ಹಿಂದಿನ ಕೆಲವು ಅಧ್ಯಾಯಗಳಲ್ಲಿ ನಾವು ವಸ್ತುಗಳ ಚಲನೆಯನ್ನು ವಿವರಿಸುವ ವಿಧಾನಗಳು, ಚಲನೆಯ ಕಾರಣ ಮತ್ತು ಗುರುತ್ವಾಕರ್ಷಣೆಯ ಬಗ್ಗೆ ಮಾತನಾಡಿದ್ದೇವೆ. ಅನೇಕ ನೈಸರ್ಗಿಕ ವಿದ್ಯಮಾನಗಳನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಲು ಮತ್ತು ವ್ಯಾಖ್ಯಾನಿಸಲು ನಮಗೆ ಸಹಾಯ ಮಾಡುವ ಇನ್ನೊಂದು ಪರಿಕಲ್ಪನೆಯೆಂದರೆ ‘ಕೆಲಸ’. ಕೆಲಸಕ್ಕೆ ನಿಕಟವಾಗಿ ಸಂಬಂಧಿಸಿದ್ದು ಶಕ್ತಿ ಮತ್ತು ಸಾಮರ್ಥ್ಯ. ಈ ಅಧ್ಯಾಯದಲ್ಲಿ ನಾವು ಈ ಪರಿಕಲ್ಪನೆಗಳನ್ನು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡುತ್ತೇವೆ.

ಎಲ್ಲಾ ಜೀವಿಗಳಿಗೂ ಆಹಾರದ ಅಗತ್ಯವಿದೆ. ಜೀವಿಗಳು ಬದುಕಲು ಹಲವಾರು ಮೂಲಭೂತ ಚಟುವಟಿಕೆಗಳನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ. ನಾವು ಅಂತಹ ಚಟುವಟಿಕೆಗಳನ್ನು ‘ಜೀವನ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳು’ ಎಂದು ಕರೆಯುತ್ತೇವೆ. ಈ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳಿಗೆ ಶಕ್ತಿ ಆಹಾರದಿಂದ ಬರುತ್ತದೆ. ಆಟವಾಡುವುದು, ಹಾಡುವುದು, ಓದುವುದು, ಬರೆಯುವುದು, ಯೋಚಿಸುವುದು, ಜಿಗಿಯುವುದು, ಸೈಕಲ್ ಚಲಾಯಿಸುವುದು ಮತ್ತು ಓಡುವುದು ಮುಂತಾದ ಇತರ ಚಟುವಟಿಕೆಗಳಿಗೆ ನಮಗೆ ಶಕ್ತಿ ಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ. ಬಲವಾದ ಚಟುವಟಿಕೆಗಳಿಗೆ ಹೆಚ್ಚು ಶಕ್ತಿ ಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ.

ಪ್ರಾಣಿಗಳೂ ಸಹ ಚಟುವಟಿಕೆಗಳಲ್ಲಿ ತೊಡಗಿಕೊಳ್ಳುತ್ತವೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಅವು ಜಿಗಿಯಬಹುದು ಮತ್ತು ಓಡಬಹುದು. ಅವುಗಳು ಹೋರಾಡಬೇಕು, ಶತ್ರುಗಳಿಂದ ದೂರ ಸರಿಯಬೇಕು, ಆಹಾರವನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿಯಬೇಕು ಅಥವಾ ವಾಸಿಸಲು ಸುರಕ್ಷಿತ ಸ್ಥಳವನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿಯಬೇಕು. ಹಾಗೆಯೇ, ನಾವು ಕೆಲವು ಪ್ರಾಣಿಗಳನ್ನು ತೂಕಗಳನ್ನು ಎತ್ತಲು, ಸಾಮಾನುಗಳನ್ನು ಸಾಗಿಸಲು, ಬಂಡಿಗಳನ್ನು ಎಳೆಯಲು ಅಥವಾ ಹೊಲಗಳನ್ನು ಉಳಲು ನಿಯೋಜಿಸುತ್ತೇವೆ. ಇಂತಹ ಎಲ್ಲಾ ಚಟುವಟಿಕೆಗಳಿಗೆ ಶಕ್ತಿ ಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ.

ಯಂತ್ರಗಳ ಬಗ್ಗೆ ಯೋಚಿಸಿ. ನೀವು ಎದುರಿಸಿರುವ ಯಂತ್ರಗಳ ಪಟ್ಟಿ ಮಾಡಿ. ಅವುಗಳ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಣೆಗೆ ಏನು ಬೇಕು? ಕೆಲವು ಎಂಜಿನ್ಗಳಿಗೆ ಪೆಟ್ರೋಲ್ ಮತ್ತು ಡೀಸೆಲ್ ನಂತಹ ಇಂಧನ ಏಕೆ ಬೇಕು? ಜೀವಿಗಳು ಮತ್ತು ಯಂತ್ರಗಳಿಗೆ ಶಕ್ತಿ ಏಕೆ ಬೇಕು?

10.1 ಕೆಲಸ

ಕೆಲಸ ಎಂದರೇನು? ದೈನಂದಿನ ಜೀವನದಲ್ಲಿ ನಾವು ‘ಕೆಲಸ’ ಎಂಬ ಪದವನ್ನು ಬಳಸುವ ರೀತಿ ಮತ್ತು ವಿಜ್ಞಾನದಲ್ಲಿ ನಾವು ಅದನ್ನು ಬಳಸುವ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ವ್ಯತ್ಯಾಸವಿದೆ. ಈ ವಿಷಯವನ್ನು ಸ್ಪಷ್ಟಪಡಿಸಲು ಕೆಲವು ಉದಾಹರಣೆಗಳನ್ನು ಪರಿಗಣಿಸೋಣ.

