျင်ဘက်အနေဖြင့်၊ ကွန်ဆာဗေးတစ်အားတစ်ခုသည် အနုတ်လက္ခဏာဆောင်သော အလုပ်များကို လုပ်ဆောင်သောအခါ၊ အလားအလာစွမ်းအင် တိုးလာသည်။ ထို့ကြောင့်၊ ကွန်ဆာဗေးတစ်အားတစ်ခုမှ လုပ်ဆောင်သော အလုပ်သည် အလားအလာစွမ်းအင်ပြောင်းလဲမှုနှင့် ညီမျှသည်။
W c = -ΔPE
ဥပမာမေးခွန်း ၆: ကွန်ဆာဗေးတစ်အားနှင့် အလားအလာစွမ်းအင်တို့ဖြင့် အလုပ်လုပ်ခြင်း
1 kg အလေးချိန်ရှိသော အရာဝတ္ထုတစ်ခုသည် မြေပြင်မှ မီတာ ၅ အမြင့်တွင်ရှိသည်။ ဆွဲငင်အားအရှိန်သည် 10 m/s 2 ဖြစ်သည်။ (က) အရာဝတ္ထုကို မြေပြင်မှ မီတာ ၁၀ အမြင့်သို့ ရွှေ့ပြောင်းသောအခါ အလေးချိန်ဖြင့် လုပ်ဆောင်သော အလုပ်၊ (ခ) အရာဝတ္ထုကို မီတာ ၁၀ အမြင့်သို့ ရွှေ့ပြောင်းရန် လိုအပ်သော အလုပ်နှင့် (ဂ) အရာဝတ္ထုကို မီတာ ၁၀ အမြင့်သို့ ရွှေ့ပြောင်းသောအခါ အရာဝတ္ထု၏ ဆွဲငင်အားအလားအလာစွမ်းအင် ပြောင်းလဲမှုတို့ကို ဆုံးဖြတ်ပါ။
ဆွေးနွေးချက်:
ဖော်ထုတ်တွေ့ရှိ: m = 1 kg၊ g = 10 m/s 2 ၊
(က) အလေးချိန်အလိုက် အလုပ်လုပ်ခြင်း
W = – mg Δh
= – (၁ ကီလိုဂရမ်)(၁၀ မီတာ/စက္ကန့် ၂ )(၅ မီတာ) = – ၅၀ ဂျိုးလ်
အလေးချိန်ရဲ့ ဦးတည်ရာဟာ အရာဝတ္ထုရဲ့ ရွေ့လျားမှု ဦးတည်ရာနဲ့ ဆန့်ကျင်ဘက် ဖြစ်နေတာကြောင့် အလေးချိန်က အနုတ်လက္ခဏာဆောင်တဲ့ အလုပ်ကို လုပ်ပါတယ်။
(အလေးချိန်သည် အောက်ဘက်သို့ ရွေ့လျားပြီး အရာဝတ္ထု၏ ရွေ့လျားမှုသည် အပေါ်ဘက်သို့ ရွေ့လျားသည်)။
(ခ) မြှင့်တင်အားဖြင့် အလုပ်လုပ်ခြင်း
အရာဝတ္ထုကို မနိုင်စေရန်အတွက် အနည်းဆုံး မြှောက်အားသည် အလေးချိန်နှင့် ညီမျှရမည်။
= (၁ ကီလိုဂရမ်)(၁၀ မီတာ/စက္ကန့် ၂ )(၅ မီတာ) = ၅၀ ဂျိုးလ်
W = wh = mg Δh
အား ဦးတည်ရာသည် ရွေ့လျားမှုနှင့် အတူတူပင်ဖြစ်သောကြောင့် မြှင့်တင်အားမှ ပြုလုပ်သော အလုပ်သည် အပေါင်းဖြစ်သည်။
(အားမြှင့်တင်မှုသည် အပေါ်သို့ ဦးတည်နေပြီး၊ ရွေ့လျားမှုသည် အပေါ်သို့ ဦးတည်နေသည်)
(ဂ) အလားအလာစွမ်းအင်ပြောင်းလဲမှု
ΔPE = မီလီဂရမ် Δh
ΔPE = ၅၀ ဂျိုး
အရာဝတ္ထု၏ ဆွဲငင်အားအလားအလာစွမ်းအင်သည် 50 Joules တိုးလာသည်။
ကွန်ဆာဗေးတစ်အားများနှင့် အလားအလာစွမ်းအင်များမှ လုပ်ဆောင်သောအလုပ်နှင့်ပတ်သက်သည့် အယူအဆဆိုင်ရာမေးခွန်း ၂၀ နှင့် အဖြေများ-
