ఎలక్ట్రిక్ కరెంట్ అనేది భవిష్యత్తులో కొన్ని ప్రయోజనాల కోసం ఉపయోగించటానికి, ఒక రకమైన పనిని నిర్వహించడానికి ఉత్పత్తి చేయబడుతుంది. విద్యుత్, అన్ని పరికరాలు, పరికరాలు మరియు పరికరాలు ఫంక్షన్ ధన్యవాదాలు. నిర్ణీత దూరానికి విద్యుత్ చార్జ్‌ను తరలించడానికి వర్తించే నిర్దిష్ట ప్రయత్నాన్ని పని సూచిస్తుంది. సాంప్రదాయకంగా, సర్క్యూట్ యొక్క ఒక విభాగంలో ఇటువంటి పని ఈ విభాగంలోని వోల్టేజ్ యొక్క సంఖ్యా విలువకు సమానంగా ఉంటుంది.
అవసరమైన గణనలను నిర్వహించడానికి, మీరు ప్రస్తుత పనిని ఎలా కొలుస్తారో తెలుసుకోవాలి. అన్ని గణనలు కొలిచే సాధనాలను ఉపయోగించి పొందిన ప్రారంభ డేటా ఆధారంగా నిర్వహించబడతాయి. పెద్ద ఛార్జ్, దానిని తరలించడానికి ఎక్కువ ప్రయత్నం అవసరం మరియు ఎక్కువ పని చేయబడుతుంది.
కరెంట్ పనిని ఏమంటారు?
ఎలక్ట్రిక్ కరెంట్, భౌతిక పరిమాణంగా, దానికదే ఆచరణాత్మక ప్రాముఖ్యత లేదు. అతి ముఖ్యమైన అంశం ప్రస్తుత ప్రభావం, అది చేసే పని ద్వారా వర్గీకరించబడుతుంది. పని అనేది కొన్ని చర్యలను సూచిస్తుంది, ఈ సమయంలో ఒక రకమైన శక్తి మరొకదానికి రూపాంతరం చెందుతుంది. ఉదాహరణకు, మోటారు షాఫ్ట్‌ను తిప్పడం ద్వారా విద్యుత్ శక్తి యాంత్రిక శక్తిగా మార్చబడుతుంది. విద్యుత్ ప్రవాహం యొక్క పని అనేది విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క ప్రభావంతో కండక్టర్‌లో ఛార్జీల కదలిక. వాస్తవానికి, చార్జ్డ్ కణాలను కదిలించే అన్ని పని విద్యుత్ క్షేత్రం ద్వారా జరుగుతుంది.
గణనలను నిర్వహించడానికి, ఎలెక్ట్రిక్ కరెంట్ యొక్క ఆపరేషన్ కోసం ఒక ఫార్ములా తప్పనిసరిగా ఉత్పన్నం చేయబడాలి. సూత్రాలను కంపైల్ చేయడానికి, మీకు ప్రస్తుత బలం మరియు వంటి పారామితులు అవసరం. ఎలెక్ట్రిక్ కరెంట్ చేసే పని మరియు ఎలెక్ట్రిక్ ఫీల్డ్ చేసే పని ఒకటే కాబట్టి, అది కండక్టర్‌లో ప్రవహించే వోల్టేజ్ మరియు ఛార్జ్ యొక్క ఉత్పత్తిగా వ్యక్తీకరించబడుతుంది. అంటే: A = Uq. కండక్టర్‌లోని వోల్టేజ్‌ను నిర్ణయించే సంబంధం నుండి ఈ సూత్రం తీసుకోబడింది: U = A/q. వోల్టేజ్ అనేది చార్జ్డ్ పార్టికల్ qని రవాణా చేయడానికి ఎలక్ట్రిక్ ఫీల్డ్ A ద్వారా చేసిన పనిని సూచిస్తుంది.
ఛార్జ్ చేయబడిన కణం లేదా ఛార్జ్ ప్రస్తుత బలం మరియు కండక్టర్‌తో పాటు ఈ ఛార్జ్ యొక్క కదలికపై గడిపిన సమయం యొక్క ఉత్పత్తిగా ప్రదర్శించబడుతుంది: q = ఇది. ఈ ఫార్ములాలో, కండక్టర్‌లోని ప్రస్తుత బలం కోసం సంబంధం ఉపయోగించబడింది: I = q/t. అంటే, ఇది కండక్టర్ యొక్క క్రాస్ సెక్షన్ గుండా ఛార్జ్ గడిచే సమయానికి ఛార్జ్ యొక్క నిష్పత్తి. దాని చివరి రూపంలో, విద్యుత్ ప్రవాహం యొక్క పని కోసం సూత్రం తెలిసిన పరిమాణాల ఉత్పత్తి వలె కనిపిస్తుంది: A = UIt.
విద్యుత్ ప్రవాహం యొక్క పనిని ఏ యూనిట్లలో కొలుస్తారు?