10.1.1 ಕಷ್ಟಪಟ್ಟು ‘ಕೆಲಸ’ ಮಾಡಿದರೂ ‘ಕೆಲಸ’ ಹೆಚ್ಚಿಲ್ಲ!

ಕಮಲಿ ಪರೀಕ್ಷೆಗಳಿಗೆ ತಯಾರಾಗುತ್ತಿದ್ದಾಳೆ. ಅವಳು ಅಧ್ಯಯನದಲ್ಲಿ ಬಹಳಷ್ಟು ಸಮಯವನ್ನು ಕಳೆಯುತ್ತಾಳೆ. ಅವಳು ಪುಸ್ತಕಗಳನ್ನು ಓದುತ್ತಾಳೆ, ರೇಖಾಚಿತ್ರಗಳನ್ನು ಬರೆಯುತ್ತಾಳೆ, ತನ್ನ ಆಲೋಚನೆಗಳನ್ನು ಸಂಘಟಿಸುತ್ತಾಳೆ, ಪ್ರಶ್ನೆ ಪತ್ರಿಕೆಗಳನ್ನು ಸಂಗ್ರಹಿಸುತ್ತಾಳೆ, ತರಗತಿಗಳಿಗೆ ಹಾಜರಾಗುತ್ತಾಳೆ, ತನ್ನ ಸ್ನೇಹಿತರೊಂದಿಗೆ ಸಮಸ್ಯೆಗಳನ್ನು ಚರ್ಚಿಸುತ್ತಾಳೆ ಮತ್ತು ಪ್ರಯೋಗಗಳನ್ನು ನಡೆಸುತ್ತಾಳೆ. ಈ ಚಟುವಟಿಕೆಗಳ ಮೇಲೆ ಅವಳು ಬಹಳಷ್ಟು ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ವ್ಯಯಿಸುತ್ತಾಳೆ. ಸಾಮಾನ್ಯ ಭಾಷೆಯಲ್ಲಿ, ಅವಳು ‘ಕಷ್ಟಪಟ್ಟು ಕೆಲಸ ಮಾಡುತ್ತಿದ್ದಾಳೆ’. ವಿಜ್ಞಾನದ ವ್ಯಾಖ್ಯಾನದ ಪ್ರಕಾರ ನಾವು ‘ಕೆಲಸ’ವನ್ನು ನೋಡಿದರೆ, ಈ ಎಲ್ಲಾ ‘ಕಷ್ಟದ ಕೆಲಸ’ದಲ್ಲಿ ಬಹಳ ಕಡಿಮೆ ‘ಕೆಲಸ’ ಇರಬಹುದು.

ನೀವು ಒಂದು ದೊಡ್ಡ ಬಂಡೆಯನ್ನು ತಳ್ಳಲು ಕಷ್ಟಪಡುತ್ತಿದ್ದೀರಿ. ನಿಮ್ಮ ಎಲ್ಲ ಪ್ರಯತ್ನಗಳ ಹೊರತಾಗಿಯೂ ಬಂಡೆ ಚಲಿಸುವುದಿಲ್ಲ ಎಂದು ಹೇಳೋಣ. ನೀವು ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ದಣಿದಿದ್ದೀರಿ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಬಂಡೆಯ ಸ್ಥಾನಾಂತರವಾಗಿರದ ಕಾರಣ ನೀವು ಬಂಡೆಯ ಮೇಲೆ ಯಾವುದೇ ಕೆಲಸ ಮಾಡಿಲ್ಲ.

ನಿಮ್ಮ ತಲೆಯ ಮೇಲೆ ಭಾರವಾದ ಸಾಮಾನನ್ನು ಹೊತ್ತುಕೊಂಡು ನೀವು ಕೆಲವು ನಿಮಿಷಗಳ ಕಾಲ ನಿಂತಿರಿ. ನೀವು ದಣಿದಿದ್ದೀರಿ. ನೀವು ನಿಮ್ಮನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡಿದ್ದೀರಿ ಮತ್ತು ನಿಮ್ಮ ಶಕ್ತಿಯ ಸ್ವಲ್ಪ ಭಾಗವನ್ನು ವ್ಯಯಿಸಿದ್ದೀರಿ. ನೀವು ಸಾಮಾನಿನ ಮೇಲೆ ಕೆಲಸ ಮಾಡುತ್ತಿದ್ದೀರಾ? ವಿಜ್ಞಾನದಲ್ಲಿ ನಾವು ‘ಕೆಲಸ’ ಎಂಬ ಪದವನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳುವ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ, ಕೆಲಸ ಮಾಡಲಾಗಿಲ್ಲ.

ನೀವು ಮೆಟ್ಟಿಲುಗಳನ್ನು ಹತ್ತಿ ಅಲ್ಲಿಂದ ಭೂದೃಶ್ಯವನ್ನು ನೋಡಲು ಕಟ್ಟಡದ ಎರಡನೇ ಮಹಡಿಗೆ ತಲುಪುತ್ತೀರಿ. ನೀವು ಎತ್ತರದ ಮರವನ್ನೂ ಹತ್ತಬಹುದು. ವೈಜ್ಞಾನಿಕ ವ್ಯಾಖ್ಯಾನವನ್ನು ಅನ್ವಯಿಸಿದರೆ, ಈ ಚಟುವಟಿಕೆಗಳು ಬಹಳಷ್ಟು ಕೆಲಸವನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತವೆ.

