வேலை-இயக்க ஆற்றல் கொள்கை

ஒரு பொருளின் மீது நிகர விசை செயல்பட்டால், அப்பொருள் முடுக்கத்தை (இடப்பெயர்ச்சியை) அடைகிறது. பொருள் முடுக்கத்தை அடையும்போது, அதன் வேகம் மாறுகிறது. வேறுவிதமாகக் கூறினால், நிகர விசையால் செய்யப்படும் வேலையானது, அப்பொருளின் ஆரம்ப மற்றும் இறுதி வேகத்துடன் தொடர்புடையது.

ஒரு பொருளின் மீது மாறாத நிகர விசையால் செய்யப்படும் வேலை:

W_நிகர = ΣF s

ஒரு பொருளின் மீது நிகர விசை செயல்பட்டால், அப்பொருள் முடுக்கத்திற்கு உள்ளாகும் என்று நியூட்டனின் இரண்டாம் விதி கூறுகிறது.

W_நிகர= (மா) கள்

நிகர விசை மாறிலியாக இருந்தால், பொருள் உணரும் முடுக்கமும் மாறிலியாக இருக்கும். எனவே, முடுக்கம் (a) மற்றும் இடப்பெயர்ச்சி (s) ஆகியவற்றிற்கான ஒரு சீரற்ற நேரியல் இயக்கச் சமன்பாட்டை நாம் பிரதியிடலாம்.

வேலை-இயக்க ஆற்றல் கொள்கை 1

சீரற்ற நேரியல் இயக்கச் சமன்பாட்டை வேலைச் சமன்பாட்டில் இணைக்கவும்:

வேலை-இயக்க ஆற்றல் கொள்கை 2

விளக்கம்: EK_t= இறுதி இயக்க ஆற்றல், EK_o = ஆரம்ப இயக்க ஆற்றல், m = நிறை, v_t= இறுதி வேகம், v_o = ஆரம்ப வேகம்

இந்தச் சமன்பாடு வேலை-இயக்க ஆற்றல் தேற்றத்தை உருவாக்குகிறது. வேலை-இயக்க ஆற்றல் தேற்றம், ஒரு பொருளின் மீது செயல்படும் நிகர விசையால் செய்யப்படும் நிகர வேலை, அப்பொருளின் இயக்க ஆற்றலில் ஏற்படும் மாற்றத்திற்குச் சமம் என்பதை நமக்குத் தெரிவிக்கிறது. மேலும், ஒரு பொருளை நிலையான நிலையிலிருந்து ஒரு குறிப்பிட்ட வேகத்தில் இயங்கும் நிலைக்கு முடுக்குவதற்கும், மற்றும் நேர்மாறாகவும், அப்பொருளின் இயக்க ஆற்றல் என்பது அப்பொருளின் நிகர வேலைக்குச் சமம் என்பதையும் இது நமக்குத் தெரிவிக்கிறது.

எடுத்துக்காட்டுக் கேள்வி 5: வேலை-இயக்க ஆற்றல் தேற்றம்

மேலும் காண்க கிட்டப்பார்வை

1000 கிலோகிராம் நிறையுள்ள ஒரு கார், நிலையாக உள்ள நிலையிலிருந்து நகர்கிறது. ஒரு கணத்தில், அதன் வேகம் 10 மீ/வி ஆக அதிகரிக்கிறது. காரின் இயந்திரங்களால் செய்யப்பட்ட நிகர வேலை எவ்வளவு?

