हर कोई समझता है कि काम एक व्यक्ति की एक तरह की सामाजिक गतिविधि है जिसे उसे अपना अस्तित्व सुनिश्चित करने की आवश्यकता है। हालांकि, भौतिकी में भी एक ऐसी ही अवधारणा है जिसका पूरी तरह से अलग अर्थ है। भौतिकी में क्या काम है, इसका जवाब इस लेख में दिया जाएगा।
भौतिक मात्रा के रूप में कार्य करें
भौतिकी में क्या कार्य है, इस प्रश्न का उत्तर देते हुए स्पष्ट किया जाना चाहिए कि यह वह ऊर्जा है जो किसी भी क्रिया को करने में खर्च होती है। उदाहरण के लिए, एक व्यक्ति भार को एक स्थान से दूसरे स्थान पर स्थानांतरित करता है, जबकि वह घर्षण बलों के विरुद्ध कार्य करता है। यदि यह व्यक्ति भार उठाना शुरू कर देता है, तो उसका कार्य ग्रह के गुरुत्वाकर्षण बल पर काबू पाने के उद्देश्य से होगा। एक अन्य उदाहरण: पिस्टन के नीचे की गैस, गर्म होने के परिणामस्वरूप, अपना आयतन बढ़ाना शुरू कर देती है, ऐसे में यह कहा जाता है कि यह कुछ काम करती है।
उपरोक्त सभी मामलों में, एक सामान्य विशेषता है: कार्य शून्य से तभी भिन्न होता है जब वस्तुओं या उनके भागों की किसी प्रकार की यांत्रिक गति होती है(भार के साथ कार्यकर्ता की आवाजाही, गैस का विस्तार)।
इस प्रकार, कार्य किसी दिए गए शरीर के लिए ऊर्जा को एक अवस्था से दूसरी अवस्था में स्थानांतरित करने की प्रक्रिया है, जिसके परिणामस्वरूप यह शरीर अंतरिक्ष में स्थिति बदलता है।
कार्य सूत्र
अब आइए दिखाते हैं कि अध्ययन के तहत मूल्य की मात्रात्मक गणना कैसे करें। विभिन्न राज्यों के बीच ऊर्जा का स्थानांतरण तभी संभव है जब कुछ बल मौजूद हों। यह मानव हाथों और पैरों का शारीरिक प्रयास, मशीनों का बल, बनाया गया दबाव, जो आसानी से बल में परिवर्तित हो जाता है, सिलेंडर में ईंधन के दहन की स्थिति में, विद्युत मोटर के विद्युत चुम्बकीय प्रेरण का बल, और इसी तरह।
निम्नलिखित सूत्र इस प्रश्न का उत्तर देगा कि भौतिकी में नौकरी कैसे प्राप्त करें:
ए=(एफ¯एल¯)
कार्य A एक अदिश राशि है, जबकि बल F¯ और विस्थापन l¯ सदिश राशि हैं। यही कारण है कि ए की गणना करने का सूत्र यह दिखाने के लिए कोष्ठक का उपयोग करता है कि हम वैक्टर के स्केलर उत्पाद के बारे में बात कर रहे हैं। अदिश रूप में, उपरोक्त व्यंजक को निम्न प्रकार से फिर से लिखा जा सकता है:
ए=एफएलक्योंकि (φ)
यहाँ बल सदिश F¯ और विस्थापन l¯ के बीच का कोण है।
चूंकि विस्थापन मीटर में मापा जाता है और बल न्यूटन में होता है, कार्य की इकाई न्यूटन प्रति मीटर (Nm) होती है। SI इकाई का अपना नाम जूल (J) है। यह पता चला है कि 1 J का कार्य 1 N के बल से मेल खाता है, जो विस्थापन की दिशा में कार्य करते हुए, शरीर को किसके द्वारा स्थानांतरित करता है1 मीटर।
गैस का काम
हमने इस सवाल का विश्लेषण किया कि भौतिकी में यांत्रिक कार्य क्या है, और एक सूत्र दिया जिसके द्वारा इसकी गणना की जा सकती है। गैसों के विस्तार के मामले में, हालांकि, एक अलग अभिव्यक्ति का उपयोग किया जाता है।
मान लें कि हमारे पास एक गैस सिस्टम है जो वॉल्यूम V1 भरता है और दबाव P में है। सिस्टम पर कुछ बाहरी या आंतरिक प्रभाव के परिणामस्वरूप इसकी मात्रा को बदलने दें और V2 के बराबर हो गया। तब गैस A का कार्य निम्न सूत्र द्वारा ज्ञात किया जा सकता है:
ए=∫वी(पी(वी)डीवी)
यदि आप P(V) फ़ंक्शन को P-V अक्षों में प्लॉट करते हैं, तो वक्र के नीचे का क्षेत्र संख्यात्मक रूप से A के बराबर होगा।
एक आदर्श गैस के लिए एक समदाब रेखीय प्रक्रिया (P=const) के मामले में, भौतिकी में काम कैसे खोजा जाए, इस प्रश्न का उत्तर निम्नलिखित सरल अभिव्यक्ति होगी:
ए=पी(वी2-वी1)
अगर थर्मोडायनामिक प्रक्रिया के परिणामस्वरूप गैस का आयतन नहीं बदलता है, तो इसका कार्य शून्य के बराबर होगा। यदि V2>V1, तो गैस सकारात्मक कार्य करती है यदि V1>V 2, फिर नकारात्मक।
बल के क्षण का कार्य
बल का क्षण एक भौतिक मात्रा है, जिसे निम्न सूत्र द्वारा व्यक्त किया जाता है:
एम=[एफ¯आर¯]
अर्थात्, M, बल F के सदिश गुणनफल और घूर्णन अक्ष के परितः त्रिज्या सदिश r के बराबर है। बल का क्षण Nm. में व्यक्त किया जाता है
भौतिकी में बल के क्षण का क्या कार्य है? इस प्रश्न के लिएनिम्नलिखित सूत्र उत्तर देगा:
ए=एमθ
इस समानता का अर्थ है कि यदि क्षण M, निकाय पर कार्य करते हुए, इसे अक्ष के चारों ओर θ कोण से घुमाता है, तो यह A कार्य करता है। कार्य प्राप्त करने के लिए यहां कोण को रेडियन में व्यक्त किया जाना चाहिए जूल में।
बल के क्षण के कार्य की गणना उन सभी यांत्रिक प्रणालियों में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है जहां रोटेशन होता है, जैसे कि पहिए, गियर, शाफ्ट आदि।
गुरुत्वाकर्षण का कार्य
यह जानने के बाद कि भौतिकी में क्या कार्य है, आइए गुरुत्वाकर्षण बल के लिए इस मान की गणना करें। मान लीजिए m द्रव्यमान का एक पिंड h ऊँचाई से गिरता है। चूँकि गुरुत्वाकर्षण F लंबवत नीचे की ओर कार्य करता है, यह सकारात्मक कार्य करता है। यह निम्न सूत्र द्वारा निर्धारित किया जाता है:
ए=एमजीएच, जहां एफ=एमजी
ए के मान के लिए प्राप्त सूत्र में कई गुरुत्वाकर्षण बल के क्षेत्र में किसी पिंड की स्थितिज ऊर्जा के लिए व्यंजक देख सकते हैं। पिंड के गिरने के दौरान गुरुत्वाकर्षण शरीर की स्थितिज ऊर्जा को उसकी गति की गतिज ऊर्जा में स्थानांतरित करने का कार्य करता है।