ದೈನಂದಿನ ಜೀವನದಲ್ಲಿ, ನಾವು ಯಾವುದೇ ಉಪಯುಕ್ತ ಶಾರೀರಿಕ ಅಥವಾ ಮಾನಸಿಕ ಶ್ರಮವನ್ನು ಕೆಲಸವೆಂದು ಪರಿಗಣಿಸುತ್ತೇವೆ. ಮೈದಾನದಲ್ಲಿ ಆಡುವುದು, ಸ್ನೇಹಿತರೊಂದಿಗೆ ಮಾತನಾಡುವುದು, ಗೀತೆಯನ್ನು ಗುನುಗುವುದು, ಚಲನಚಿತ್ರ ನೋಡುವುದು, ಕಾರ್ಯಕ್ರಮಕ್ಕೆ ಹಾಜರಾಗುವುದು ಮುಂತಾದ ಚಟುವಟಿಕೆಗಳನ್ನು ಕೆಲವೊಮ್ಮೆ ಕೆಲಸವೆಂದು ಪರಿಗಣಿಸುವುದಿಲ್ಲ. ‘ಕೆಲಸ’ ಏನನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿದೆ ಎಂಬುದು ನಾವು ಅದನ್ನು ಹೇಗೆ ವ್ಯಾಖ್ಯಾನಿಸುತ್ತೇವೆ ಎಂಬುದರ ಮೇಲೆ ಅವಲಂಬಿತವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ವಿಜ್ಞಾನದಲ್ಲಿ ನಾವು ‘ಕೆಲಸ’ ಪದವನ್ನು ವಿಭಿನ್ನವಾಗಿ ಬಳಸುತ್ತೇವೆ ಮತ್ತು ವ್ಯಾಖ್ಯಾನಿಸುತ್ತೇವೆ. ಇದನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಲು ಈ ಕೆಳಗಿನ ಚಟುವಟಿಕೆಗಳನ್ನು ಮಾಡೋಣ:

ಚಟುವಟಿಕೆ 10.1

• ಮೇಲಿನ ಪ್ಯಾರಾಗ್ರಾಫ್ಗಳಲ್ಲಿ ನಾವು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ದೈನಂದಿನ ಜೀವನದಲ್ಲಿ ಕೆಲಸವೆಂದು ಪರಿಗಣಿಸುವ ಹಲವಾರು ಚಟುವಟಿಕೆಗಳನ್ನು ಚರ್ಚಿಸಿದ್ದೇವೆ. ಈ ಪ್ರತಿಯೊಂದು ಚಟುವಟಿಕೆಗಳಿಗೆ, ಈ ಕೆಳಗಿನ ಪ್ರಶ್ನೆಗಳನ್ನು ಕೇಳಿ ಮತ್ತು ಅವುಗಳಿಗೆ ಉತ್ತರಿಸಿ:

  (i) ಯಾವುದರ ಮೇಲೆ ಕೆಲಸ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತಿದೆ?

  (ii) ವಸ್ತುವಿಗೆ ಏನಾಗುತ್ತಿದೆ?

  (iii) ಯಾರು (ಏನು) ಕೆಲಸ ಮಾಡುತ್ತಿದೆ?

10.1.2 ಕೆಲಸದ ವೈಜ್ಞಾನಿಕ ಪರಿಕಲ್ಪನೆ

ವಿಜ್ಞಾನದ ದೃಷ್ಟಿಕೋನದಿಂದ ನಾವು ಕೆಲಸವನ್ನು ಹೇಗೆ ನೋಡುತ್ತೇವೆ ಮತ್ತು ಕೆಲಸವನ್ನು ಹೇಗೆ ವ್ಯಾಖ್ಯಾನಿಸುತ್ತೇವೆ ಎಂಬುದನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಲು, ಕೆಲವು ಸನ್ನಿವೇಶಗಳನ್ನು ಪರಿಗಣಿಸೋಣ:

ಒಂದು ಮೇಲ್ಮೈಯ ಮೇಲೆ ಇರುವ ಕಲ್ಲುಗುಂಡೆಯನ್ನು ತಳ್ಳಿ. ಕಲ್ಲುಗುಂಡೆಯು ಒಂದು ದೂರದ ಮೂಲಕ ಚಲಿಸುತ್ತದೆ. ನೀವು ಕಲ್ಲುಗುಂಡೆಯ ಮೇಲೆ ಒಂದು ಬಲವನ್ನು ಪ್ರಯೋಗಿಸಿದ್ದೀರಿ ಮತ್ತು ಕಲ್ಲುಗುಂಡೆಯು ಸ್ಥಾನಾಂತರಗೊಂಡಿದೆ. ಈ ಸನ್ನಿವೇಶದಲ್ಲಿ ಕೆಲಸ ಮಾಡಲಾಗಿದೆ.

ಒಬ್ಬ ಹುಡುಗಿ ಟ್ರಾಲಿಯನ್ನು ಎಳೆಯುತ್ತಾಳೆ ಮತ್ತು ಟ್ರಾಲಿಯು ಒಂದು ದೂರದ ಮೂಲಕ ಚಲಿಸುತ್ತದೆ. ಹುಡುಗಿಯು ಟ್ರಾಲಿಯ ಮೇಲೆ ಬಲವನ್ನು ಪ್ರಯೋಗಿಸಿದ್ದಾಳೆ ಮತ್ತು ಅದು ಸ್ಥಾನಾಂತರಗೊಂಡಿದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಕೆಲಸ ಮಾಡಲಾಗಿದೆ.