ఎలెక్ట్రిక్ కరెంట్ యొక్క పనిని ఎలా కొలుస్తారు అనే ప్రశ్నను నేరుగా పరిష్కరించడానికి ముందు, ఈ పరామితి లెక్కించబడే అన్ని భౌతిక పరిమాణాల కొలత యూనిట్లను సేకరించడం అవసరం. ఏదైనా పని, కాబట్టి, ఈ పరిమాణం యొక్క కొలత యూనిట్ 1 జౌల్ (1 J) అవుతుంది. వోల్టేజీని వోల్ట్‌లలో కొలుస్తారు, కరెంట్‌ను ఆంపియర్‌లలో కొలుస్తారు మరియు సమయాన్ని సెకన్లలో కొలుస్తారు. దీని అర్థం కొలత యూనిట్ ఇలా కనిపిస్తుంది: 1 J = 1V x 1A x 1s.
పొందిన కొలత యూనిట్ల ఆధారంగా, విద్యుత్ ప్రవాహం యొక్క పని సర్క్యూట్ యొక్క ఒక విభాగంలోని ప్రస్తుత బలం, విభాగం యొక్క చివర్లలోని వోల్టేజ్ మరియు కరెంట్ ప్రవహించే కాలం యొక్క ఉత్పత్తిగా నిర్ణయించబడుతుంది. కండక్టర్.
వోల్టమీటర్ మరియు గడియారాన్ని ఉపయోగించి కొలతలు నిర్వహిస్తారు. ఇచ్చిన పరామితి యొక్క ఖచ్చితమైన విలువను ఎలా కనుగొనాలనే సమస్యను సమర్థవంతంగా పరిష్కరించడానికి ఈ పరికరాలు మిమ్మల్ని అనుమతిస్తాయి. ఒక అమ్మీటర్ మరియు వోల్టమీటర్‌ను సర్క్యూట్‌కు కనెక్ట్ చేసినప్పుడు, నిర్దిష్ట కాలానికి వారి రీడింగులను పర్యవేక్షించడం అవసరం. పొందిన డేటా ఫార్ములాలోకి చొప్పించబడింది, దాని తర్వాత తుది ఫలితం ప్రదర్శించబడుతుంది.
మూడు పరికరాల యొక్క విధులు ఎలక్ట్రిక్ మీటర్లలో మిళితం చేయబడతాయి, ఇవి వినియోగించే శక్తిని పరిగణనలోకి తీసుకుంటాయి మరియు వాస్తవానికి విద్యుత్ ప్రవాహం ద్వారా పని జరుగుతుంది. ఇక్కడ మరొక యూనిట్ ఉపయోగించబడుతుంది - 1 kW x h, అంటే ఒక యూనిట్ సమయంలో ఎంత పని జరిగింది.
రోజువారీ జీవితంలో మనం తరచుగా పని వంటి భావనను చూస్తాము. భౌతిక శాస్త్రంలో ఈ పదానికి అర్థం ఏమిటి మరియు సాగే శక్తి యొక్క పనిని ఎలా గుర్తించాలి? ఈ ప్రశ్నలకు సమాధానాలను మీరు వ్యాసంలో కనుగొంటారు.
మెకానికల్ పని
పని అనేది శక్తి మరియు స్థానభ్రంశం మధ్య సంబంధాన్ని వర్ణించే స్కేలార్ బీజగణిత పరిమాణం. ఈ రెండు వేరియబుల్స్ యొక్క దిశ సమానంగా ఉంటే, అది క్రింది సూత్రాన్ని ఉపయోగించి లెక్కించబడుతుంది:
- ఎఫ్- పని చేసే శక్తి వెక్టర్ యొక్క మాడ్యూల్;
- ఎస్- స్థానభ్రంశం వెక్టర్ మాడ్యూల్.
శరీరంపై పనిచేసే శక్తి ఎల్లప్పుడూ పని చేయదు. ఉదాహరణకు, శరీరం యొక్క కదలికకు దాని దిశ లంబంగా ఉంటే గురుత్వాకర్షణ ద్వారా చేసే పని సున్నా.
ఫోర్స్ వెక్టర్ స్థానభ్రంశం వెక్టర్‌తో సున్నా కాని కోణాన్ని ఏర్పరుచుకుంటే, పనిని నిర్ణయించడానికి మరొక సూత్రాన్ని ఉపయోగించాలి:
A=FScosα
α - శక్తి మరియు స్థానభ్రంశం వెక్టర్స్ మధ్య కోణం.
అంటే, యాంత్రిక పని స్థానభ్రంశం యొక్క దిశ మరియు స్థానభ్రంశం యొక్క మాడ్యూల్‌పై శక్తి యొక్క ప్రొజెక్షన్ యొక్క ఉత్పత్తి లేదా శక్తి యొక్క దిశ మరియు ఈ శక్తి యొక్క మాడ్యూల్‌పై స్థానభ్రంశం యొక్క ప్రొజెక్షన్ యొక్క ఉత్పత్తి.
మెకానికల్ పని చిహ్నం
శరీరం యొక్క కదలికకు సంబంధించి శక్తి యొక్క దిశపై ఆధారపడి, పని A ఇలా ఉంటుంది:
- అనుకూల (0°≤ α<90°);
- ప్రతికూల (90°<α≤180°);
- సున్నాకి సమానం (α=90°).
A>0 అయితే, శరీరం యొక్క వేగం పెరుగుతుంది. ఒక ఆపిల్ చెట్టు నుండి నేలపై పడటం ఒక ఉదాహరణ. A వద్ద<0 сила препятствует ускорению тела. Например, действие силы трения скольжения.
