பழமைவாத சக்தி மற்றும் பழமைவாதமற்ற சக்தி

பழமைவாத சக்தி மற்றும் பழமைவாதமற்ற சக்தி

1. பழமைவாத சக்தி

1.1 எடை (w)

ஒரு பொருள், அதிகபட்ச உயரத்தை அடையும் வரை செங்குத்தாக மேல்நோக்கி நகர்ந்து, பின்னர் தனது ஆரம்ப நிலையை நோக்கி கீழ்நோக்கி நகர்வதைக் கவனியுங்கள். h அளவு செங்குத்தாக மேல்நோக்கி நகரும்போது, ​​அதன் எடை இடப்பெயர்ச்சிக்கு எதிர் திசையில் இருக்கும். எனவே, அந்த எடை பொருளின் மீது எதிர்மறை வேலையைச் செய்கிறது. 

W = wh (cos 180 ^o ) = – wh = – mgh

அதிகபட்ச உயரத்தை அடைந்த பிறகு, அந்தப் பொருள் h என்ற அளவு தூரம் கீழ்நோக்கித் தனது ஆரம்ப நிலையை நோக்கி நகர்கிறது. கீழ்நோக்கி நகரும்போது, ​​எடையானது இடப்பெயர்ச்சியின் திசையிலேயே இருக்கும். இடப்பெயர்ச்சியின் திசையிலேயே இருப்பதால், அந்த எடை நேர்மறை வேலையைச் செய்கிறது.

W = wh (cos 0 ^o ) = wh = mgh

பொருளின் நிறை (m), புவியீர்ப்பு முடுக்கம் (g) மற்றும் உயரம் (h) ஆகியவை சமமாக இருப்பதால், பொருள் செங்குத்தாக மேல்நோக்கி நகரத் தொடங்கி, அதன் ஆரம்ப நிலைக்குத் திரும்பும் வரை செய்யப்படும் வேலை பூஜ்ஜியமாகும்.

W = mgh – mgh = 0

1.2 சுருள் விசை

கிடைமட்ட நிலையில் வைக்கப்பட்டுள்ள ஒரு சுருள்வில்லைக் கவனியுங்கள். சுருள்வில்லின் வலது முனை இடதுபுறமாகத் தள்ளப்பட்டாலோ அல்லது அழுத்தப்பட்டாலோ, அந்தச் சுருள்வில் வலதுபுறமாக ஒரு உந்து விசையைச் செலுத்தும். ஒரு சுருள்வில்லை அழுத்துவதன் மூலம் இதை நீங்கள் நிரூபிக்கலாம். உதாரணமாக, அதன் வலது முனையில் ஒரு பொருளை வைத்து, பின்னர் அப்பொருளை இடதுபுறமாக அழுத்தவும். சுருள்வில் Δx அளவு விலகிய பிறகு, உங்கள் கையை அந்தப் பொருளிலிருந்தும் சுருள்வில்லிலிருந்தும் அகற்றவும். கை சுருள்வில்லுடன் தொடர்பில் இல்லாதபோது, ​​சுருள்வில் அந்தப் பொருளை மீண்டும் வலதுபுறமாகத் தள்ளும்.

பொருள் இடதுபுறமாக நகரும்போது, ​​அதன் இயக்கம் மற்றும் இடப்பெயர்ச்சியின் திசையானது, சுருள்வில்லின் விசையின் திசைக்கு எதிர் திசையில் இருக்கும். திசைகள் ஒன்றுக்கொன்று எதிராக இருப்பதால், சுருள்வில்லின் விசை எதிர்மறை வேலையைச் செய்கிறது.

W = – ½ k (Δx) ²

பொருள் வலப்புறம் நகரும்போது, ​​அதன் இயக்கம் மற்றும் இடப்பெயர்ச்சியின் திசையானது சுருள்வில்லின் விசையின் திசையைப் போலவே இருக்கும். திசைகள் சமமாக இருப்பதால், சுருள்வில்லின் விசை நேர்மறை வேலையைச் செய்கிறது.

W = ½ k (Δx) ²

பயன்படுத்தப்படும் சுருள்வில் ஒன்றுதான், அதனால் சுருள்வில்லின் மாறிலி (k) ஒரே மாதிரியாக இருக்கும். சுருள்வில்லின் விலகலும் (Δx) ஒரே மாதிரியாக இருக்கும்.

எனவே, ஒரு பொருள் Δx அளவு இடதுபுறமாக நகரத் தொடங்கி, பின்னர் Δx பூஜ்ஜியமாகும் போது வலதுபுறமாகத் திரும்ப நகரும்போது, ​​அந்த வேலை அதன் எடையால் செய்யப்படுகிறது.

