कार्य तथा ऊर्जा

भौतिकी में, कार्य और ऊर्जा निकट से संबंधित अवधारणाएँ हैं जो हमें यह समझने में मदद करती हैं कि चीजें कैसे चलती हैं और बदलती हैं।

कार्य

सरल शब्दों में, कार्य तब होता है जब किसी वस्तु पर बल लगाया जाता है और उसे उस बल की दिशा में गति करने का कारण बनता है। कार्य करने के लिए, वस्तु का विस्थापन (या संचलन) उसी दिशा में होना चाहिए जिस दिशा में बल लगाया गया है।

गणितीय समीकरण के रूप में

किसी वस्तु पर किए गए कार्य की मात्रा की गणना,उस वस्तु पर लगाए गए बल को, उसके द्वारा तय की गई दूरी से गुणा करके की जाती है। इसस प्रकार समीकरण रूप में कार्य ($W$)

$W=F\cdot d\cdot cos\theta$

द्वारा दिया जाता सकता है।

जहाँ:

•    $W$ कार्य का प्रतिनिधित्व करता है (जूल, $J$ में मापा जाता है)।
•    $F$ लगाए गए बल के परिमाण का प्रतिनिधित्व करता है (न्यूटन, $N$ में मापा जाता है)।
•    $d$ वस्तु के विस्थापन का प्रतिनिधित्व करता है (मीटर, $m$ में मापा जाता है)।
•    $\theta$ लगाए गए बल की दिशा और विस्थापन की दिशा के बीच के कोण का प्रतिनिधित्व करता है।

उदाहरण के लिए

यदि एक बॉक्स को,10 न्यूटन के बल के साथ, बल को गति की दिशा में,5 मीटर की दूरी के लिए, धक्का देते हैं, तो बॉक्स पर किया गया कार्य 50 जूल होता है।

ऊर्जा

ऊर्जा कार्य करने या परिवर्तन करने की क्षमता है। यह विभिन्न रूपों में मौजूद है, जैसे गतिज ऊर्जा,  स्थितिज ऊर्जा और तापीय ऊर्जा।

गतिज ऊर्जा

किसी वस्तु में उसकी गति के कारण निहित ऊर्जा है। गतिज ऊर्जा ($K.E.$) का सूत्र है:

$K.E.=1/2\cdot m\cdot v^{2}$

जहाँ:

•   $K.E.$ गतिज ऊर्जा का प्रतिनिधित्व करता है (जूल, $J$ में मापा जाता है)।
•   $m$ वस्तु के द्रव्यमान का प्रतिनिधित्व करता है (किलोग्राम, $kg$ में मापा जाता है)।
•    $v$ वस्तु के वेग (गति) का प्रतिनिधित्व करता है (मीटर प्रति सेकंड, $m/s$ में मापा जाता है)।

स्थितिज ऊर्जा

किसी वस्तु में उसकी स्थिति या स्थिति के कारण संग्रहीत ऊर्जा है। स्थितिज ऊर्जा ($P.E.$) के विभिन्न प्रकार होते हैं, जैसे कि गुरुत्वीय स्थितिज ऊर्जा और प्रत्यास्थ, स्थितिज ऊर्जा की श्रेणी में आते हैं।

गुरुत्वीय स्थितिज ऊर्जा का सूत्र है:

$P.E.=m\cdot g\cdot h$

जहाँ:

• $P.E.$ गुरुत्वाकर्षण संभावित ऊर्जा (जूल, $J$ में मापा जाता है) का प्रतिनिधित्व करता है।
•   $m$ वस्तु के द्रव्यमान का प्रतिनिधित्व करता है (किलोग्राम,$kg$ में मापा जाता है)।
•    $g$ गुरुत्वाकर्षण के कारण त्वरण का प्रतिनिधित्व करता है (लगभग $9.8m/s^{2}$)।
•    $h$ वस्तु की ऊंचाई या ऊर्ध्वाधर स्थिति का प्रतिनिधित्व करता है (मीटर, $m$ में मापा जाता है)।

ऊर्जा को एक रूप से दूसरे रूप में रूपांतरित किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, जब आप किसी वस्तु को उठाते हैं, तो आप गुरुत्वाकर्षण बल के विरुद्ध कार्य करते हैं और उसकी स्थितिज ऊर्जा में वृद्धि करते हैं। जब वस्तु वापस नीचे गिरती है, तो इसकी स्थितिज ऊर्जा, गतिज ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है।

ऊर्जा के संरक्षण का सिद्धांत

यह सिद्धांत, ये कहता है कि ऊर्जा को न तो बनाया जा सकता है और न ही नष्ट किया जा सकता है, लेकिन इसे एक रूप से दूसरे रूप में स्थानांतरित या रूपांतरित किया जा सकता है। यह सिद्धांत हमें विभिन्न परिघटनाओं का विश्लेषण करने और यह समझने की अनुमति देता है कि विभिन्न प्रक्रियाओं के दौरान ऊर्जा का संरक्षण कैसे किया जाता है।

संक्षेप में

कार्य ऊर्जा का स्थानांतरण है जो तब होता है जब एक बल लगाया जाता है और एक वस्तु चलती है, जबकि ऊर्जा कार्य करने या परिवर्तन का कारण बनती है, जो इसके संदर्भ के आधार पर विभिन्न रूपों में विद्यमान रहती है।