SI (ఇంటర్నేషనల్ సిస్టమ్ ఆఫ్ యూనిట్స్) పని యూనిట్ జూల్ (1N*1m=J). జూల్ అనేది ఒక శక్తి ద్వారా చేసే పని, దాని విలువ 1 న్యూటన్, ఒక శరీరం శక్తి దిశలో 1 మీటర్ కదిలినప్పుడు.
సాగే శక్తి యొక్క పని
శక్తి యొక్క పనిని గ్రాఫికల్‌గా కూడా నిర్ణయించవచ్చు. దీన్ని చేయడానికి, గ్రాఫ్ F s (x) క్రింద కర్విలినియర్ ఫిగర్ యొక్క వైశాల్యాన్ని లెక్కించండి.
అందువలన, స్ప్రింగ్ యొక్క పొడుగుపై సాగే శక్తి యొక్క ఆధారపడటం యొక్క గ్రాఫ్ నుండి, సాగే శక్తి యొక్క పని కోసం ఒక సూత్రాన్ని పొందవచ్చు.
ఇది సమానం:
A=kx 2/2
- కె- దృఢత్వం;
- x- సంపూర్ణ పొడుగు.
మనం ఏమి నేర్చుకున్నాము?
శరీరానికి ఒక శక్తి వర్తించినప్పుడు యాంత్రిక పని జరుగుతుంది, ఇది శరీరం యొక్క కదలికకు దారితీస్తుంది. శక్తి మరియు స్థానభ్రంశం మధ్య సంభవించే కోణంపై ఆధారపడి, పని సున్నా కావచ్చు లేదా ప్రతికూల లేదా సానుకూల సంకేతం కలిగి ఉంటుంది. సాగే శక్తి యొక్క ఉదాహరణను ఉపయోగించి, మీరు పనిని నిర్ణయించడానికి గ్రాఫికల్ పద్ధతి గురించి తెలుసుకున్నారు.
"పని ఎలా కొలుస్తారు" అనే అంశాన్ని వెల్లడించే ముందు, చిన్న డైగ్రెషన్ చేయడం అవసరం. ఈ ప్రపంచంలోని ప్రతిదీ భౌతిక శాస్త్ర నియమాలకు లోబడి ఉంటుంది. ప్రతి ప్రక్రియ లేదా దృగ్విషయం భౌతికశాస్త్రంలోని కొన్ని నియమాల ఆధారంగా వివరించబడుతుంది. ప్రతి కొలిచిన పరిమాణానికి సాధారణంగా కొలవబడే యూనిట్ ఉంటుంది. కొలత యూనిట్లు స్థిరంగా ఉంటాయి మరియు ప్రపంచవ్యాప్తంగా ఒకే అర్థాన్ని కలిగి ఉంటాయి.
Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/risunok-1-768x451..jpg 1024w" sizes="(max-width: 600px) 100vw,">600p
అంతర్జాతీయ యూనిట్ల వ్యవస్థ
దీనికి కారణం కిందిది. పందొమ్మిది అరవైలో, బరువులు మరియు కొలతలపై పదకొండవ జనరల్ కాన్ఫరెన్స్‌లో, ప్రపంచవ్యాప్తంగా గుర్తించబడిన కొలతల వ్యవస్థను స్వీకరించారు. ఈ వ్యవస్థకు Le Système International d'Unités, SI (SI సిస్టమ్ ఇంటర్నేషనల్) అని పేరు పెట్టారు. ఈ వ్యవస్థ ప్రపంచవ్యాప్తంగా ఆమోదించబడిన కొలత యూనిట్లను మరియు వాటి సంబంధాలను నిర్ణయించడానికి ఆధారం అయ్యింది.
భౌతిక నిబంధనలు మరియు పరిభాష
భౌతిక శాస్త్రంలో, భౌతిక శాస్త్రంలో థర్మోడైనమిక్స్ శాఖ అభివృద్ధికి గొప్ప కృషి చేసిన ఆంగ్ల భౌతిక శాస్త్రవేత్త జేమ్స్ జౌల్ గౌరవార్థం, శక్తి యొక్క పనిని కొలిచే యూనిట్ J (జౌల్) అని పిలుస్తారు. ఒక జౌల్ అనేది ఒక N (న్యూటన్) యొక్క అప్లికేషన్ శక్తి యొక్క దిశలో ఒక M (మీటర్) కదులుతున్నప్పుడు చేసే పనికి సమానం. ఒక N (న్యూటన్) అనేది శక్తి దిశలో ఒక m/s2 (సెకనుకు మీటర్) త్వరణంతో ఒక కిలో (కిలోగ్రామ్) ద్రవ్యరాశికి సమానం.
Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/risunok-2-2-210x140.jpg 210w" sizes="(max-width: 600px) 100vw,">600p
ఉద్యోగాన్ని కనుగొనే సూత్రం
మీ సమాచారం కోసం.భౌతిక శాస్త్రంలో, ప్రతిదీ ఒకదానితో ఒకటి అనుసంధానించబడి ఉంటుంది; ఏదైనా పని చేయడంలో అదనపు చర్యలు ఉంటాయి. ఉదాహరణగా, మనం గృహ ఫ్యాన్ తీసుకోవచ్చు. ఫ్యాన్‌ని ప్లగ్ ఇన్ చేసినప్పుడు, ఫ్యాన్ బ్లేడ్లు తిరగడం ప్రారంభిస్తాయి. తిరిగే బ్లేడ్లు గాలి ప్రవాహాన్ని ప్రభావితం చేస్తాయి, ఇది దిశాత్మక కదలికను ఇస్తుంది. ఇది పని యొక్క ఫలితం. కానీ పనిని నిర్వహించడానికి, ఇతర బాహ్య శక్తుల ప్రభావం అవసరం, ఇది లేకుండా చర్య అసాధ్యం. వీటిలో విద్యుత్ ప్రవాహం, శక్తి, వోల్టేజ్ మరియు అనేక ఇతర సంబంధిత విలువలు ఉన్నాయి.
