भौतिकशास्त्र व्यवसाय

यदि तपाईंले टेबलमा रहेको किताब नचलेसम्म धकेल्नुभयो भने, तपाईंले किताबमा काम गरिरहनुभएको छ। जब कुनै वस्तु गुरुत्वाकर्षण बलले तानिएको कारणले पृथ्वीको सतहमा खस्छ , गुरुत्वाकर्षण बलले वस्तुमा काम गर्छ। यसको विपरीत, यदि तपाईंले आफ्नो सम्पूर्ण शक्तिले कुनै वस्तुलाई पसिनाले भिजेसम्म धकेल्नुभयो तर वस्तु चलेन भने, तपाईंले वस्तुमा काम गर्नुभएको छैन। दैनिक जीवनमा, तपाईंले कुनै वस्तुलाई धकेल्ने काम वा कडा परिश्रम गर्नुभएको भनिन्छ, तर भौतिकशास्त्र अनुसार, तपाईंले वस्तुमा काम गर्नुभएको छैन किनभने वस्तुले विस्थापन अनुभव गर्दैन (वस्तुले स्थान परिवर्तन गर्दैन)।

काम स्थिर बल (बलको परिमाण र दिशा सधैं उस्तै रहन्छ) वा परिवर्तनशील बल (बलको परिमाण र दिशा परिवर्तन हुन्छ) द्वारा गर्न सकिन्छ। स्थिर परिमाण र दिशा भएको बलको उदाहरण पृथ्वीको सतह नजिकको वस्तुमा काम गर्ने गुरुत्वाकर्षण बल हो। परिवर्तनशील परिमाण र दिशा भएको बलको उदाहरण स्प्रिङको बल हो। यदि तपाईंले स्प्रिङलाई जति धेरै तन्काउनुहुन्छ, त्यति नै कडा तान्नुहुन्छ, त्यसैले स्प्रिङ फैलिँदा बलको परिमाण स्थिर हुँदैन। अर्को उदाहरण हो जब रकेट अन्तरिक्षमा सर्छ, यो पृथ्वीको सतहबाट जति टाढा हुन्छ, रकेटमा काम गर्ने पृथ्वीको गुरुत्वाकर्षण बल त्यति नै कम हुन्छ।

१.१ स्थिर बलद्वारा गरिने कार्य
गणितीय रूपमा, कुनै वस्तुमा स्थिर बलले गर्ने कामको उत्पादन हो विस्थापन वस्तुको विस्थापनको दिशामा रहेको बल वा बलको घटक भएको वस्तु।

धक्का बल (F) द्वारा गरिएको काम:
W = (F)(s)(cos θ) = F s (cos 0) = F s (1) = F s
बल F को घटकले तेर्सो दिशामा गरेको काम (F cos θ):
W = (F cos θ)(s)(cos 0) = (F cos θ)(s)(1) = F s cos θ
गतिज घर्षण बल (fk) द्वारा गरिएको काम:
W = (f)_k cos θ)(s)(cos 180) = (f)_k )(हरू)(-१) = – च_k s
सामान्य बल (N) द्वारा गरिएको कार्य:
W = (N)(s)(cos 90)^o) = (N)(हरू)(०) = ०
गुरुत्वाकर्षण (w) द्वारा गरिएको काम:
W = (w)(s)(cos ९०^o) = (w)(s)(0) = 0
विवरण: W = प्रयास वा काम (जुल्स), s = विस्थापन (मिटर), θ = विस्थापन सहितको बलद्वारा बनेको कोण

अघिल्लो उदाहरणमा, द्वारा गरिएको काम गुरुत्वाकर्षण (w) को मान शून्य छ किनभने गुरुत्वाकर्षण बलको दिशा लम्ब हुन्छ (90° कोण बनाउँछ)^o) वस्तुको विस्थापनको दिशा (गतिको दिशा) सँग। यदि गुरुत्वाकर्षण बलको दिशा विस्थापनको दिशा जस्तै वा विपरीत छ भने तौलले गरेको काम शून्य हुँदैन भन्ने कुरा ध्यान दिनुपर्छ।

चित्र क मा स्वतन्त्र रूपमा खस्ने वस्तुमा गुरुत्वाकर्षण बल (w) द्वारा गरिएको कार्य यस प्रकार छ:
W = F s (cos θ) = wh (cos 0) = wh (1) = wh = mgh
चित्र b मा ठाडो रूपमा माथितिर सर्ने वस्तुमा गुरुत्वाकर्षण बल (w) द्वारा गरिएको कार्य यस प्रकार छ:
W = F s (cos θ) = wh (cos 180) = wh (-1) = -wh = -mgh

विवरण: w = तौल (न्यूटन), h = उचाइ (मिटर), m = पिण्ड (किग्रा), g = गुरुत्वाकर्षणको कारणले हुने प्रवेग (मिटर प्रति सेकेन्ड वर्ग)