ಒಂದು ಪುಸ್ತಕವನ್ನು ಒಂದು ಎತ್ತರದವರೆಗೆ ಎತ್ತಿ. ಇದನ್ನು ಮಾಡಲು ನೀವು ಒಂದು ಬಲವನ್ನು ಅನ್ವಯಿಸಬೇಕು. ಪುಸ್ತಕವು ಮೇಲಕ್ಕೆ ಏರುತ್ತದೆ. ಪುಸ್ತಕದ ಮೇಲೆ ಒಂದು ಬಲವನ್ನು ಅನ್ವಯಿಸಲಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಪುಸ್ತಕವು ಚಲಿಸಿದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಕೆಲಸ ಮಾಡಲಾಗಿದೆ.

ಮೇಲಿನ ಸನ್ನಿವೇಶಗಳನ್ನು ಹತ್ತಿರದಿಂದ ನೋಡಿದರೆ, ಕೆಲಸ ಮಾಡಲು ಎರಡು ಷರತ್ತುಗಳನ್ನು ಪೂರೈಸಬೇಕು ಎಂದು ತಿಳಿಯುತ್ತದೆ: (i) ಒಂದು ವಸ್ತುವಿನ ಮೇಲೆ ಬಲವು ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸಬೇಕು, ಮತ್ತು (ii) ವಸ್ತುವು ಸ್ಥಾನಾಂತರಗೊಳ್ಳಬೇಕು.

ಮೇಲಿನ ಯಾವುದೇ ಒಂದು ಷರತ್ತು ಇಲ್ಲದಿದ್ದರೆ, ಕೆಲಸ ಮಾಡಲಾಗುವುದಿಲ್ಲ. ವಿಜ್ಞಾನದಲ್ಲಿ ನಾವು ಕೆಲಸವನ್ನು ಹೀಗೆ ನೋಡುತ್ತೇವೆ.

ಒಂದು ಎತ್ತು ಬಂಡಿಯನ್ನು ಎಳೆಯುತ್ತಿದೆ. ಬಂಡಿ ಚಲಿಸುತ್ತದೆ. ಬಂಡಿಯ ಮೇಲೆ ಬಲವಿದೆ ಮತ್ತು ಬಂಡಿ ಚಲಿಸಿದೆ. ಈ ಸನ್ನಿವೇಶದಲ್ಲಿ ಕೆಲಸ ಮಾಡಲಾಗಿದೆ ಎಂದು ನೀವು ಭಾವಿಸುತ್ತೀರಾ?

ಚಟುವಟಿಕೆ 10.2

• ನಿಮ್ಮ ದೈನಂದಿನ ಜೀವನದಿಂದ ಕೆಲಸವನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುವ ಕೆಲವು ಸನ್ನಿವೇಶಗಳ ಬಗ್ಗೆ ಯೋಚಿಸಿ.

• ಅವುಗಳ ಪಟ್ಟಿ ಮಾಡಿ.

• ಪ್ರತಿ ಸನ್ನಿವೇಶದಲ್ಲಿ ಕೆಲಸ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತಿದೆಯೇ ಎಂದು ನಿಮ್ಮ ಸ್ನೇಹಿತರೊಂದಿಗೆ ಚರ್ಚಿಸಿ.

• ನಿಮ್ಮ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗೆ ಕಾರಣವನ್ನು ಹುಡುಕಲು ಪ್ರಯತ್ನಿಸಿ.

• ಕೆಲಸ ಮಾಡಿದರೆ, ವಸ್ತುವಿನ ಮೇಲೆ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುವ ಬಲ ಯಾವುದು?

• ಯಾವ ವಸ್ತುವಿನ ಮೇಲೆ ಕೆಲಸ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತಿದೆ?

• ಕೆಲಸ ಮಾಡಿದ ವಸ್ತುವಿಗೆ ಏನಾಗುತ್ತದೆ?

ಚಟುವಟಿಕೆ 10.3

• ವಸ್ತುವಿನ ಮೇಲೆ ಬಲವು ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸಿದರೂ ಸಹ ವಸ್ತುವು ಸ್ಥಾನಾಂತರಗೊಳ್ಳದ ಸನ್ನಿವೇಶಗಳ ಬಗ್ಗೆ ಯೋಚಿಸಿ.

• ವಸ್ತುವಿನ ಮೇಲೆ ಯಾವುದೇ ಬಲವು ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸದೆ ವಸ್ತುವು ಸ್ಥಾನಾಂತರಗೊಳ್ಳುವ ಸನ್ನಿವೇಶಗಳ ಬಗ್ಗೆಯೂ ಯೋಚಿಸಿ.

• ಪ್ರತಿಯೊಂದಕ್ಕೂ ನೀವು ಯೋಚಿಸಬಹುದಾದ ಎಲ್ಲಾ ಸನ್ನಿವೇಶಗಳ ಪಟ್ಟಿ ಮಾಡಿ.

• ಈ ಸನ್ನಿವೇಶಗಳಲ್ಲಿ ಕೆಲಸ ಮಾಡಲಾಗಿದೆಯೇ ಎಂದು ನಿಮ್ಮ ಸ್ನೇಹಿತರೊಂದಿಗೆ ಚರ್ಚಿಸಿ.