W = ½ k (Δx) ² – ½ k (Δx) ² = 0

ஒரு பொருள் அதன் ஆரம்ப நிலையிலிருந்து நகரத் தொடங்கி, மீண்டும் அந்த நிலைக்குத் திரும்பும் வரை செய்யப்படும் வேலையானது எடை மற்றும் சுருள்விசையால் பூஜ்ஜியமாகக் கருதப்படுகிறது. ஒரு பொருள் அதன் ஆரம்ப நிலையிலிருந்து நகரத் தொடங்கி, மீண்டும் அந்த நிலைக்குத் திரும்பும் வரை செய்யப்படும் வேலையானது பூஜ்ஜியமாகக் கருதப்பட்டால், அந்த விசை காப்பு விசை என்று அழைக்கப்படுகிறது. அந்த வகையில், சுருள்விசை மற்றும் எடை ஆகியவை காப்பு விசைகளுக்கு எடுத்துக்காட்டுகள் ஆகும்.

2. பழமைவாதமற்ற படை

வலப்புறமாகத் தள்ளப்பட்டு, பின்னர் இடப்புறமாக மீண்டும் தள்ளப்படும் ஒரு பொருளைக் கவனியுங்கள். அந்தப் பொருள் வலப்புறமாக நகரும்போது அல்லது இடப்பெயர்வு அடையும்போது, ​​பொருளின் இடப்பெயர்வின் திசையானது உந்துவிசையின் (F) திசையைப் போலவேவும், இயக்க உராய்வு விசையின் (f _k ) திசைக்கு எதிராகவும் இருக்கும். இடப்பெயர்வின் அதே திசையில் இருப்பதால், உந்துவிசையானது அப்பொருளின் மீது நேர்மறை வேலையைச் செய்கிறது.

W = F s

இதற்கு மாறாக, இயக்க உராய்வு விசையானது பொருளின் மீது எதிர்மறை வேலையைச் செய்கிறது.

W = – f _k s

ஒரு பொருள் அதன் ஆரம்ப நிலையிலிருந்து நகரத் தொடங்கி, மீண்டும் அதே நிலைக்குத் திரும்பும் வரை, அப்பொருளின் மீது செயல்படும் உந்து விசை மற்றும் உராய்வு விசையால் செய்யப்படும் வேலை:

W = 2 F s

W = -2 f _k s

ஒரு பொருள் அதன் ஆரம்ப நிலையில் இருந்து நகரத் தொடங்கி, மீண்டும் அதே நிலைக்குத் திரும்பும் வரை, அந்த விசையால் செய்யப்படும் வேலை பூஜ்ஜியத்திற்குச் சமமாக இல்லை என்றால், அந்த விசை பழமைசாரா விசை எனப்படும். அந்த வகையில், உந்து விசை மற்றும் இயக்க உராய்வு விசை ஆகியவை பழமைசாரா விசைகளுக்கு எடுத்துக்காட்டுகள் ஆகும்.

1. நிலைக்காப்பு விசை என்றால் என்ன? நிலைக்காப்பு விசை என்பது, இரண்டு புள்ளிகளுக்கு இடையில் ஒரு பொருளை நகர்த்துவதற்குச் செய்யப்படும் வேலையானது, அது பயணிக்கும் பாதையைச் சார்ந்து இருக்காத ஒரு விசையாகும். புவியீர்ப்பு விசை மற்றும் நிலைமின்னியல் விசை ஆகியவை நிலைக்காப்பு விசைகளுக்கு எடுத்துக்காட்டுகள் ஆகும்.

2. ஒரு நிலைமாறா விசையால் செய்யப்படும் வேலைக்கும் நிலை ஆற்றலுக்கும் என்ன தொடர்பு? புள்ளி A-இலிருந்து புள்ளி B-க்கு நகரும் ஒரு பொருளின் மீது ஒரு நிலைமாறா விசையால் செய்யப்படும் வேலையானது, அந்த இரண்டு புள்ளிகளுக்கும் இடையே உள்ள நிலை ஆற்றலில் ஏற்படும் எதிர்மறை மாற்றத்திற்கு (∆U) சமம்: $W=-∆U.$ இதன் பொருள், ஒரு பொருள் நிலை ஆற்றலைப் பெற்றால், நிலைமாறா விசையால் செய்யப்படும் வேலை எதிர்மறையாக இருக்கும், மற்றும் நேர்மாறாகவும் இருக்கும்.

3. மரபுசாரா விசை என்றால் என்ன? மரபுசாரா விசை என்பது, இரண்டு புள்ளிகளுக்கு இடையில் ஒரு பொருளை நகர்த்துவதற்குச் செய்யப்படும் வேலையானது, அது பயணிக்கும் பாதையைச் சார்ந்து இருக்கும் ஒரு விசையாகும். உராய்வு விசை மற்றும் காற்றுத் தடை ஆகியவை மரபுசாரா விசைகளுக்கான பொதுவான எடுத்துக்காட்டுகள் ஆகும்.

4. ஒரு மரபுசாரா விசை ஒரு அமைப்பின் இயந்திர ஆற்றலை எவ்வாறு பாதிக்கிறது? ஒரு மரபுசாரா விசை, ஒரு அமைப்பின் மொத்த இயந்திர ஆற்றலை (இயக்க மற்றும் நிலை ஆற்றல்களின் கூட்டுத்தொகை) மாற்றக்கூடும். ஏனெனில், ஒரு மரபுசாரா விசையால் செய்யப்படும் வேலை நிலை ஆற்றலாகச் சேமிக்கப்படுவதில்லை, மாறாக அது பொதுவாக வெப்பம் போன்ற பிற ஆற்றல் வடிவங்களாக மாற்றப்படுகிறது.

