இயற்பியல் வணிகம்

ஒரு புத்தகத்தை மேசையின் மீது அது நகரும் வரை தள்ளினால், நீங்கள் அந்தப் புத்தகத்தின் மீது வேலை செய்கிறீர்கள். புவியீர்ப்பு விசையால் ஒரு பொருள் பூமியின் மேற்பரப்பில் விழும்போது, ​​புவியீர்ப்பு விசை அந்தப் பொருளின் மீது வேலை செய்கிறது. இதற்கு நேர்மாறாக, நீங்கள் வியர்வையில் நனையும் வரை உங்கள் முழு பலத்துடன் ஒரு பொருளைத் தள்ளினாலும், அந்தப் பொருள் நகரவில்லை என்றால், நீங்கள் அந்தப் பொருளின் மீது வேலை செய்யவில்லை. அன்றாட வாழ்வில், ஒரு பொருளைத் தள்ளுவதன் மூலம் நீங்கள் வேலை அல்லது கடின உழைப்பு செய்ததாகக் கூறப்படுகிறது, ஆனால் இயற்பியலின்படி, நீங்கள் அந்தப் பொருளின் மீது வேலை செய்யவில்லை, ஏனெனில் அந்தப் பொருள் இடப்பெயர்ச்சிக்கு உள்ளாவதில்லை (பொருள் தன் இடத்தை மாற்றிக்கொள்வதில்லை).

ஒரு வேலையை , மாறாத விசை (விசையின் அளவும் திசையும் எப்போதும் ஒரே மாதிரியாக இருக்கும்) அல்லது மாறும் விசை (விசையின் அளவும் திசையும் மாறும்) மூலம் செய்ய முடியும். மாறாத அளவும் திசையும் கொண்ட விசைக்கு ஓர் எடுத்துக்காட்டு, பூமியின் மேற்பரப்பிற்கு அருகில் உள்ள ஒரு பொருளின் மீது செயல்படும் புவியீர்ப்பு விசை ஆகும். மாறும் அளவும் திசையும் கொண்ட விசைக்கு ஓர் எடுத்துக்காட்டு, ஒரு சுருள்வில்லின் விசை ஆகும். நீங்கள் ஒரு சுருள்வில்லை நீட்டும்போது, ​​அதை எவ்வளவு அதிகமாக நீட்டுகிறீர்களோ, அவ்வளவு கடினமாக அதை இழுப்பீர்கள். எனவே, சுருள்வில் நீட்டப்படும்போது விசையின் அளவு மாறாமல் இருப்பதில்லை. மற்றொரு எடுத்துக்காட்டு, ஒரு ராக்கெட் விண்வெளிக்குச் செல்லும்போது, ​​அது பூமியின் மேற்பரப்பிலிருந்து எவ்வளவு தொலைவில் இருக்கிறதோ, அந்த அளவிற்கு ராக்கெட்டின் மீது செயல்படும் பூமியின் புவியீர்ப்பு விசை குறைவாக இருக்கும்.

1.1 ஒரு மாறாத விசையால் செய்யப்படும் வேலை
கணிதரீதியாக, ஒரு பொருளின் மீது ஒரு மாறாத விசையால் செய்யப்படும் வேலை என்பது அதன் பெருக்கற்பலன் ஆகும். இடப்பெயர்வு ஒரு பொருளின் இடப்பெயர்ச்சியின் திசையிலேயே அதன் மீது செயல்படும் விசை அல்லது விசையின் கூறு.

தள்ளும் விசையால் செய்யப்பட்ட வேலை (F):
W = (F)(s)(cos θ) = F s (cos 0) = F s (1) = F s
கிடைமட்ட திசையில் விசை F-இன் கூறு செய்யும் வேலை (F cos θ):
W = (F cos θ)(s)(cos 0) = (F cos θ)(s)(1) = F s cos θ
இயக்க உராய்வு விசையால் (fk) செய்யப்படும் வேலை:
W = (f_k cos θ)(s)(cos 180) = (f_k )(s)(-1) = – f_k s
செங்குத்து விசையால் செய்யப்பட்ட வேலை (நியூட்டன்):
W = (N)(s)(cos 90^o) = (N)(s)(0) = 0
புவியீர்ப்பால் செய்யப்படும் வேலை (w):
W = (w)(s)(cos 90^o) = (w)(s)(0) = 0
விளக்கம்: W = முயற்சி அல்லது வேலை (ஜூல்), s = இடப்பெயர்வு (மீட்டர்), θ = இடப்பெயர்வினால் விசை உருவாக்கும் கோணம்

