- यांत्रिक कार्य क्या है?
- यांत्रिक कार्य के लक्षण
- यांत्रिक कार्य सूत्र
- यांत्रिक कार्य के प्रकार
- यांत्रिक कार्य के उदाहरण
हम बताते हैं कि भौतिकी में यांत्रिक कार्य क्या है, इसकी विशेषताएं और इसकी गणना करने का सूत्र। इसके अलावा, किस प्रकार मौजूद हैं और उदाहरण।
यांत्रिक कार्य क्या है?
में शारीरिक, और अधिक विशेष रूप से में शाखा की यांत्रिकी, यांत्रिक कार्य से अभिप्राय है (या बस काम) a . की कार्रवाई के लिए ताकत आराम पर एक शरीर पर गति, ताकि a . का उत्पादन किया जा सके विस्थापन शरीर में के समानुपाती ऊर्जा उस बल में निवेश किया जो इसे स्थानांतरित करता है। दूसरे शब्दों में, यांत्रिक कार्य किसी पिंड पर कार्य करने वाले बल द्वारा स्थानांतरित ऊर्जा की मात्रा है।
यांत्रिक कार्य है आकार अदिश, जिसे आमतौर पर में मापा जाता है अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली (एसआई) जूल या जूल (जे) के माध्यम से और अक्षर डब्ल्यू द्वारा दर्शाया गया है (अंग्रेजी से काम, "काम किया")। इसके अलावा, हम अक्सर सकारात्मक या नकारात्मक कार्य के बारे में बात करते हैं जो इस बात पर निर्भर करता है कि बल वस्तु को ऊर्जा स्थानांतरित करता है (सकारात्मक कार्य) या घटाता है (नकारात्मक कार्य)। इस प्रकार, उदाहरण के लिए, जो कोई गेंद फेंकता है वह सकारात्मक कार्य करता है, जबकि जो इसे पकड़ता है वह नकारात्मक कार्य करता है।
यांत्रिक कार्य के लक्षण
यांत्रिक कार्य की विशेषता है:
- यह एक अदिश परिमाण है, जिसे जूल द्वारा मापा जाता है (अर्थात किलोग्राम प्रति वर्ग मीटर को दूसरे वर्ग से विभाजित किया जाता है) और इसे W अक्षर से दर्शाया जाता है।
- यह सीधे उस बल पर निर्भर करता है जो इसका कारण बनता है, ताकि किसी पिंड पर यांत्रिक कार्य होने के लिए, एक निश्चित पथ के साथ उस पर एक यांत्रिक बल लगाया जाना चाहिए।
- वर्तमान भाषा में, "काम" शब्द का प्रयोग उस यांत्रिक गतिविधि को परिभाषित करने के लिए किया जाता है जिसका प्रदर्शन ऊर्जा की मात्रा का उपभोग करता है।
- का स्थानांतरण गर्मी (कैलोरी ऊर्जा) को कार्य का एक रूप नहीं माना जाता है, भले ही इसमें ऊर्जा का हस्तांतरण शामिल हो।
यांत्रिक कार्य सूत्र
किसी बल द्वारा गतिमान पिंड के कार्य की गणना करने का सबसे सरल सूत्र आमतौर पर निम्नलिखित है:
डब्ल्यू = एफ एक्स डी
जहां डब्ल्यू किया गया कार्य है, एफ शरीर पर कार्य करने वाला बल है, और डी शरीर द्वारा किए गए विस्थापन की दूरी है।
हालांकि, बल और दूरी को आमतौर पर वेक्टर परिमाण माना जाता है, जिसके लिए अंतरिक्ष में एक निश्चित अभिविन्यास की आवश्यकता होती है। इस प्रकार, इस तरह के अभिविन्यास को शामिल करने के लिए उपरोक्त सूत्र में सुधार किया जा सकता है:
डब्ल्यू = एफ एक्स डी एक्स cos𝛂