၁။ မေးခွန်း- ရှေးရိုးစွဲအင်အားစုများကား အဘယ်နည်း။ အဖြေ- ရှေးရိုးစွဲအင်အားစုများသည် လုပ်ဆောင်ခဲ့သောအလုပ်သည် လျှောက်လှမ်းသောလမ်းကြောင်းနှင့် မသက်ဆိုင်သည့် အင်အားစုများဖြစ်သည်။
၂။ မေးခွန်း- ကွန်ဆာဗေးတစ်အားဖြင့် လုပ်ဆောင်သောအလုပ်သည် အလားအလာစွမ်းအင်ပြောင်းလဲမှုနှင့် မည်သို့ဆက်စပ်သနည်း။ အဖြေ- ကွန်ဆာဗေးတစ်အားဖြင့် လုပ်ဆောင်သောအလုပ်သည် အလားအလာစွမ်းအင်ပြောင်းလဲမှုနှင့် ညီမျှသည်။
၃။ မေးခွန်း- ကွန်ဆာဗေးတစ်အားတစ်ခု၏ အဖြစ်များသော ဥပမာတစ်ခုကို ဖော်ပြပါ။ အဖြေ- ဒြပ်ဆွဲအားသည် ကွန်ဆာဗေးတစ်အားတစ်ခု၏ အဖြစ်များသော ဥပမာတစ်ခုဖြစ်သည်။
၄။ မေးခွန်း- ပွတ်တိုက်မှုကို အဘယ်ကြောင့် ကွန်ဆာဗေးတစ်အားအဖြစ် မယူဆသနည်း။ အဖြေ- ပွတ်တိုက်မှုကြောင့် လုပ်ဆောင်သော အလုပ်သည် သွားသောလမ်းကြောင်းပေါ်တွင် မူတည်သောကြောင့် ဖြစ်သည်။
၅။ မေးခွန်း- ကမ္ဘာမြေမျက်နှာပြင်အနီးရှိ အရာဝတ္ထုတစ်ခု၏ ဆွဲငင်အားအလားအလာစွမ်းအင်ကို မည်သို့ဖော်ပြသနည်း။ အဖြေ- ဆွဲငင်အားအလားအလာစွမ်းအင်ကို ℎ အဖြစ်ဖော်ပြထားပြီး ၊ m သည် ဒြပ်ထု၊ g သည် ဆွဲငင်အားကြောင့် အရှိန်မြှင့်ခြင်းနှင့် h သည် ရည်ညွှန်းအမှတ်အထက် အမြင့်ဖြစ်သည်။
၆။ မေးခွန်း- အတည်စွမ်းအင်သည် အနုတ်လက္ခဏာဆောင်နိုင်ပါသလား။ အဖြေ- ဟုတ်ကဲ့၊ ရည်ညွှန်းအမှတ်ရွေးချယ်မှုပေါ် မူတည်၍ အတည်စွမ်းအင်သည် အနုတ်လက္ခဏာဆောင်နိုင်သည်။
၈။ မေးခွန်း- စနစ်တစ်ခု၏ အတည်စွမ်းအင်တိုးလာပါက၊ ပြင်ပအလုပ်မလုပ်ဆောင်ပါက အရွေ့စွမ်းအင် ဘာဖြစ်သွားမည်နည်း။ အဖြေ- အတည်စွမ်းအင်တိုးလာသည့်ပမာဏနှင့် အတူတူပင် အရွေ့စွမ်းအင် လျော့ကျသွားပြီး စက်မှုစွမ်းအင်ကို ထိန်းသိမ်းထားသည်။
၉။ မေးခွန်း- စက်မှုစွမ်းအင် ထိန်းသိမ်းရန်အတွက် အခြေအနေများကား အဘယ်နည်း။ အဖြေ- ကွန်ဆာဗေးတစ်အားများသာ စနစ်တစ်ခုပေါ်တွင် သက်ရောက်မှုရှိသည့်အခါ စက်မှုစွမ်းအင်ကို ထိန်းသိမ်းထားသည်။
၁၀။ မေးခွန်း- ကွန်ဆာဗေးတစ်အားများသာ လုပ်ဆောင်သည့် ပိတ်ထားသောစနစ်တွင် စုစုပေါင်းစက်မှုစွမ်းအင်အကြောင်း ဘာပြောနိုင်သနည်း။ အဖြေ- စုစုပေါင်းစက်မှုစွမ်းအင်သည် ကိန်းသေဖြစ်သည်။
၁၁။ မေးခွန်း- လျှပ်စစ်စက်ကွင်းတွင် လျှပ်စစ်ဓာတ်တစ်ခု၏ အတည်စွမ်းအင်ကို မည်သို့ဆုံးဖြတ်သနည်း။ အဖြေ- အတည်စွမ်းအင် ဤတွင် q သည် လျှပ်စစ်ဓာတ်ဖြစ်ပြီး V သည် အလားအလာဖြစ်သည်။