ఎలెక్ట్రిక్ కరెంట్, దాని కోర్ వద్ద, యూనిట్ సమయానికి ఒక కండక్టర్‌లో ఎలక్ట్రాన్ల ఆర్డర్ కదలిక. విద్యుత్ ప్రవాహం సానుకూలంగా లేదా ప్రతికూలంగా చార్జ్ చేయబడిన కణాలపై ఆధారపడి ఉంటుంది. వాటిని విద్యుత్ చార్జీలు అంటారు. C, q, Kl (కూలంబ్) అక్షరాలతో సూచించబడింది, ఫ్రెంచ్ శాస్త్రవేత్త మరియు ఆవిష్కర్త చార్లెస్ కూలంబ్ పేరు పెట్టారు. SI వ్యవస్థలో, ఇది చార్జ్డ్ ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్యకు కొలత యూనిట్. 1 C అనేది యూనిట్ సమయానికి కండక్టర్ యొక్క క్రాస్ సెక్షన్ ద్వారా ప్రవహించే చార్జ్డ్ కణాల పరిమాణానికి సమానం. సమయం యొక్క యూనిట్ ఒక సెకను. విద్యుత్ ఛార్జ్ సూత్రం క్రింది చిత్రంలో చూపబడింది.
Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/risunok-3-768x486..jpg 848w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">
ఎలెక్ట్రిక్ చార్జ్‌ని కనుగొనే ఫార్ములా
విద్యుత్ ప్రవాహం యొక్క బలం A (ఆంపియర్) అక్షరం ద్వారా సూచించబడుతుంది. ఆంపియర్ అనేది భౌతిక శాస్త్రంలో ఒక యూనిట్, ఇది కండక్టర్‌తో పాటు ఛార్జీలను తరలించడానికి ఖర్చయ్యే శక్తి యొక్క పనిని వర్ణిస్తుంది. దాని ప్రధాన భాగంలో, ఎలెక్ట్రిక్ కరెంట్ అనేది విద్యుదయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క ప్రభావంతో కండక్టర్‌లో ఎలక్ట్రాన్ల యొక్క ఆర్డర్ కదలిక. కండక్టర్ అనేది ఒక పదార్థం లేదా కరిగిన ఉప్పు (ఎలక్ట్రోలైట్), ఇది ఎలక్ట్రాన్ల ప్రకరణానికి తక్కువ నిరోధకతను కలిగి ఉంటుంది. విద్యుత్ ప్రవాహం యొక్క బలం రెండు భౌతిక పరిమాణాల ద్వారా ప్రభావితమవుతుంది: వోల్టేజ్ మరియు నిరోధకత. వారు క్రింద చర్చించబడతారు. ప్రస్తుత బలం ఎల్లప్పుడూ వోల్టేజ్‌కు నేరుగా అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది మరియు ప్రతిఘటనకు విలోమానుపాతంలో ఉంటుంది.
Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/risunok-4-768x552..jpg 800w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">
ప్రస్తుత బలాన్ని కనుగొనడానికి ఫార్ములా
పైన చెప్పినట్లుగా, విద్యుత్ ప్రవాహం అనేది కండక్టర్‌లోని ఎలక్ట్రాన్ల యొక్క ఆర్డర్ కదలిక. కానీ ఒక మినహాయింపు ఉంది: వారు తరలించడానికి ఒక నిర్దిష్ట ప్రభావం అవసరం. సంభావ్య వ్యత్యాసాన్ని సృష్టించడం ద్వారా ఈ ప్రభావం సృష్టించబడుతుంది. విద్యుత్ ఛార్జ్ సానుకూలంగా లేదా ప్రతికూలంగా ఉండవచ్చు. సానుకూల ఛార్జీలు ఎల్లప్పుడూ ప్రతికూల ఛార్జీల వైపు మొగ్గు చూపుతాయి. వ్యవస్థ యొక్క సమతుల్యతకు ఇది అవసరం. సానుకూలంగా మరియు ప్రతికూలంగా చార్జ్ చేయబడిన కణాల సంఖ్య మధ్య వ్యత్యాసాన్ని విద్యుత్ వోల్టేజ్ అంటారు.
Gif?.gif 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/risunok-5-768x499.gif 768w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">
వోల్టేజీని కనుగొనడానికి సూత్రం
శక్తి అంటే ఒక సెకను వ్యవధిలో ఒక J (జౌల్) పనిని చేయడానికి ఖర్చు చేయబడిన శక్తి. భౌతిక శాస్త్రంలో కొలత యూనిట్ W (Watt), SI సిస్టమ్ W (వాట్)లో నిర్దేశించబడింది. విద్యుత్ శక్తి పరిగణించబడుతుంది కాబట్టి, ఇక్కడ ఇది ఒక నిర్దిష్ట వ్యవధిలో ఒక నిర్దిష్ట చర్యను నిర్వహించడానికి ఖర్చు చేయబడిన విద్యుత్ శక్తి యొక్క విలువ.
Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/risunok-6-120x74..jpg 750w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">
విద్యుత్ శక్తిని కనుగొనడానికి సూత్రం
ముగింపులో, పని యొక్క కొలత యూనిట్ స్కేలార్ పరిమాణం అని గమనించాలి, భౌతిక శాస్త్రంలోని అన్ని శాఖలతో సంబంధాన్ని కలిగి ఉంది మరియు ఎలక్ట్రోడైనమిక్స్ లేదా థర్మల్ ఇంజనీరింగ్ మాత్రమే కాకుండా ఇతర విభాగాల కోణం నుండి కూడా పరిగణించబడుతుంది. శక్తి యొక్క పని యొక్క కొలత యూనిట్‌ను వర్గీకరించే విలువను వ్యాసం క్లుప్తంగా పరిశీలిస్తుంది.
వీడియో
« ఫిజిక్స్ - 10వ తరగతి"
శక్తి పరిరక్షణ చట్టం అనేది ప్రకృతి యొక్క ప్రాథమిక నియమం, ఇది చాలా సంభవించే దృగ్విషయాలను వివరించడానికి అనుమతిస్తుంది.
పని మరియు శక్తి వంటి డైనమిక్స్ యొక్క భావనలను ఉపయోగించి శరీరాల కదలిక యొక్క వివరణ కూడా సాధ్యమవుతుంది.
భౌతిక శాస్త్రంలో పని మరియు శక్తి ఏమిటో గుర్తుంచుకోండి.
ఈ భావనలు వాటి గురించి రోజువారీ ఆలోచనలతో సమానంగా ఉన్నాయా?
మన రోజువారీ చర్యలన్నీ మనం, కండరాల సహాయంతో, చుట్టుపక్కల శరీరాలను కదలికలో ఉంచడం మరియు ఈ కదలికను నిర్వహించడం లేదా కదిలే శరీరాలను ఆపడం అనే వాస్తవానికి వస్తాయి.
ఈ శరీరాలు టూల్స్ (సుత్తి, పెన్, చూసింది), ఆటలలో - బంతులు, పుక్స్, చెస్ ముక్కలు. ఉత్పత్తి మరియు వ్యవసాయంలో, ప్రజలు కూడా కదలికలో సాధనాలను సెట్ చేస్తారు.
యంత్రాల వినియోగం, వాటిలో ఇంజన్లను ఉపయోగించడం వల్ల కార్మిక ఉత్పాదకత అనేక రెట్లు పెరుగుతుంది.
ఏదైనా ఇంజిన్ యొక్క ఉద్దేశ్యం ఏమిటంటే, సాధారణ ఘర్షణ మరియు “పని” నిరోధకత రెండింటి ద్వారా బ్రేకింగ్ ఉన్నప్పటికీ, శరీరాలను మోషన్‌లో ఉంచడం మరియు ఈ కదలికను నిర్వహించడం (కట్టర్ కేవలం మెటల్ వెంట జారకూడదు, కానీ, దానిలోకి కత్తిరించి, చిప్‌లను తొలగించాలి; నాగలి ఉండాలి భూమిని విప్పు, మొదలైనవి). ఈ సందర్భంలో, ఇంజిన్ వైపు నుండి కదిలే శరీరంపై ఒక శక్తి తప్పనిసరిగా పనిచేయాలి.
మరొక శరీరం (ఇతర శరీరాలు) నుండి ఒక శక్తి (లేదా అనేక శక్తులు) దాని కదలిక దిశలో లేదా దానికి వ్యతిరేకంగా శరీరంపై పని చేసినప్పుడు ప్రకృతిలో పని జరుగుతుంది.
వాన చినుకులు లేదా రాళ్లు కొండపై నుంచి పడినపుడు గురుత్వాకర్షణ శక్తి పని చేస్తుంది. అదే సమయంలో, పడే చుక్కలపై లేదా గాలి నుండి రాతిపై పనిచేసే నిరోధక శక్తి ద్వారా కూడా పని జరుగుతుంది. గాలికి వంగిన చెట్టు నిఠారుగా ఉన్నప్పుడు సాగే శక్తి కూడా పని చేస్తుంది.
పని యొక్క నిర్వచనం.
ప్రేరణ రూపంలో న్యూటన్ యొక్క రెండవ నియమం Δ = ΔtΔt సమయంలో ఒక శక్తి దానిపై పని చేస్తే శరీరం యొక్క వేగం పరిమాణం మరియు దిశలో ఎలా మారుతుందో నిర్ణయించడానికి మిమ్మల్ని అనుమతిస్తుంది.
వాటి వేగం యొక్క మాడ్యులస్‌లో మార్పుకు దారితీసే శరీరాలపై శక్తుల ప్రభావం శక్తులు మరియు శరీరాల కదలికలు రెండింటిపై ఆధారపడి ఉండే విలువ ద్వారా వర్గీకరించబడుతుంది. మెకానిక్స్‌లో ఈ పరిమాణాన్ని అంటారు శక్తి యొక్క పని.
