कार्य आणि ऊर्जा

                    दैनंदिन जीवनात आपण उचलणे, ओढणे, फेकणे,मारणे अशी अनेक प्रकारची कामे करत असतो. ही कामे करत असताना वस्तूची हालचाल होत असते. उदाहरणार्थ लाकूड उचलणे, चाक ओढणे,चेंडू फेकणे,  बाण मारणे इत्यादी.

कार्य (Work)

                    जेव्हा बल लावून एखाद्या वस्तूचे विस्थापन होते तेव्हा कार्य झाले असे म्हणतात.

                    सारख्याच अंतराचे विस्थापन झाले, तरी ज्या कार्यास जास्त बल लागते ते कार्य अधिक असते. सारखेच बल लावून जास्त विस्थापन झाले तर ते कार्यही अधिक असते.

                    एक पुली (कप्पी) घ्या. ती उंच ठिकाणी पक्की बांधा. पुलीवरून दोर टाकून दोराचे एक टोक तुमच्या हातात पकड़ा व दुसऱ्या  टोकाला दोन किलोग्रॅम वजनाचे एक ओझे बांधा. सुरुवातीस ते ओझे पुलीच्या साहाय्याने एक मीटर उंचीपर्यंत उचला. पुन्हा तेच ओझे पुलीच्या साहाय्याने चार मीटर उंचीपर्यंत उचला. कोणत्या वेळेस कार्य अधिक होईल ?

            

                   सारखेच बल वापरले असताना जास्त विस्थापन झालेले कार्य अधिक असते, म्हणजेच कार्य मोजण्यासाठी बल आणि झालेले विस्थापन दोन्हींचा विचार करावा लागतो.

कार्य – ऊर्जा संबंध (The relationship between work and energy)

                   समजा खेळण्यातल्या एका  गाडीला बल लावलेले आहे. गाडीला लावलेल्या बलामुळेच गाडीचे विस्थापन होऊन कार्य घडले आहे. म्हणजेच ऊर्जेचे रूपांतरण बलामार्फत कार्यात झाले आहे.

                   तुम्ही मैदानावरती जेवढ्या फेऱ्या माराल त्यापेक्षा कमी किंवा जास्त फेऱ्या तुमचे मित्र मारतील. मैदानावरती कोणी दोन फेऱ्या मारून दमेल, कोणी तीन-चार फेऱ्या मारून दमेल. म्हणजेच प्रत्येकामध्ये फेऱ्या मारण्याची क्षमता एकसारखी नाही. तुमच्यामध्ये जेवढी क्षमता असेल तेवढ्याच’ फेऱ्या तुम्ही मारू शकाल. 

                   कार्य करण्याच्या क्षमतेलाच ऊर्जा (energy) म्हणतात.

                  कार्य आणि ऊर्जा यांची एकके सारखीच आहेत.

                  एस.आय.(System International) एकक पद्धतीत कार्य आणि ऊर्जा ज्यूल (Joule) या एककात मोजतात.

                  संध्याकाळी खेळून आल्यावर भूक का लागते?  आपल्या शरीराला ऊर्जा कोठून मिळते ?  आपण का दमतो ? या प्रश्नांची उत्तरे शोधू या.

ऊर्जची रूपे (Forms of energy)

यांत्रिकऊर्जा (Mechanical energy),

  १. रबराचा तुकडा ताणून सोडून दिला.

२. गलोलीला दगड लावून तिचे रबर  ताणून सोडून दिले.

                 वरील उदाहरणांवरून लक्षात येते, की गलोलीचे रबर ताणून सोडून दिले, तर ते मूळच्या स्थितीत परत येते व दगड लांबवर जातो. याप्रमाणेच खेळण्याला चावी देऊन सोड़ून दिले, तर खेळणे चालायला लागते. उंचावरती साठवलेले पाणी चक्रावरती सोडले, तर चक्र फिरायला लागते. या प्रत्येक क्रियेत विस्थापन होते, म्हणजे कार्य होते. हे कार्य होण्यास ऊर्जा कोठून मिळाली ?

                वस्तूच्या विशिष्ट स्थितीमुळे किंवा स्थानामुळे पदार्थात किंवा वस्तूत साठवल्या गेलेल्या ऊर्जेला स्थितिज ऊर्जा म्हणतात.

                दोन चेंडू घ्या. त्यांपैकी एक चेंडू टेबलावर मध्यभागी स्थिर ठेवा.  दुसरा चेंडू टेबलावर ठेवून, तो पहिल्या चेंडूबर आदळेल असा त्याला धक्का दया. दुसरा चेंडू पहिल्या चेंडूवर आदळल्यानंतर काय घडेल ? दुस-या चेंडूमध्ये पहिल्या चेंडूला गतिमान करण्यासाठी ऊर्जा कोठून आली? 

                गोट्यांच्या खेळामध्ये गोटी टोलवण्यासाठी गोटीमध्ये ऊर्जा कोठून येते ?  कॅरम खेळत असताना सोंगटी गतिमान करण्यासाठी स्ट्रायकरमध्ये ऊर्जा कोठून येते ? अशा प्रकारे गोटी व स्ट्रायकरला आपण ऊर्जा दिल्यावर गोटी व सोंगटी गतिमान झाली.

                गतीमुळे प्राप्त झालेल्या ऊर्जेला गतिज ऊर्जा असे म्हणतात. 

               यांत्रिक कार्य करण्यासाठी वापरल्या जाणाऱ्या  ऊर्जेला यांत्रिक ऊर्जा असे म्हणतात. स्थितिज ऊर्जा (potential |energy) व गतिज ऊर्जा (kineic energy) असे यांत्रिक ऊर्जेचे दोन प्रकार आहेत. 

               स्थितिज ऊर्जा स्थितीमुळे, तर  गतिज ऊर्जा गतीमुळे प्राप्त होते.