जहां अल्फा (cos𝛂) की कोज्या उस दिशा के बीच के कोण को निर्धारित करती है जिसमें बल लगाया जाता है और जिस दिशा में वस्तु चलती है।
यांत्रिक कार्य के प्रकार
यांत्रिक कार्य तीन प्रकार के हो सकते हैं, यह इस पर निर्भर करता है कि यह गतिमान पिंड में ऊर्जा के स्तर को जोड़ता है, घटाता है या बनाए रखता है। इस प्रकार, हम इस बारे में बात कर सकते हैं:
- सकारात्मक कार्य (डब्ल्यू > 0) । यह तब होता है जब बल वस्तु में ऊर्जा का योगदान करता है, उसी दिशा में विस्थापन उत्पन्न करता है जिसमें बल लगाया गया था। इसका एक उदाहरण एक गोल्फ खिलाड़ी होगा जो क्लब के साथ गेंद को हिट करता है और इसे कई मीटर उड़ता है, या बेसबॉल खिलाड़ी जो गति में गेंद को हिट करता है, उसके प्रक्षेपवक्र को संशोधित करता है।
- शून्य कार्य (डब्ल्यू = 0)। यह तब होता है जब लगाया गया बल वस्तु में कोई विस्थापन उत्पन्न नहीं करता है, भले ही वह प्रक्रिया में ऊर्जा की खपत कर रहा हो। इसका एक उदाहरण एक व्यक्ति होगा जो फर्नीचर के एक बहुत भारी टुकड़े को एक इंच भी हिलाए बिना धक्का देता है।
- नकारात्मक कार्य (डब्ल्यू <0)।यह तब होता है जब लागू बल वस्तु से ऊर्जा को घटाता है, उस गति का विरोध करता है जो वस्तु पहले ही ला चुकी है या अपने विस्थापन को कम कर रही है। इसका एक उदाहरण एक बेसबॉल खिलाड़ी होगा जो दूसरे द्वारा फेंकी गई गेंद को पकड़ता है, उसे अपने प्रक्षेपवक्र को जारी रखने से रोकता है; या एक व्यक्ति जो किसी पहाड़ी से नीचे गिरने वाली वस्तु के सामने खड़ा हो और, हालांकि इसे पूरी तरह से रोकने में असमर्थ है, लेकिन इसके गिरने को धीमा करने का प्रबंधन करता है।
यांत्रिक कार्य के उदाहरण
यांत्रिक कार्य के कुछ उदाहरण हैं:
- एक फ़ुटबॉल खेल में, रेफरी पेनल्टी लेता है और लियोनेल मेस्सी 500N के बल के साथ गेंद को गोल की ओर किक करता है, जिससे वह जमीन को छुए बिना लगभग 15 मीटर आगे बढ़ जाता है। उस गोल को हासिल करने में आपने कितना काम किया?
उत्तर: सूत्र W = F x d को लागू करने पर, हमारे पास यह है कि मेस्सी ने 500N x 15m का कार्य किया, अर्थात 7500 J के बराबर कार्य किया।
- एक ट्रेन पूरी गति से दक्षिण की ओर जाती है, पटरियों पर फंसी कार की ओर बढ़ रही है। एक सुपरहीरो, खतरे को महसूस करते हुए, लोकोमोटिव के सामने खड़े होने और उसकी प्रगति को रोकने का फैसला करता है। यह मानते हुए कि ट्रेन अपने साथ 20,000 N का बल लाती है, कि सुपरहीरो अजेय है, और लोकोमोटिव फंसी हुई कार से 700 मीटर की दूरी पर है, इसे रोकने के लिए सुपरहीरो को कितना काम करना पड़ता है?
उत्तर: चूंकि लोकोमोटिव को विपरीत दिशा में कम से कम 20,000 N की ब्रेकिंग की आवश्यकता होती है, और सुपरहीरो लोकोमोटिव और फंसी हुई कार के बीच कम से कम 2 मीटर का अंतर छोड़ना चाहता है, हम जानते हैं कि उसे 20,000 N x के बराबर काम करना होगा। 698 मीटर, यानी 13,960,000 जे का एक नकारात्मक कार्य।