10.1.3 ಸ್ಥಿರ ಬಲದಿಂದ ಮಾಡಲ್ಪಟ್ಟ ಕೆಲಸ

ವಿಜ್ಞಾನದಲ್ಲಿ ಕೆಲಸವನ್ನು ಹೇಗೆ ವ್ಯಾಖ್ಯಾನಿಸಲಾಗಿದೆ? ಇದನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಲು, ಬಲವು ಸ್ಥಾನಾಂತರದ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುವ ಸಂದರ್ಭವನ್ನು ಮೊದಲು ಪರಿಗಣಿಸುತ್ತೇವೆ.

ಒಂದು ಸ್ಥಿರ ಬಲ, $F$ ಒಂದು ವಸ್ತುವಿನ ಮೇಲೆ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸಲಿ. ವಸ್ತುವು ಬಲದ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿ (ಚಿತ್ರ 10.1) ಒಂದು ದೂರ, $s$ ಮೂಲಕ ಸ್ಥಾನಾಂತರಗೊಳ್ಳಲಿ. $W$ ಮಾಡಲ್ಪಟ್ಟ ಕೆಲಸವಾಗಿರಲಿ. ಕೆಲಸವು ಬಲ ಮತ್ತು ಸ್ಥಾನಾಂತರದ ಗುಣಲಬ್ಧಕ್ಕೆ ಸಮಾನವಾಗಿರುತ್ತದೆ ಎಂದು ನಾವು ವ್ಯಾಖ್ಯಾನಿಸುತ್ತೇವೆ.

ಮಾಡಲ್ಪಟ್ಟ ಕೆಲಸ $=$ ಬಲ $\times$ ಸ್ಥಾನಾಂತರ

ಚಿತ್ರ 10.1

ಹೀಗಾಗಿ, ಒಂದು ವಸ್ತುವಿನ ಮೇಲೆ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುವ ಬಲದಿಂದ ಮಾಡಲ್ಪಟ್ಟ ಕೆಲಸವು ಬಲದ ಪ್ರಮಾಣ ಮತ್ತು ಬಲದ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿ ಚಲಿಸಿದ ದೂರದ ಗುಣಲಬ್ಧಕ್ಕೆ ಸಮಾನವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಕೆಲಸವು ಕೇವಲ ಪ್ರಮಾಣವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ ಮತ್ತು ದಿಕ್ಕನ್ನು ಹೊಂದಿಲ್ಲ.

ಸಮೀಕರಣ (10.1) ರಲ್ಲಿ, $F=1 N$ ಮತ್ತು $s=1 m$ ಆದರೆ ಬಲದಿಂದ ಮಾಡಲ್ಪಟ್ಟ ಕೆಲಸವು $1 N m$ ಆಗಿರುತ್ತದೆ. ಇಲ್ಲಿ ಕೆಲಸದ ಏಕಮಾನ ನ್ಯೂಟನ್ ಮೀಟರ್ ( $N m$ ) ಅಥವಾ ಜೌಲ್ $(J)$. ಹೀಗೆ $1 J$ ಎಂಬುದು ಒಂದು ವಸ್ತುವಿನ ಮೇಲೆ $1 N$ ನ ಬಲವು ಅದನ್ನು ಬಲದ ಕ್ರಿಯೆಯ ರೇಖೆಯ ಉದ್ದಕ್ಕೂ $1 m$ ಸ್ಥಾನಾಂತರಿಸಿದಾಗ ಮಾಡಲ್ಪಟ್ಟ ಕೆಲಸದ ಪ್ರಮಾಣವಾಗಿದೆ.

ಸಮೀಕರಣ (10.1) ಅನ್ನು ಎಚ್ಚರಿಕೆಯಿಂದ ನೋಡಿ. ವಸ್ತುವಿನ ಮೇಲಿನ ಬಲವು ಶೂನ್ಯವಾದಾಗ ಮಾಡಲ್ಪಟ್ಟ ಕೆಲಸ ಎಷ್ಟು? ವಸ್ತುವಿನ ಸ್ಥಾನಾಂತರವು ಶೂನ್ಯವಾದಾಗ ಮಾಡಲ್ಪಟ್ಟ ಕೆಲಸ ಎಷ್ಟು? ಕೆಲಸ ಮಾಡಲಾಗಿದೆ ಎಂದು ಹೇಳಲು ಪೂರೈಸಬೇಕಾದ ಷರತ್ತುಗಳನ್ನು ನೋಡಿ.

ಉದಾಹರಣೆ 10.1 $5 N$ ನ ಬಲವು ಒಂದು ವಸ್ತುವಿನ ಮೇಲೆ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತಿದೆ. ವಸ್ತುವು ಬಲದ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿ (ಚಿತ್ರ 10.2) $2 m$ ಮೂಲಕ ಸ್ಥಾನಾಂತರಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ಸ್ಥಾನಾಂತರದ ಸಂಪೂರ್ಣ ಕಾಲದಲ್ಲಿ ಬಲವು ವಸ್ತುವಿನ ಮೇಲೆ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸಿದರೆ, ಮಾಡಲ್ಪಟ್ಟ ಕೆಲಸವು $5 N \times 2 m=10 N m$ ಅಥವಾ $10 J$ ಆಗಿರುತ್ತದೆ.