தீர்வு:

அறியப்பட்டது: m = 1000 kg, v_o = ஆரம்ப வேகம் = 0 மீ/வி (முதலில், கார் ஓய்வு நிலையில் உள்ளது), v_t இறுதி வேகம் = 10 மீ/வி

தேவை : வலையமைப்பு

W_நிகர = 1⁄2 மீ (வி)_t² - வி_o²)

W_நிகர= 1⁄2 (1000)(10² - 0²) = (500)(100 – 0) = (500)(100) = 50,000 ஜூல்கள்

1. வேலை-இயக்க ஆற்றல் கொள்கை என்றால் என்ன? வேலை-இயக்க ஆற்றல் கொள்கையின்படி, ஒரு பொருளின் மீது செய்யப்படும் நிகர வேலையானது, அதன் இயக்க ஆற்றலில் ஏற்படும் மாற்றத்திற்குச் சமம். கணிதரீதியாக, $W_{n e t} = Δ K E$ , எங்கே $Δ K E$ இறுதி இயக்க ஆற்றலிலிருந்து ஆரம்ப இயக்க ஆற்றலைக் கழித்ததற்குச் சமம்.

2. ஒரு பொருளின் திசைவேக மாற்றத்திற்கும் வேலைக்கும் உள்ள தொடர்பு என்ன? ஒரு பொருளின் மீது செய்யப்படும் வேலை அதன் திசைவேகத்தை மாற்றும். குறிப்பாக, ஒரு பொருளின் மீது செய்யப்படும் நிகர வேலை அதன் இயக்க ஆற்றலில் ஏற்படும் மாற்றத்திற்குச் சமம், மேலும் இயக்க ஆற்றல் திசைவேகத்தின் வர்க்கத்துடன் தொடர்புடையது. எனவே, ஒரு பொருளின் மீது நேர்மறை நிகர வேலை செய்யப்பட்டால், அதன் திசைவேகம் (அதனால் அதன் இயக்க ஆற்றலும்) அதிகரிக்கும்.

3. ஒரு பொருளின் மீது எதிர்மறை வேலை செய்யப்படும்போது, அதன் இயக்க ஆற்றலுக்கு என்ன ஆகிறது? ஒரு பொருளின் மீது எதிர்மறை வேலை செய்யப்படும்போது, அதன் இயக்க ஆற்றல் குறைகிறது. இதன் விளைவாக, அப்பொருள் மெதுவாகச் செல்லக்கூடும்.

மேலும் காண்க குழி ஆடிகளுக்கான கதிர் வரைபடங்கள்

4. வேலை-இயக்க ஆற்றல் கொள்கைக்கும் நியூட்டனின் இரண்டாம் விதிக்கும் உள்ள தொடர்பு என்ன? நியூட்டனின் இரண்டாம் விதி, ஒரு விசை ஒரு பொருளின் இயக்கத்தை எவ்வாறு பாதிக்கிறது என்பதை விவரிக்கிறது. அதேசமயம், வேலை-இயக்க ஆற்றல் கொள்கையானது, அந்த விசையால் செய்யப்படும் வேலையை இயக்க ஆற்றலில் ஏற்படும் மாற்றத்துடன் தொடர்புபடுத்துகிறது. விசைகள் ஒரு பொருளின் இயக்க மற்றும் ஆற்றல் நிலைகளை மாற்றும் என்ற கருத்தின் மூலம் இவ்விரு கோட்பாடுகளும் இணைக்கப்பட்டுள்ளன.

5. ஒரு பொருளின் இயக்க ஆற்றல் எதிர்மறையாக இருக்க முடியுமா? இல்லை, இயக்க ஆற்றல் எப்போதும் எதிர்மறையாக இருக்காது. அது சூத்திரத்தால் கொடுக்கப்படுகிறது. $K E = 1 / 2 m v^{2}$ இதில் m என்பது நிறை மற்றும் v என்பது திசைவேகம். நிறை மற்றும் திசைவேகத்தின் வர்க்கம் ஆகிய இரண்டும் நேர்மறையாக இருப்பதால், இயக்க ஆற்றலும் நேர்மறையாக அல்லது பூஜ்ஜியமாக இருக்கும்.