၁၂။ မေးခွန်း- ဆွဲငင်အားစက်ကွင်းတွင် အရာဝတ္ထုတစ်ခုကို မြှောက်လိုက်ခြင်းသည် ၎င်း၏ အလားအလာစွမ်းအင်ကို အဘယ်ကြောင့် တိုးစေသနည်း။ အဖြေ- အရာဝတ္ထုကို မြှောက်ရန်အတွက် ဆွဲငင်အားကို ဆန့်ကျင်၍ လုပ်ဆောင်ရပြီး ၎င်းကို အလားအလာစွမ်းအင်အဖြစ် သိမ်းဆည်းထားသောကြောင့်ဖြစ်သည်။
၁၃။ မေးခွန်း- ပိတ်ထားသောကွင်းဆက်တွင် ကွန်ဆာဗေးတစ်အားတစ်ခုမှ အလုပ်ကို မည်သို့လုပ်ဆောင်သနည်း။ အဖြေ- ပိတ်ထားသောကွင်းဆက်ပေါ်တွင် ကွန်ဆာဗေးတစ်အားတစ်ခုမှ လုပ်ဆောင်သော ပိုက်ကွန်အလုပ်သည် သုညဖြစ်သည်။
၁၄။ မေးခွန်း- အလားအလာစွမ်းအင်သည် တည်ငြိမ်မှုနှင့် မည်သို့ဆက်စပ်နေသနည်း။ အဖြေ- အလားအလာစွမ်းအင် အနည်းဆုံးဖြစ်နေသည့်နေရာများတွင် စနစ်သည် တည်ငြိမ်သည်။
၁၅။ မေးခွန်း- အမြင့်မတူသော အရာဝတ္ထုနှစ်ခုသည် တူညီသော ဆွဲငင်အားအလားအလာစွမ်းအင်ရှိနိုင်ပါသလား။ အဖြေ- ဟုတ်ကဲ့၊ ရှိနိုင်ပါသည်၊ အလားအလာစွမ်းအင်အတွက် ရည်ညွှန်းအဆင့်ရွေးချယ်မှုပေါ် မူတည်ပါသည်။
၁၆။ မေးခွန်း- ကျွန်ုပ်တို့သည် အဘယ်ကြောင့် ကမ္ဘာမြေကြီးကို ဆွဲငင်အားအလားအလာစွမ်းအင်အတွက် ရည်ညွှန်းအမှတ်အဖြစ် ရွေးချယ်လေ့ရှိသနည်း။ အဖြေ- မည်သည့်အမှတ်ကိုမဆို ရွေးချယ်နိုင်သော်လည်း ၎င်းသည် အဆင်ပြေပြီး အများနားလည်သော ရည်ညွှန်းအမှတ်တစ်ခုကို ပေးစွမ်းသည်။
၁၇။ မေးခွန်း- ကွန်ဆာဗေးတစ်အားများသာရှိသော သီးခြားစနစ်တစ်ခုတွင်၊ အလားအလာစွမ်းအင် 10 J လျော့နည်းသွားပါက၊ အရွေ့စွမ်းအင် မည်မျှပြောင်းလဲသွားသနည်း။ အဖြေ- အရွေ့စွမ်းအင် 10 J တိုးလာသည်။
၁၈။ မေးခွန်း- ကွန်ဆာဗေးတစ်စက်ကွင်းများတွင် အတည်စွမ်းအင်သည် အားနှင့် မည်သို့ဆက်စပ်သနည်း။ အဖြေ- အားသည် အလားအလာစွမ်းအင်၏ အနုတ်လက္ခဏာ gradient ဖြစ်သည်။
၁၉။ မေးခွန်း- အရာဝတ္ထုတစ်ခုကို ကွန်ဆာဗေးတစ်အားတစ်ခုဆီသို့ ရွေ့လျားပါက ၎င်း၏ အလားအလာစွမ်းအင် မည်သို့ပြောင်းလဲသွားသနည်း။ အဖြေ- ၎င်း၏ အလားအလာစွမ်းအင် လျော့ကျသွားသည်။
၂၀။ မေးခွန်း- အရာဝတ္ထုတစ်ခုတွင် အရွေ့စွမ်းအင်ရှိသော်လည်း အတည်စွမ်းအင် သုညဖြစ်နိုင်ပါသလား။ အဖြေ- ဟုတ်ကဲ့၊ ၎င်းသည် အတည်စွမ်းအင်အတွက် ရည်ညွှန်းအမှတ်ရွေးချယ်မှုပေါ်တွင် မူတည်ပါသည်။
ဤမေးခွန်းများနှင့် အဖြေများသည် ဂန္ထဝင်မက္ကင်းနစ်၏ မရှိမဖြစ် အစိတ်အပိုင်းတစ်ခုဖြစ်သည့် ကွန်ဆာဗေးတစ်အားများနှင့် အတည်စွမ်းအင်ဆိုင်ရာ အခြေခံသဘောတရားများကို လွှမ်းခြုံထားသည်။