ಚಿತ್ರ 10.2

ಬಲ ಮತ್ತು ಸ್ಥಾನಾಂತರವು ಒಂದೇ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿರುವ ಇನ್ನೊಂದು ಸನ್ನಿವೇಶವನ್ನು ಪರಿಗಣಿಸಿ: ಚಿತ್ರ 10.4 ರಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ, ಒಂದು ಶಿಶುವು ನೆಲಕ್ಕೆ ಸಮಾನಾಂತರವಾಗಿ ಆಟಿಕೆ ಕಾರನ್ನು ಎಳೆಯುತ್ತಿದೆ. ಶಿಶುವು ಕಾರಿನ ಸ್ಥಾನಾಂತರದ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿ ಬಲವನ್ನು ಪ್ರಯೋಗಿಸಿದೆ. ಈ ಸನ್ನಿವೇಶದಲ್ಲಿ, ಮಾಡಲ್ಪಟ್ಟ ಕೆಲಸವು ಬಲ ಮತ್ತು ಸ್ಥಾನಾಂತರದ ಗುಣಲಬ್ಧಕ್ಕೆ ಸಮಾನವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಅಂತಹ ಸನ್ನಿವೇಶಗಳಲ್ಲಿ, ಬಲದಿಂದ ಮಾಡಲ್ಪಟ್ಟ ಕೆಲಸವನ್ನು ಧನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಚಿತ್ರ 10.4

ಒಂದು ವಸ್ತುವು ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿ ಏಕರೂಪ ವೇಗದಿಂದ ಚಲಿಸುತ್ತಿರುವ ಸನ್ನಿವೇಶವನ್ನು ಪರಿಗಣಿಸಿ. ಈಗ ಒಂದು ನಿಧಾನಗೊಳಿಸುವ ಬಲ, $F$, ವಿರುದ್ಧ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿ ಅನ್ವಯಿಸಲ್ಪಡುತ್ತದೆ. ಅಂದರೆ, ಎರಡು ದಿಕ್ಕುಗಳ ನಡುವಿನ ಕೋನವು $180^{\circ}$ ಆಗಿದೆ. ವಸ್ತುವು $s$ ಸ್ಥಾನಾಂತರದ ನಂತರ ನಿಲ್ಲಲಿ. ಅಂತಹ ಸನ್ನಿವೇಶದಲ್ಲಿ, ಬಲದಿಂದ ಮಾಡಲ್ಪಟ್ಟ ಕೆಲಸ, $F$ ಅನ್ನು ಋಣಾತ್ಮಕವಾಗಿ ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಮೈನಸ್ ಚಿಹ್ನೆಯಿಂದ ಸೂಚಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಬಲದಿಂದ ಮಾಡಲ್ಪಟ್ಟ ಕೆಲಸವು $F \times(-S)$ ಅಥವಾ $(-F \times s)$ ಆಗಿರುತ್ತದೆ.

ಮೇಲಿನ ಚರ್ಚೆಯಿಂದ ಸ್ಪಷ್ಟವಾಗಿದೆ, ಬಲದಿಂದ ಮಾಡಲ್ಪಟ್ಟ ಕೆಲಸವು ಧನಾತ್ಮಕ ಅಥವಾ ಋಣಾತ್ಮಕವಾಗಿರಬಹುದು. ಇದನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಲು, ಈ ಕೆಳಗಿನ ಚಟುವಟಿಕೆಯನ್ನು ಮಾಡೋಣ:

ಚಟುವಟಿಕೆ 10.4

• ಒಂದು ವಸ್ತುವನ್ನು ಮೇಲಕ್ಕೆ ಎತ್ತಿ. ನೀವು ವಸ್ತುವಿನ ಮೇಲೆ ಪ್ರಯೋಗಿಸಿದ ಬಲದಿಂದ ಕೆಲಸ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ. ವಸ್ತುವು ಮೇಲಕ್ಕೆ ಚಲಿಸುತ್ತದೆ. ನೀವು ಪ್ರಯೋಗಿಸಿದ ಬಲವು ಸ್ಥಾನಾಂತರದ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ವಸ್ತುವಿನ ಮೇಲೆ ಗುರುತ್ವಾಕರ್ಷಣೆಯ ಬಲವು ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ.

• ಈ ಬಲಗಳಲ್ಲಿ ಯಾವುದು ಧನಾತ್ಮಕ ಕೆಲಸ ಮಾಡುತ್ತಿದೆ?

• ಯಾವುದು ಋಣಾತ್ಮಕ ಕೆಲಸ ಮಾಡುತ್ತಿದೆ?

• ಕಾರಣಗಳನ್ನು ನೀಡಿ.

ಬಲವು ಸ್ಥಾನಾಂತರದ ದಿಕ್ಕಿಗೆ ವಿರುದ್ಧವಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸಿದಾಗ ಮಾಡಲ್ಪಟ್ಟ ಕೆಲಸವು ಋಣಾತ್ಮಕವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಬಲವು ಸ್ಥಾನಾಂತರದ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿದ್ದಾಗ ಮಾಡಲ್ಪಟ್ಟ ಕೆಲಸವು ಧನಾತ್ಮಕವಾಗಿರುತ್ತದೆ.

ಉದಾಹರಣೆ 10.2 ಒಬ್ಬ ಬೋಯಿ $15 kg$ ತೂಕದ ಸಾಮಾನನ್ನು ನೆಲದಿಂದ ಎತ್ತಿ ತನ್ನ ತಲೆಯ ಮೇಲೆ ನೆಲದಿಂದ $1.5 m$ ಎತ್ತರದಲ್ಲಿ ಇಡುತ್ತಾನೆ. ಅವನು ಸಾಮಾನಿನ ಮೇಲೆ ಮಾಡಿದ ಕೆಲಸವನ್ನು ಲೆಕ್ಕಹಾಕಿ.