अघिल्लो व्याख्याको आधारमा, निम्न बुँदाहरू निष्कर्षमा पुग्न सकिन्छ:
पर्टामा, यदि वस्तुले विस्थापन अनुभव गर्दैन भने, विस्थापनमा काम गर्ने बलले काम गर्दैन। यदि s = 0 छ भने W = 0।
दोस्रोयदि बलले वस्तुको विस्थापनको लागि निश्चित कोण बनाउँछ भने, वस्तुको विस्थापनको दिशामा रहेको बलको घटकले मात्र वस्तुमा काम गर्छ।
केटिगा, कुनै वस्तुको विस्थापनमा लम्ब बलले वस्तुमा कुनै काम गर्दैन। यदि बल विस्थापनमा लम्ब छ भने, बनाइएको कोण 90° हुन्छ।^o। कोस ९०^o = 0।
किम्पाट, प्रयास सकारात्मक वा नकारात्मक हुन सक्छ। यदि बल वस्तुको विस्थापनको दिशामा छ भने, बनाइएको कोण ० हुन्छ।^o त्यसपछि बलले सकारात्मक काम गर्छ, यसको विपरीत यदि बल विस्थापनको विपरीत दिशामा छ भने बनाइएको कोण १८० हुन्छ।^o त्यसपछि बलले वस्तुमा नकारात्मक काम गर्छ।
वस्तुले विस्थापन अनुभव गर्दा स्थिर बलले वस्तुमा गर्ने काम बल (F) र विस्थापन (s) को ग्राफमा छायादार क्षेत्रफल बराबर हुन्छ।
कामको लागि प्रतीक W (ठूलो अक्षर) हो भने तौलको लागि प्रतीक w (सानो अक्षर) हो। कामको लागि अन्तर्राष्ट्रिय प्रणाली एकाइ न्यूटन मिटर (N m) हो। न्यूटन मिटरको अर्को नाम जुल हो, संक्षिप्त J, १९ औं शताब्दीका ब्रिटिश भौतिकशास्त्री जेम्स प्रेस्कट जुलको सम्मानमा नामकरण गरिएको हो।

१.२. अस्थिर बलद्वारा गरिएको कार्य
परिवर्तनशील बलको एउटा उदाहरण स्प्रिङ बल हो। स्प्रिङ बलको परिमाण सधैं परिवर्तनशील हुन्छ, त्यसैले कुनै वस्तुमा स्प्रिङ बलले गरेको काम स्थिर बलले गरेको कामको सूत्र प्रयोग गरेर गणना गर्न सकिँदैन।

यदि स्प्रिङलाई तन्काइयो भने, स्प्रिङ जति लामो हुन्छ, त्यति नै बढी बल आवश्यक पर्दछ। त्यस्तै गरी, यसको विपरीत, जति धेरै दबाब दबाइन्छ, स्प्रिङ हुँदा बल जति छोटो हुन्छ, त्यति नै बढी बल आवश्यक पर्दछ। जबसम्म स्प्रिङलाई दबाइन्छ वा तन्काइन्छ, स्प्रिङ बल ० (x = ०) बाट अधिकतम (F = kx) मा परिवर्तन हुन्छ त्यसैले औसत प्रयोग गरेर स्प्रिङ बल गणना गरिन्छ। औसत स्प्रिङ बल हो:
F = ½ (० + kx) = ½ kx
कुनै वस्तुमा स्प्रिङ बलले गर्ने काम यस प्रकार छ:
W = F x = ½ kx²
विवरण: W = कार्य (एकाइहरू जुल्स), x = स्प्रिङ लम्बाइमा वृद्धि (एकाइहरू मिटर), F = स्प्रिङ बल (एकाइहरू न्यूटन)।

२. परिणामस्वरूप काम वा कुल काम (पूर्ण बलद्वारा गरिएको काम)
यदि कुनै वस्तुको विस्थापनको क्रममा त्यसमा एउटा मात्र बल काम गरिरहेको छ भने, कुल बलले गरेको काम त्यो बलले गरेको काम बराबर हुन्छ। उदाहरणका लागि, जब कुनै वस्तु फ्री फल्समा हुन्छ र हावा प्रतिरोधलाई बेवास्ता गरिन्छ, तब वस्तुमा काम गर्ने एक मात्र बल गुरुत्वाकर्षण हो।
W = W_{गुरुत्वाकर्षण}
यदि कुनै वस्तु चलिरहेको बेला त्यसमा धेरै बलहरू कार्य गरिरहेका छन् भने, कुल बलले गरेको काम वस्तुमा कार्य गर्ने सबै बलहरूले गरेको कामको योगफल बराबर हुन्छ।
W = W₁ + डब्ल्यू₂ + डब्ल्यू₃ + … + प_n
कुनै वस्तुमा काम गर्ने धेरै बलहरूले गर्ने काम पहिले कुल बलको परिमाण पत्ता लगाएर र त्यसपछि विस्थापनको परिमाणले गुणन गरेर पनि गणना गर्न सकिन्छ।
W = (परिणामी बल)(विस्थापन) = (परिणामी F)(हरू)

सन्दर्भ