6. வட்டப் பாதையில் நகரும் ஒரு பொருளுக்கு வேலை-இயக்க ஆற்றல் கொள்கை எவ்வாறு பொருந்துகிறது? மாறாத வேகத்தில் வட்டப் பாதையில் செல்லும் ஒரு பொருளுக்கு, அதன் வேகம் மாறாமல் இருப்பதால், அதன் இயக்க ஆற்றல் மாறாமல் இருக்கும். இருப்பினும், அதன் திசைவேகத்தின் திசை தொடர்ந்து மாறுகிறது. ஒருவேளை, அந்தப் பொருளின் மீது மையநோக்கு விசைகள் (இழுவிசை அல்லது புவியீர்ப்பு விசை போன்றவை) மட்டுமே செயல்பட்டால், அவை இயக்கத்தின் திசைக்குச் செங்குத்தாகச் செயல்படுவதால், அந்த விசைகளால் செய்யப்படும் வேலை சுழியாகும். எனவே, நிகர வேலை எதுவும் செய்யப்படுவதில்லை, மேலும் இயக்க ஆற்றலிலும் எந்த மாற்றமும் ஏற்படுவதில்லை.

7. புற விசைகள் இல்லாத நிலையில், ஒரு பொருளின் இயக்க ஆற்றல் எவ்வாறு மாறுகிறது? புற விசைகள் இல்லாத நிலையில், பொருளின் மீது எந்த வேலையும் செய்யப்படுவதில்லை. அதாவது, அதன் இயக்க ஆற்றல் மாறாமல் இருக்கும். இது ஆற்றல் அழிவின்மை விதியின் ஓர் வெளிப்பாடாகும்.

மேலும் காண்க கண்ணாடிப் பிரதிபலிப்பு மற்றும் பரவல் பிரதிபலிப்பு

8. ஒரு பொருளின் மீது செய்யப்பட்ட நிகர வேலை பூஜ்ஜியம் என்றால் அதன் பொருள் என்ன? ஒரு பொருளின் மீது செய்யப்பட்ட நிகர வேலை சுழியாக இருக்கும்போது, அதன் இயக்க ஆற்றல் மாறவில்லை என்று பொருள். அந்தப் பொருள் தொடர்ந்து நகர்ந்து கொண்டிருக்கலாம், ஆனால் அதன் வேகம் மாறாமல் இருக்கும்.

9. ஒரு பொருளின் மீது எந்த வேலையும் செய்யப்படாவிட்டாலும், அதற்கு இயக்க ஆற்றல் இருக்க முடியுமா? ஆம், ஒரு குறிப்பிட்ட கால அளவில், ஒரு பொருளின் மீது எந்த வேலையும் செய்யப்படாமலேயே அதற்கு இயக்க ஆற்றல் இருக்க முடியும். எடுத்துக்காட்டாக, ஈர்ப்பு விசைக்குட்பட்ட பொருட்களிலிருந்து வெகு தொலைவில், விண்வெளியில் ஏற்கனவே இயக்கத்தில் உள்ள ஒரு பொருளின் மீது எந்த வெளிப்புற விசைகளும் செயல்படாவிட்டாலும், அது தனது இயக்க ஆற்றலைத் தக்கவைத்துக்கொண்டு ஒரு சீரான திசைவேகத்தில் தொடர்ந்து நகரும்.

10. மரபுசாரா விசைகளால் செய்யப்படும் வேலை, ஒரு பொருளின் இயக்க ஆற்றலை எவ்வாறு பாதிக்கிறது? மரபுசாரா விசைகளால் செய்யப்படும் வேலையானது, ஒரு பொருளின் இயக்கத்தைப் பொறுத்து அந்த விசையின் திசை மற்றும் அளவைப் பொறுத்து, அப்பொருளின் இயக்க ஆற்றலை அதிகரிக்கவோ அல்லது குறைக்கவோ செய்யும். எடுத்துக்காட்டாக, ஒரு மரபுசாரா விசையான உராய்வு, பொதுவாக எதிர்மறை வேலையைச் செய்கிறது, அதன் மூலம் ஒரு பொருளின் இயக்க ஆற்றலைக் குறைக்கிறது.