முந்தைய எடுத்துக்காட்டில், செய்யப்பட்ட வேலை ஈர்ப்பு விசை (w) இன் மதிப்பு பூஜ்ஜியம், ஏனெனில் ஈர்ப்பு விசையின் திசை செங்குத்தாக உள்ளது (90° கோணத்தை உருவாக்குகிறது).^oபொருளின் இடப்பெயர்ச்சியின் திசையுடன் (இயக்கத்தின் திசை) எடையின் வேலை அமைகிறது. புவியீர்ப்பு விசையின் திசையானது இடப்பெயர்ச்சியின் திசையைப் போலவே அல்லது அதற்கு எதிராக இருந்தால், எடையால் செய்யப்படும் வேலை சுழியாக இருக்காது என்பது குறிப்பிடத்தக்கது.

படம் a-வில் தடையின்றி விழும் பொருளின் மீது புவியீர்ப்பு விசையால் செய்யப்படும் வேலை (w):
W = F s (cos θ) = wh (cos 0) = wh (1) = wh = mgh
படம் b-இல் செங்குத்தாக மேல்நோக்கி நகரும் பொருளின் மீது புவியீர்ப்பு விசையால் செய்யப்படும் வேலை (w):
W = F s (cos θ) = wh (cos 180) = wh (-1) = -wh = -mgh

விளக்கம்: w = எடை (நியூட்டன்), h = உயரம் (மீட்டர்), m = நிறை (கிலோகிராம்), g = புவியீர்ப்பு முடுக்கம் (மீட்டர்/வினாடி²)

முந்தைய விளக்கத்தின் அடிப்படையில், பின்வரும் முடிவுகளுக்கு வரலாம்:
முதலில்ஒரு பொருள் இடப்பெயர்ச்சிக்கு உள்ளாகவில்லை என்றால், அந்த இடப்பெயர்ச்சியின் மீது செயல்படும் விசை வேலை செய்யாது. s = 0 எனில் W = 0.
இரண்டாவதுவிசையானது பொருளின் இடப்பெயர்ச்சியுடன் ஒரு குறிப்பிட்ட கோணத்தை உருவாக்கினால், பொருளின் இடப்பெயர்ச்சி திசையில் உள்ள விசையின் கூறு மட்டுமே பொருளின் மீது வேலை செய்யும்.
மூன்றாவதுஒரு பொருளின் இடப்பெயர்ச்சிக்கு செங்குத்தான ஒரு விசை, அப்பொருளின் மீது எந்த வேலையையும் செய்வதில்லை. விசையானது இடப்பெயர்ச்சிக்கு செங்குத்தாக இருந்தால், உருவாகும் கோணம் 90° ஆகும்.^o. காஸ் 90^o = 0.
நான்காவதுவிசை நேர்மறையாகவோ அல்லது எதிர்மறையாகவோ இருக்கலாம். விசையானது பொருளின் இடப்பெயர்ச்சியின் அதே திசையில் இருந்தால், உருவாகும் கோணம் 0 ஆகும்.^o அப்போது விசை நேர்மறை வேலையைச் செய்கிறது, இதற்கு நேர்மாறாக, விசை இடப்பெயர்ச்சிக்கு எதிர் திசையில் இருந்தால், உருவாகும் கோணம் 180 ஆகும்.^o அப்போது அந்த விசை, பொருளின் மீது எதிர்மறை வேலையைச் செய்கிறது.
ஒரு பொருள் இடப்பெயர்ச்சி அடையும்போது, ​​அதன் மீது ஒரு மாறாத விசையால் செய்யப்படும் வேலையானது, விசை (F) மற்றும் இடப்பெயர்ச்சி (s) ஆகியவற்றின் வரைபடத்தில் நிழலிடப்பட்ட பகுதிக்குச் சமம்.
வேலையின் குறியீடு W (பெரிய எழுத்து) ஆகவும், எடையின் குறியீடு w (சிறிய எழுத்து) ஆகவும் உள்ளது. வேலையின் சர்வதேச அமைப்பு அலகு நியூட்டன் மீட்டர் (N m) ஆகும். நியூட்டன் மீட்டரின் மற்றொரு பெயர் ஜூல் (J) ஆகும், இது 19 ஆம் நூற்றாண்டின் பிரிட்டிஷ் இயற்பியலாளர் ஜேம்ஸ் பிரஸ்காட் ஜூலின் நினைவாகப் பெயரிடப்பட்டது.