శరీరం యొక్క కదలిక దిశలో శక్తి F r యొక్క ప్రొజెక్షన్ సున్నాకి భిన్నంగా ఉన్నప్పుడు మాత్రమే సంపూర్ణ విలువలో వేగంలో మార్పు సాధ్యమవుతుంది. ఇది శరీర మాడ్యులో వేగాన్ని మార్చే శక్తి యొక్క చర్యను నిర్ణయించే ఈ ప్రొజెక్షన్. ఆమె పని చేస్తుంది. అందువల్ల, పనిని స్థానభ్రంశం మాడ్యులస్ ద్వారా శక్తి F r యొక్క ప్రొజెక్షన్ యొక్క ఉత్పత్తిగా పరిగణించవచ్చు |Δ| (Fig. 5.1):
A = F r |Δ|. (5.1)
శక్తి మరియు స్థానభ్రంశం మధ్య కోణం α చే సూచించబడితే, అప్పుడు Fr = Fcosα.
కాబట్టి, పని సమానంగా ఉంటుంది:
A = |Δ|cosα. (5.2)
పని గురించి మన రోజువారీ ఆలోచన భౌతిక శాస్త్రంలో పని యొక్క నిర్వచనానికి భిన్నంగా ఉంటుంది. మీరు బరువైన సూట్‌కేస్‌ను పట్టుకొని ఉన్నారు, మరియు మీరు పని చేస్తున్నట్లు మీకు అనిపిస్తుంది. అయితే, భౌతిక దృక్కోణం నుండి, మీ పని సున్నా.
స్థిరమైన శక్తి యొక్క పని శక్తి యొక్క మాడ్యులీ యొక్క ఉత్పత్తికి సమానం మరియు వాటి మధ్య కోణం యొక్క శక్తి మరియు కొసైన్ యొక్క అప్లికేషన్ యొక్క పాయింట్ యొక్క స్థానభ్రంశం.
సాధారణ సందర్భంలో, దృఢమైన శరీరం కదులుతున్నప్పుడు, దాని వేర్వేరు పాయింట్ల స్థానభ్రంశం భిన్నంగా ఉంటుంది, కానీ శక్తి యొక్క పనిని నిర్ణయించేటప్పుడు, మనం Δ మేము దాని అప్లికేషన్ పాయింట్ యొక్క కదలికను అర్థం చేసుకున్నాము. దృఢమైన శరీరం యొక్క అనువాద కదలిక సమయంలో, దాని అన్ని బిందువుల కదలిక శక్తి యొక్క దరఖాస్తు పాయింట్ యొక్క కదలికతో సమానంగా ఉంటుంది.
పని, శక్తి మరియు స్థానభ్రంశం కాకుండా, వెక్టర్ కాదు, కానీ స్కేలార్ పరిమాణం. ఇది పాజిటివ్, నెగటివ్ లేదా జీరో కావచ్చు.
పని యొక్క సంకేతం శక్తి మరియు స్థానభ్రంశం మధ్య కోణం యొక్క కొసైన్ యొక్క సంకేతం ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది. α అయితే< 90°, то А >0, ఎందుకంటే తీవ్రమైన కోణాల కొసైన్ సానుకూలంగా ఉంటుంది. α > 90°కి, పని ప్రతికూలంగా ఉంటుంది, ఎందుకంటే మొండి కోణాల కొసైన్ ప్రతికూలంగా ఉంటుంది. α = 90° వద్ద (స్థానభ్రంశానికి లంబంగా ఉన్న శక్తి) ఏ పని జరగదు.
శరీరంపై అనేక శక్తులు పనిచేస్తే, స్థానభ్రంశంపై ఫలిత శక్తి యొక్క ప్రొజెక్షన్ వ్యక్తిగత శక్తుల అంచనాల మొత్తానికి సమానం:
F r = F 1r + F 2r + ... .
అందువల్ల, ఫలిత శక్తి యొక్క పని కోసం మనం పొందుతాము
A = F 1r |Δ| + F 2r |Δ| + ... = A 1 + A 2 + .... (5.3)
ఒక శరీరంపై అనేక శక్తులు పని చేస్తే, మొత్తం పని (అన్ని శక్తుల పని యొక్క బీజగణిత మొత్తం) ఫలిత శక్తి యొక్క పనికి సమానం.
ఒక శక్తి చేసిన పనిని గ్రాఫికల్‌గా సూచించవచ్చు. సరళ రేఖలో కదులుతున్నప్పుడు శరీరం యొక్క కోఆర్డినేట్‌లపై శక్తి యొక్క ప్రొజెక్షన్ ఆధారపడటాన్ని చిత్రంలో చిత్రీకరించడం ద్వారా దీనిని వివరిస్తాము.
శరీరాన్ని OX అక్షం (Fig. 5.2) వెంట తరలించనివ్వండి, అప్పుడు
Fcosα = F x , |Δ| = Δ x.
శక్తి యొక్క పని కోసం మేము పొందుతాము
A = F|Δ|cosα = F x Δx.
సహజంగానే, మూర్తి (5.3, a)లో షేడ్ చేయబడిన దీర్ఘచతురస్రం యొక్క వైశాల్యం, శరీరాన్ని కోఆర్డినేట్ x1 ఉన్న పాయింట్ నుండి కోఆర్డినేట్ x2 ఉన్న పాయింట్‌కి తరలించేటప్పుడు చేసే పనికి సంఖ్యాపరంగా సమానంగా ఉంటుంది.