5. ஒரு மூடிய-சுற்றுப் பாதையைப் பயன்படுத்தி, ஒரு விசை காப்பு விசையா அல்லது காப்பு அல்லாத விசையா என்பதை எவ்வாறு கண்டறிவது? ஒரு காப்பு விசையைப் பொறுத்தவரை, ஒரு பொருள் ஒரு முழுமையான மூடிய-சுற்றுப் பாதையைக் கடந்த பிறகு அதன் மீது செய்யப்படும் நிகர வேலை சுழியாகும். ஒரு மூடிய சுற்றில் செய்யப்படும் நிகர வேலை சுழியாக இல்லையென்றால், அந்த விசை காப்பு அல்லாத விசையாகும்.

6. ஒரு விசை நிலைக்காப்பு விசையா என்பதைத் தீர்மானிப்பதில், விசைப் புலத்தின் சுருள் என்ன பங்கு வகிக்கிறது? ஒரு விசைப் புலத்தின் சுருள், வெளியில் எல்லா இடங்களிலும் சுழியாக இருந்தால், அந்த விசை நிலைக்காப்பு விசையாகும். சுருள் சுழியாக இல்லாவிட்டால், அந்த விசை நிலைக்காப்பு அல்லாத விசையாகும்.

7. ஈர்ப்பு நிலை ஆற்றல், நிலைக்காப்பு விசைகளுடன் எவ்வாறு தொடர்புடையது? ஈர்ப்பு விசையின் நிலைக்காப்புத் தன்மையால் ஈர்ப்பு நிலை ஆற்றல் உருவாகிறது. ஒரு ஈர்ப்புப் புலத்தில் உயரம் அதிகரிப்பது, ஈர்ப்பு நிலை ஆற்றலை அதிகரிக்க வழிவகுக்கிறது. அதேசமயம், ஈர்ப்பு விசையால் செய்யப்படும் வேலை எதிர்மறையாக இருப்பதால், ஒரு பொருள் பூமிக்கு அருகில் நகரும்போது நிலை ஆற்றல் குறைகிறது.

8. மற்ற நிலைமாறா விசைகளைப் போல உராய்வுக்கு ஏன் தொடர்புடைய நிலை ஆற்றல் இல்லை? உராய்வு ஒரு நிலைமாறா விசை அல்ல; எனவே, உராய்வினால் செய்யப்படும் வேலை நிலை ஆற்றலாகச் சேமிக்கப்படுவதில்லை. மாறாக, அது பெரும்பாலும் வெப்பம் போன்ற பிற வடிவங்களாக மாற்றப்படுகிறது, மேலும் அதனை இயந்திர ஆற்றலாக முழுமையாக மீட்டெடுக்க முடியாது.

9. ஒரு பொருள் சாய்வுத்தளத்தில் கீழ்நோக்கிச் சரியும் சூழ்நிலையில், நிலைக்காப்பு மற்றும் நிலைக்காப்பு அல்லாத விசைகள் எவ்வாறு பங்கு வகிக்கின்றன? ஒரு பொருள் சாய்வுத்தளத்தில் கீழ்நோக்கிச் சரியும்போது, ​​நிலைக்காப்பு விசையான புவியீர்ப்பு விசை, அப்பொருளின் மீது செயல்பட்டு, அதன் நிலை ஆற்றலை இயக்க ஆற்றலாக மாற்றுகிறது. பொருளுக்கும் சாய்வுத்தளத்திற்கும் இடையில் உராய்வு (ஒரு நிலைக்காப்பு அல்லாத விசை) இருந்தால், அது இயக்கத்தை எதிர்த்து, பொருளின் இயக்க ஆற்றலைக் குறைத்து, அதில் ஒரு பகுதியை வெப்பமாக மாற்றும்.

10. மரபுசாரா விசைகள் செயல்பட்டாலும் ஒரு அமைப்பின் மொத்த ஆற்றல் பாதுகாக்கப்படுமா? ஆம், ஆற்றல் பாதுகாப்பு விதியின்படி, ஒரு அமைப்பின் மொத்த ஆற்றல் (இயந்திர ஆற்றல், வெப்ப ஆற்றல் போன்ற அனைத்து வகையான ஆற்றல்களும் உட்பட) பாதுகாக்கப்படுகிறது. இருப்பினும், மரபுசாரா விசைகள் செயல்படும்போது, ​​இயந்திர ஆற்றல் (இயக்க மற்றும் நிலை ஆற்றல்களின் கூட்டுத்தொகை) பாதுகாக்கப்படாமல் போகலாம், ஏனெனில் அதன் ஒரு பகுதி வெப்பம் அல்லது ஒலி போன்ற பிற ஆற்றல் வடிவங்களாக மாற்றப்படுகிறது.