1.2. மாறாத விசையினால் செய்யப்படும் வேலை
மாறும் விசைக்கு ஓர் எடுத்துக்காட்டு சுருள்வில் விசை ஆகும். சுருள்வில் விசையின் அளவு எப்போதும் மாறிக்கொண்டே இருப்பதால், ஒரு பொருளின் மீது சுருள்வில் விசை செய்யும் வேலையை, ஒரு மாறாத விசை செய்யும் வேலைக்கான சூத்திரத்தைப் பயன்படுத்தி கணக்கிட முடியாது.

சுருள்வில் நீட்டப்படும்போது, ​​அதன் நீளம் அதிகரிக்க அதிகரிக்க, தேவைப்படும் விசையும் அதிகரிக்கும். அதேபோல், இதற்கு நேர்மாறாக, அதிக அழுத்தம் கொடுக்கப்படும்போது, ​​விசை குறையக் குறைய, தேவைப்படும் விசையும் அதிகரிக்கும். சுருள்வில் அழுத்தப்பட்டாலோ அல்லது நீட்டப்பட்டாலோ, அதன் விசை 0 (x = 0) இலிருந்து அதிகபட்சம் (F = kx) வரை மாறும். எனவே, சராசரியைப் பயன்படுத்தி சுருள்வில் விசை கணக்கிடப்படுகிறது. சராசரி சுருள்வில் விசை:
F = ½ (0 + kx) = ½ kx
ஒரு பொருளின் மீது சுருள் விசையால் செய்யப்படும் வேலை:
W = F x = ½ kx²
விளக்கம்: W = வேலை (அலகுகள் ஜூல்), x = சுருள்வில்லின் நீள அதிகரிப்பு (அலகுகள் மீட்டர்), F = சுருள்வில் விசை (அலகுகள் நியூட்டன்).

2. தொகுபயன் வேலை அல்லது மொத்த வேலை (மொத்த விசையால் செய்யப்பட்ட வேலை)
ஒரு பொருளின் இடப்பெயர்ச்சியின் போது அதன் மீது ஒரே ஒரு விசை மட்டுமே செயல்பட்டால், மொத்த விசையால் செய்யப்படும் வேலையானது அந்த ஒரு விசையால் செய்யப்படும் வேலைக்குச் சமமாக இருக்கும். எடுத்துக்காட்டாக, ஒரு பொருள் தடையின்றி விழும்போது காற்று எதிர்ப்பு புறக்கணிக்கப்பட்டால், அப்பொருளின் மீது செயல்படும் ஒரே விசை புவியீர்ப்பு விசை மட்டுமே.
W= W_{ஈர்ப்பு விசை}
ஒரு பொருள் இயங்கிக்கொண்டிருக்கும்போது, ​​அதன் மீது பல விசைகள் செயல்பட்டால், மொத்த விசையால் செய்யப்படும் வேலையானது, அப்பொருளின் மீது செயல்படும் அனைத்து விசைகளாலும் செய்யப்படும் வேலைகளின் கூடுதலுக்குச் சமமாகும்.
W = W₁ + டபிள்யூ₂ + டபிள்யூ₃ + ... + வ_n
ஒரு பொருளின் மீது செயல்படும் பல விசைகளால் செய்யப்படும் வேலையை, முதலில் மொத்த விசையின் அளவைக் கண்டறிந்து, பின்னர் அதை இடப்பெயர்ச்சியின் அளவால் பெருக்குவதன் மூலமும் கணக்கிடலாம்.
W = (தொகுபயன் விசை)(இடப்பெயர்வு) = (தொகுபயன் F)(s)

குறிப்பு