స్థానభ్రంశంపై శక్తి యొక్క ప్రొజెక్షన్ స్థిరంగా ఉన్నప్పుడు ఫార్ములా (5.1) చెల్లుబాటు అవుతుంది. కర్విలినియర్ పథం, స్థిరమైన లేదా వేరియబుల్ ఫోర్స్ విషయంలో, మేము పథాన్ని చిన్న భాగాలుగా విభజిస్తాము, వీటిని రెక్టిలినియర్‌గా పరిగణించవచ్చు మరియు చిన్న స్థానభ్రంశం వద్ద శక్తి యొక్క ప్రొజెక్షన్ Δ - స్థిరమైన.
అప్పుడు, ప్రతి కదలికపై పనిని లెక్కించడం Δ
ఆపై ఈ పనులను సంగ్రహించడం, తుది స్థానభ్రంశంపై శక్తి యొక్క పనిని మేము నిర్ణయిస్తాము (Fig. 5.3, b). పని యూనిట్.
ప్రాథమిక సూత్రం (5.2) ఉపయోగించి పని యూనిట్ ఏర్పాటు చేయవచ్చు. ఒక యూనిట్ పొడవుకు శరీరాన్ని కదిలేటప్పుడు, దాని మాడ్యులస్ ఒకదానికి సమానమైన శక్తి ద్వారా చర్య తీసుకుంటే, మరియు శక్తి యొక్క దిశ దాని అప్లికేషన్ పాయింట్ (α = 0) యొక్క కదలిక దిశతో సమానంగా ఉంటే, అప్పుడు పని ఒకరికి సమానంగా ఉంటుంది. అంతర్జాతీయ వ్యవస్థ (SI)లో, పని యూనిట్ జూల్ (J చే సూచించబడుతుంది):
1 J = 1 N 1 m = 1 N m.
జూల్- ఇది శక్తి మరియు స్థానభ్రంశం యొక్క దిశలు ఒకేలా ఉంటే స్థానభ్రంశం 1పై 1 N యొక్క శక్తి ద్వారా చేసే పని.
పని యొక్క బహుళ యూనిట్లు తరచుగా ఉపయోగించబడతాయి: కిలోజౌల్ మరియు మెగాజౌల్:
1 kJ = 1000 J,
1 MJ = 1000000 J.
పనిని ఎక్కువ వ్యవధిలో లేదా చాలా తక్కువ సమయంలో పూర్తి చేయవచ్చు. అయితే, ఆచరణలో, పని త్వరగా లేదా నెమ్మదిగా చేయగలదా అనే ఉదాసీనతకు దూరంగా ఉంది. పని చేసే సమయం ఏదైనా ఇంజిన్ పనితీరును నిర్ణయిస్తుంది. ఒక చిన్న ఎలక్ట్రిక్ మోటారు చాలా పనిని చేయగలదు, కానీ దీనికి చాలా సమయం పడుతుంది. అందువల్ల, పనితో పాటు, అది ఉత్పత్తి చేయబడిన వేగాన్ని వర్ణించే పరిమాణం పరిచయం చేయబడింది - శక్తి.
శక్తి అనేది ఈ పని చేసే సమయ వ్యవధి Δtకి పని A యొక్క నిష్పత్తి, అనగా శక్తి అనేది పని వేగం:
వర్క్ A కి బదులుగా ఫార్ములా (5.4) లోకి ప్రత్యామ్నాయం దాని వ్యక్తీకరణ (5.2), మేము పొందుతాము
ఈ విధంగా, ఒక శరీరం యొక్క శక్తి మరియు వేగం స్థిరంగా ఉంటే, అప్పుడు శక్తి ఈ వెక్టార్ల దిశల మధ్య ఉన్న కోణం యొక్క వేగం వెక్టర్ మరియు కొసైన్ యొక్క పరిమాణం ద్వారా శక్తి వెక్టర్ యొక్క పరిమాణం యొక్క ఉత్పత్తికి సమానంగా ఉంటుంది. ఈ పరిమాణాలు వేరియబుల్ అయితే, అప్పుడు ఫార్ములా (5.4) ఉపయోగించి శరీరం యొక్క సగటు వేగాన్ని నిర్ణయించే విధంగా సగటు శక్తిని నిర్ణయించవచ్చు.
ఏదైనా మెకానిజం (పంప్, క్రేన్, మెషిన్ మోటారు మొదలైనవి) నిర్వహించే సమయానికి యూనిట్ పనిని అంచనా వేయడానికి శక్తి భావన పరిచయం చేయబడింది. కాబట్టి, సూత్రాలలో (5.4) మరియు (5.5), ట్రాక్షన్ ఫోర్స్ ఎల్లప్పుడూ ఉద్దేశించబడింది.
SI లో, శక్తి వ్యక్తీకరించబడింది వాట్స్ (W).