ಪರಿಹಾರ:

ಸಾಮಾನಿನ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ, $m=15 kg$ ಮತ್ತು ಸ್ಥಾನಾಂತರ, $s=1.5 m$.

ಮಾಡಲ್ಪಟ್ಟ ಕೆಲಸ, $$W=F \times s=m g \times s$$

$$ \hspace{45px}=15 kg \times 10 m s^{-2} \times 1.5 m$$

$$=225 kg m s^{-2} m$$

$$=225 N m=225 J$$

ಮಾಡಲ್ಪಟ್ಟ ಕೆಲಸವು $225 J$ ಆಗಿದೆ.

10.2 ಶಕ್ತಿ

ಶಕ್ತಿಯಿಲ್ಲದೆ ಜೀವನ ಅಸಾಧ್ಯ. ಶಕ್ತಿಯ ಬೇಡಿಕೆ ಯಾವಾಗಲೂ ಹೆಚ್ಚುತ್ತಲೇ ಇರುತ್ತದೆ. ನಾವು ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಎಲ್ಲಿಂದ ಪಡೆಯುತ್ತೇವೆ? ಸೂರ್ಯನು ನಮಗೆ ಅತಿದೊಡ್ಡ ನೈಸರ್ಗಿಕ ಶಕ್ತಿಯ ಮೂಲವಾಗಿದೆ. ನಮ್ಮ ಅನೇಕ ಶಕ್ತಿ ಮೂಲಗಳು ಸೂರ್ಯನಿಂದ ಪಡೆಯಲ್ಪಡುತ್ತವೆ. ನಾವು ಪರಮಾಣುಗಳ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ಗಳಿಂದ, ಭೂಮಿಯ ಒಳಭಾಗದಿಂದ ಮತ್ತು ಭರತದಿಂದಲೂ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಪಡೆಯಬಹುದು. ಇತರ ಶಕ್ತಿ ಮೂಲಗಳ ಬಗ್ಗೆ ನೀವು ಯೋಚಿಸಬಹುದೇ?

ಚಟುವಟಿಕೆ 10.5

• ಕೆಲವು ಶಕ್ತಿ ಮೂಲಗಳನ್ನು ಮೇಲೆ ಪಟ್ಟಿ ಮಾಡಲಾಗಿದೆ. ಇನ್ನೂ ಅನೇಕ ಇತರ ಶಕ್ತಿ ಮೂಲಗಳಿವೆ. ಅವುಗಳ ಪಟ್ಟಿ ಮಾಡಿ.

• ಕೆಲವು ಶಕ್ತಿ ಮೂಲಗಳು ಸೂರ್ಯನ ಕಾರಣದಿಂದಾಗಿವೆ ಎಂಬುದನ್ನು ಸಣ್ಣ ಗುಂಪುಗಳಲ್ಲಿ ಚರ್ಚಿಸಿ.

• ಸೂರ್ಯನ ಕಾರಣದಿಂದಾಗಿಲ್ಲದ ಶಕ್ತಿ ಮೂಲಗಳಿವೆಯೇ?

ಶಕ್ತಿ ಎಂಬ ಪದವನ್ನು ನಮ್ಮ ದೈನಂದಿನ ಜೀವನದಲ್ಲಿ ಬಹಳ ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ವಿಜ್ಞಾನದಲ್ಲಿ ನಾವು ಅದಕ್ಕೆ ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಮತ್ತು ನಿಖರವಾದ ಅರ್ಥವನ್ನು ನೀಡುತ್ತೇವೆ. ಈ ಕೆಳಗಿನ ಉದಾಹರಣೆಗಳನ್ನು ಪರಿಗಣಿಸೋಣ: ವೇಗವಾಗಿ ಚಲಿಸುವ ಕ್ರಿಕೆಟ್ ಚೆಂಡು ಸ್ಥಿರವಾದ ವಿಕೆಟ್ ಅನ್ನು ಹೊಡೆದಾಗ, ವಿಕೆಟ್ ದೂರಕ್ಕೆ ಎಸೆಯಲ್ಪಡುತ್ತದೆ. ಅಂತೆಯೇ, ಒಂದು ವಸ್ತುವನ್ನು ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಎತ್ತರಕ್ಕೆ ಎತ್ತಿದಾಗ, ಕೆಲಸ ಮಾಡುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಪಡೆಯುತ್ತದೆ. ಎತ್ತಿದ ಸುತ್ತಿಗೆಯು ಮರದ ತುಂಡಿನ ಮೇಲೆ ಇರಿಸಲ್ಪಟ್ಟ ಉಗುರಿನ ಮೇಲೆ ಬಿದ್ದಾಗ, ಅದು ಉಗುರನ್ನು ಮರದೊಳಗೆ ಚುಚ್ಚುತ್ತದೆ ಎಂದು ನೀವು ನೋಡಿರಬೇಕು. ಆಟಿಕೆಯನ್ನು (ಆಟಿಕೆ ಕಾರಿನಂತಹ) ಗಾಳಿ ತುಂಬುವ ಮಕ್ಕಳನ್ನು ನಾವು ಗಮನಿಸಿದ್ದೇವೆ ಮತ್ತು ಆಟಿಕೆಯನ್ನು ನೆಲದ ಮೇಲೆ ಇಡಲಾಗಿದ್ದಾಗ, ಅದು ಚಲಿಸಲು ಪ್ರಾರಂಭಿಸುತ್ತದೆ. ಬಲೂನ್ ಅನ್ನು ಗಾಳಿಯಿಂದ ತುಂಬಿದಾಗ ಮತ್ತು ನಾವು ಅದನ್ನು ಒತ್ತಿದಾಗ ಅದರ ಆಕಾರದಲ್ಲಿ ಬದಲಾವಣೆಯನ್ನು ಗಮನಿಸುತ್ತೇವೆ. ನಾವು ಅದನ್ನು ಸೌಮ್ಯವಾಗಿ ಒತ್ತಿದರೆ, ಬಲವನ್ನು ಹಿಂತೆಗೆದುಕೊಂಡಾಗ ಅದು ಮೂಲ ಆಕಾರಕ್ಕೆ ಮರಳಬಹುದು. ಆದಾಗ್ಯೂ, ನಾವು ಬಲೂನ್ ಅನ್ನು ಗಟ್ಟಿಯಾಗಿ ಒತ್ತಿದರೆ, ಸ್ಫೋಟಕ ಶಬ್ದವನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಿ ಸ್ಫೋಟಿಸಬಹುದು. ಈ ಎಲ್ಲಾ ಉದಾಹರಣೆಗಳಲ್ಲಿ, ವಸ್ತುಗಳು ವಿವಿಧ ಮಾರ್ಗಗಳ ಮೂಲಕ ಕೆಲಸ ಮಾಡುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಪಡೆಯುತ್ತವೆ. ಕೆಲಸ ಮಾಡುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ವಸ್ತುವು ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ ಎಂದು ಹೇಳಲಾಗುತ್ತದೆ. ಕೆಲಸ ಮಾಡುವ ವಸ್ತುವು ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಕಳೆದುಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಕೆಲಸ ಮಾಡಲ್ಪಟ್ಟ ವಸ್ತುವು ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಪಡೆಯುತ್ತದೆ.

ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ವಸ್ತುವು ಹೇಗೆ ಕೆಲಸ ಮಾಡುತ್ತದೆ? ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ವಸ್ತುವು ಇನ್ನೊಂದು ವಸ್ತುವಿನ ಮೇಲೆ ಬಲವನ್ನು ಪ್ರಯೋಗಿಸಬಹುದು. ಇದು ಸಂಭವಿಸಿದಾಗ, ಶಕ್ತಿಯು ಮೊದಲಿನಿಂದ ಎರಡನೆಯದಕ್ಕೆ ವರ್ಗಾವಣೆಯಾಗುತ್ತದೆ. ಎರಡನೆಯ ವಸ್ತುವು ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಪಡೆದುಕೊಂಡು ಚಲಿಸಬಹುದು ಮತ್ತು ಆದ್ದರಿಂದ ಕೆಲವು ಕೆಲಸವನ್ನು ಮಾಡಬಹುದು. ಹೀಗಾಗಿ, ಮೊದಲ ವಸ್ತುವು ಕೆಲಸ ಮಾಡುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿತ್ತು. ಇದರರ್ಥ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಯಾವುದೇ ವಸ್ತುವು ಕೆಲಸ ಮಾಡಬಹುದು.

ವಸ್ತುವಿನಿಂದ ಹೊಂದಲ್ಪಟ್ಟ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಹೀಗೆ ಅದರ ಕೆಲಸ ಮಾಡುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯದ ಪ್ರಕಾರ ಅಳೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಶಕ್ತಿಯ ಏಕಮಾನವು ಕೆಲಸದ ಏಕಮಾನದಂತೆಯೇ ಇರುತ್ತದೆ, ಅಂದರೆ, ಜೌಲ್ ( $J) .1 J$ 1 ಜೌಲ್ ಕೆಲಸ ಮಾಡಲು ಅಗತ್ಯವಾದ ಶಕ್ತಿಯಾಗಿದೆ. ಕೆಲವೊಮ್ಮೆ ಕಿಲೋ ಜೌಲ್ (kJ) ಎಂಬ ದೊಡ್ಡ ಶಕ್ತಿ ಏಕಮಾನವನ್ನು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. $1 kJ$ ಸಮಾನವಾಗಿರುತ್ತದೆ $1000 J$.

10.2.1 ಶಕ್ತಿಯ ರೂಪಗಳು

ಅದೃಷ್ಟವಶಾತ್ ನಾವು ವಾಸಿಸುವ ಈ ಜಗತ್ತು ಅನೇಕ ವಿಭಿನ್ನ ರೂಪಗಳಲ್ಲಿ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ. ವಿವಿಧ ರೂಪಗಳಲ್ಲಿ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಶಕ್ತಿ (ಸ್ಥಿತಿಜ ಶಕ್ತಿ + ಗತಿಶಕ್ತಿ), ಉಷ್ಣ ಶಕ್ತಿ, ರಾಸಾಯನಿಕ ಶಕ್ತಿ, ವಿದ್ಯುಚ್ಛಕ್ತಿ ಮತ್ತು ಬೆಳಕಿನ ಶಕ್ತಿ ಸೇರಿವೆ.

ಯೋಚಿಸಿ!

ಕೆಲವು ಅಸ್ತಿತ್ವವು ಶಕ್ತಿಯ ಒಂದು ರೂಪವಾಗಿದೆ ಎಂದು ನಿಮಗೆ ಹೇಗೆ ತಿಳಿಯುತ್ತದೆ? ನಿಮ್ಮ ಸ್ನೇಹಿತರು ಮತ್ತು ಶಿಕ್ಷಕರೊಂದಿಗೆ ಚರ್ಚಿಸಿ.

ಜೇಮ