कार्य, ऊर्जा और शक्ति में क्या अंतर है कक्षा 9 सीबीएसई:कार्य बल और बल की दिशा में विस्थापन का गुणनफल होता है,ऊर्जा कार्य करने की क्षमता है और शक्ति कार्य करने की दर या ऊर्जा खपत की दर है । यहां भौतिकी की तीन राशियों कार्य, ऊर्जा और शक्ति का वर्णन खूबसूरती से समझाया गया है ताकि उच्च कक्षा की भौतिकी में अपग्रेड करने से पहले प्रत्येक छात्र बुनियादी भौतिकी अवधारणाओं को स्पष्ट रूप से समझ सके।
विषय सूची
- कार्य की परिभाषा
- कार्य का सूत्र
- कार्य की इकाई
- कार्य का उदाहरण
- ऊर्जा की परिभाषा
- ऊर्जा का सूत्र
- ऊर्जा की इकाई
- ऊर्जा का उदाहरण
- कार्य-ऊर्जा प्रमेय
- शक्ति की परिभाषा
- शक्ति का सूत्र
- शक्ति की इकाई
- शक्ति का उदाहरण
कार्य की परिभाषा:
कार्य बल या बल के घटक की दिशा में बल और विस्थापन का गुणनफल है, कार्य की पूर्ण परिभाषा के लिए, बल को बल के घटक द्वारा प्रतिस्थापित किया जाना चाहिए, क्योंकि बल और विस्थापन दोनों, सदिश राशियाँ हैं बल और विस्थापन के बीच का कोण 0° से 90° हो सकता है, इसलिए बल का एक घटक वस्तु को बल की दिशा में विस्थापित कर देता है।वास्तविक जीवन में कार्य का अर्थ बिल्कुल अलग है, उदाहरण के लिए, यदि कोई कंप्यूटर पर काम कर रहा है तो वैज्ञानिक रूप से कोई काम नहीं होता है क्योंकि कंप्यूटर कार्य करने वाले द्वारा विस्थापित नहीं होता है।
कार्य का सूत्र:
जहाँ W किया गया कार्य है और Fcosθ विस्थापन की दिशा में बल का घटक है और d विस्थापन है।
सीबीएसई के कक्षा 9 के छात्रों को सिर्फ इतना याद रखना जरूरी है
W = F × d
कार्य की इकाई:
कार्य का सूत्र है
W= F.d
किए गए कार्य की इकाई = बल की इकाई × विस्थापन की इकाई = न्यूटन मीटर =NM= जूल
1NM का नाम 1 जूल जेम्स प्रेस्कॉट जूल के नाम पर रखा गया है जिन्होंने यांत्रिक कार्य और ऊष्मा का स्थाना्तरण के बीच संबंध की खोज की थी।
कार्य का उदाहरण
किसी वस्तु पर 50 N का बल उसे बल की दिशा में 5m की दूरी तक विस्थापित करता है, वस्तु पर किया गया कार्य ज्ञात कीजिए।
हल: F= 50 N, d = 5 मीटर
डब्ल्यू = एफडी = 50 × 5 = 250 जे
ऊर्जा की परिभाषा:
ऊर्जा कार्य करने की दक्षता या क्षमता है, ऊर्जा के विभिन्न रूप हैं, ऊर्जा न तो उत्पन्न होती है और न ही नष्ट होती है, और इसे एक रूप से दूसरे रूप में बदला जा सकता है। इसे कार्य के हस्तांतरण के रूप में भी परिभाषित किया जा सकता है।
ऊर्जा का सूत्र:
ऊर्जा कई प्रकार की होती है जैसे यांत्रिक ऊर्जा, रासायनिक ऊर्जा, परमाणु ऊर्जा, गुरुत्वाकर्षण ऊर्जा आदि।
यहाँ हम यांत्रिक ऊर्जा के सूत्र की चर्चा करेंगे जो दो प्रकार की होती है
गतिज ऊर्जा: गतिज ऊर्जा किसी गतिमान वस्तु द्वारा कार्य करने की क्षमता है
मान लें कि वस्तु का द्रव्यमान m है और इसका वेग v है तो गतिज ऊर्जा Ek की मात्रा निम्नलिखित शूत्र द्वारा निकाली जाती है।
Ek= (1/2)mv²
स्थतिज ऊर्जाः एक स्थिर वस्तु द्वारा अपनी विशिष्ट स्थिति के कारण कार्य करने की क्षमता है।
माना वस्तु का द्रव्यमान m है और यह पृथ्वी की सतह से एक निश्चित ऊँचाई (h) तक विस्थापित होती है, तो इसकी स्थितिज Ep ऊर्जा निम्नलिखित शूत्र द्वारा निकाली जाती है।
Ep= mgh
ऊर्जा की इकाई:
ऊर्जा की इकाई जूल वही है जो किए गए कार्य की है क्यों कि कार्य वास्तव में ऊर्जा का हस्तान्तरण है।
ऊर्जा का उदाहरण: 50 ग्राम द्रव्यमान की कोई वस्तु 10 मीटर/सेकण्ड के वेग से गतिमान है, उसकी गतिज ऊर्जा ज्ञात कीजिए।
हल: वस्तु की गतिज ऊर्जा का शूत्र निम्न प्रकार से दिया जाता है
जहाँ m = 50 ग्राम = (50/1000) किग्रा = 0.05 किग्रा और v = 10 मी/से
Ek= (1/2)mv²
Ek= (1/2)×0.05×10²
Ek= 0.25
अतः वस्तु की गतिज ऊर्जा 0.25 जूल है
कार्य ऊर्जा प्रमेय: कार्य ऊर्जा का स्थानांतरण है, किया गया कार्य ऊर्जा के रूप में संग्रहीत होता है, किया गया कार्य और ऊर्जा दोनों एक दूसरे के लिए परस्पर परिवर्तनीय होते हैं। किए गए कार्य की मात्रा इस बात पर निर्भर करती है कि कार्य करने के लिए कितनी ऊर्जा की आपूर्ति की गई है।
माना कि किया गया कार्य W है और ऊर्जा स्थानान्तरण ΔE है
W = ΔE
शक्ति की परिभाषा:
शक्ति कार्य करने की दर या उपभोग की गई ऊर्जा की मात्रा की दर है। शक्ति को एक निश्चित समय के भीतर किए गए कार्य की सीमा के रूप में मापा जाता है।
शक्ति का सूत्र
शक्ति (P) = कार्य/समय
P = W/ T
शक्ति की इकाई
शक्ति की एसआई इकाई एक वाट है
1 वाट = 1 जूल/सेकंड
शक्ति का उदाहरण
100 वाट का एक बल्ब 5 घण्टे तक जलता रहता है, तो यह कितना कार्य करता है या इसमें कितनी ऊर्जा व्यय होती है।
हल: P= W/T
T = 5h=5×60×60 = 1800s, P= 100 W
W = P.T = 1800×100 =180000J
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