1 J కి సమానమైన పనిని 1 సెకనులో నిర్వహిస్తే శక్తి 1 W కి సమానం.
వాట్‌తో పాటు, పెద్ద (బహుళ) పవర్ యూనిట్లు ఉపయోగించబడతాయి:
1 kW (కిలోవాట్) = 1000 W,
1 MW (మెగావాట్) = 1,000,000 W.
కదలికను చేసే ప్రతి శరీరం పని ద్వారా వర్గీకరించబడుతుంది. మరో మాటలో చెప్పాలంటే, ఇది శక్తుల చర్యను వర్ణిస్తుంది.
పని ఇలా నిర్వచించబడింది:
శక్తి యొక్క మాడ్యులస్ మరియు శరీరం ప్రయాణించే మార్గం యొక్క ఉత్పత్తి, శక్తి మరియు కదలిక దిశ మధ్య కోణం యొక్క కొసైన్ ద్వారా గుణించబడుతుంది.
పనిని జూల్స్‌లో కొలుస్తారు:
1 [J] = = [kg* m2/s2]
ఉదాహరణకు, శరీరం A, 5 N శక్తి ప్రభావంతో, 10 మీటర్లు ప్రయాణించింది, శరీరం చేసిన పనిని నిర్ణయించండి.
కదలిక దిశ మరియు శక్తి యొక్క చర్య సమానంగా ఉంటాయి కాబట్టి, ఫోర్స్ వెక్టర్ మరియు డిస్ప్లేస్‌మెంట్ వెక్టర్ మధ్య కోణం 0°కి సమానంగా ఉంటుంది. 0° కోణం యొక్క కొసైన్ 1కి సమానం కాబట్టి సూత్రం సరళీకృతం చేయబడుతుంది.
ఫార్ములాలో ప్రారంభ పారామితులను ప్రత్యామ్నాయంగా, మేము కనుగొంటాము:
A= 15 J.
మరొక ఉదాహరణను పరిశీలిద్దాం: 6 మీ/సె 2 త్వరణంతో కదులుతున్న 2 కిలోల బరువున్న శరీరం, 60° కోణంలో వంపుతిరిగిన విమానంలో పైకి కదిలితే శరీరం చేసిన పనిని నిర్ణయించండి.
ప్రారంభించడానికి, శరీరానికి 6 m/s2 త్వరణాన్ని అందించడానికి ఎంత శక్తిని ఉపయోగించాలో లెక్కిద్దాం.
F = 2 kg * 6 m/s2 = 12 H.
12N శక్తి ప్రభావంతో, శరీరం 10 మీటర్లు కదిలింది, ఇప్పటికే తెలిసిన సూత్రాన్ని ఉపయోగించి పనిని లెక్కించవచ్చు:
ఇక్కడ, a అనేది 30°కి సమానం. ప్రాథమిక డేటాను ఫార్ములాలో భర్తీ చేయడం ద్వారా మేము పొందుతాము:
A= 103.2 J.
శక్తి
అనేక యంత్రాలు మరియు యంత్రాంగాలు వేర్వేరు సమయాల్లో ఒకే పనిని చేస్తాయి. వాటిని పోల్చడానికి, శక్తి భావన పరిచయం చేయబడింది.
శక్తి అనేది యూనిట్ సమయానికి చేసిన పని మొత్తాన్ని చూపే పరిమాణం.
స్కాటిష్ ఇంజనీర్ జేమ్స్ వాట్ తర్వాత శక్తిని వాట్స్‌లో కొలుస్తారు.
1 [వాట్] = 1 [J/s].
ఉదాహరణకు, ఒక పెద్ద క్రేన్ 10 టన్నుల బరువున్న లోడ్‌ను 1 నిమిషంలో 30 మీటర్ల ఎత్తుకు ఎత్తింది. ఒక చిన్న క్రేన్ 1 నిమిషంలో 2 టన్నుల ఇటుకలను అదే ఎత్తుకు ఎత్తింది. క్రేన్ సామర్థ్యాలను సరిపోల్చండి.
క్రేన్లచే నిర్వహించబడిన పనిని నిర్వచించండి. గురుత్వాకర్షణ శక్తిని అధిగమించేటప్పుడు లోడ్ 30 మీ పెరుగుతుంది, కాబట్టి లోడ్‌ను ఎత్తడానికి ఖర్చు చేసే శక్తి భూమి మరియు లోడ్ (F = m * g) మధ్య పరస్పర చర్యకు సమానంగా ఉంటుంది. మరియు పని అనేది లోడ్ల ద్వారా ప్రయాణించే దూరం ద్వారా, అంటే ఎత్తు ద్వారా శక్తుల ఉత్పత్తి.
పెద్ద క్రేన్ A1 = 10,000 kg * 30 m * 10 m/s2 = 3,000,000 J, మరియు ఒక చిన్న క్రేన్ A2 = 2,000 kg * 30 m * 10 m/s2 = 600,000 J.
పనిని సమయం ద్వారా విభజించడం ద్వారా శక్తిని లెక్కించవచ్చు. రెండు క్రేన్‌లు 1 నిమిషం (60 సెకన్లు)లో లోడ్‌ను ఎత్తివేశాయి.
ఇక్కడనుంచి:
N1 = 3,000,000 J/60 s = 50,000 W = 50 kW.
N2 = 600,000 J/ 60 s = 10,000 W = 10 kW.
పై డేటా నుండి మొదటి క్రేన్ రెండవదాని కంటే 5 రెట్లు ఎక్కువ శక్తివంతమైనదని స్పష్టంగా కనిపిస్తుంది.