2.5 – කාර්යය, ශක්තිය හා ක්ෂමතාව

0
1528

කාර්යය

වස්තුවක් මත බාහිර අසමතුලිත බලයක් යෙදූ විට එම වස්තුව චලනය වන්නේ නම් බාහිර බලය මඟින් කාර්යයක් සිදු කරනු ලබයි.

යම් කාලයක් තුළ වස්තුව මත බලය මඟින් කෙරෙන කාර්යයේ අගය (W), බලයේ විශාලත්වයේත් (F), එම කාලය තුළ බලයේ දිශාවට එහි උපයෝගී ලක්ෂ්‍යෙය් සිදු වූ විස්ථාපනයේත් (s), ගුණිතයට සමාන වේ.

ඇතැම් විටක බලයේ දිශාවටම වස්තුව චලිතවීමක් සිදුනොව්. එවිට එම වස්තුව සිදුකළ කාර්යය ලබාගැනීමට බලයේ විශාලත්වය, වස්තුවේ විස්ථාපනය සිදුවූ දිශාවට විභේදනය කොට ලබාගත යුතුය. එවිට සිදුකළ කාර්යය,

වස්තුවක විස්ථාපනය ඉදිරියේ බලයේ විචලනය

වස්තුවක විස්ථාපනය හා බලය අතර අඳිනු ලබන ප්‍රස්ථාරයේ වර්ගඵලය මඟින් එම වස්තුව සිදුකළ කාර්යය ප්‍රමාණය ලැබේ

                                        ශක්තිය

වස්තුවකට කාර්යය ප්‍රමාණයක් සිදු කළ හැකිනම් එහි ශක්තිය අන්තර්ගතවී ඇතැයි කියනු ලැබේ. වස්තුවක් මත කාර්යය සිදු කරන විට ඊට සමාන අගයෙන් යුත් ශක්ති ප්‍රමාණයක් වස්තුවෙහි ගබඩා වන්නේ යැයි ද, වස්තුව මඟින් කාර්යය කෙරෙන විට, ඊට සමාන අගයක් ඇති ශක්ති ප්‍රමාණයක් වස්තුවෙන් මුදා හරින්නේ යැයි ද සැලකේ. මෙහිදී කාර්යය සමඟ පරිවර්තනය වන ශක්තිය යාන්ත්‍රික ශක්තිය ලෙස හඳුන්වනු ලැබේ.

යාන්ත්‍රික ශක්තිය

වස්තුවක පිහිටීම සිරස් ලෙස වෙනස් කිරීමට හා එය චලිත කරවීමට ද එය මත කාර්යයක් සිදුකළ යුතුය. මේ අවස්ථා දෙකේදීම වස්තුව මත ගබඩා වන ශක්ති ප්‍රභේදය යාන්ත්‍රික ශක්තිය නම් වේ.

විභව ශක්තිය හා චාලක ශක්තිය යාන්ත්‍රික ශක්තියේ ප්‍රධාන ආකාර දෙකකි. 

විභව ශක්තිය

මෙහි ආකාර දෙකකි.

  1. ගුරුත්වාකර්ෂණ විභව ශක්තිය
  2. ප්‍රත්‍යාස්ථ විභව ශක්තිය
  • ගුරුත්වාකර්ෂණ විභව ශක්තිය

වස්තුවක පිහිටීම අනුව ගබඩා වී ඇත්තේ ගුරුත්වාකර්ෂණ විභව ශක්තියයි.

පොළොව මත ඇති ස්කන්ධය m වන වස්තුවක් h සිරස් උසකට ගෙන යනු ලබන අවස්ථාවක සිදු කෙරෙන කාර්යය, W=mgh වේ. මෙය වස්තුවේ ගුරුත්වාකර්ෂණ විභව ශක්තිය ලෙස ගබඩා වේ.      

  • ප්‍රත්‍යස්ථ විභව ශක්තිය

ඇඳුනු හෝ සම්පීඩනය වූ දුන්නකට මෙන්ම ඇඳුනු රබර් පටියකට ද කාර්යයක් සිදුකළ හැක. එසේ වන්නේ ඒවායේ ශක්තියක් ගබඩා වී ඇති නිසාවෙනි. මෙහි ගබඩා වී ඇති ශක්තිය ප්‍රත්‍යස්ථ විභව ශක්තිය ලෙස හැඳින්වේ.

දුන්නක් මත බලයක් යෙදූ විට දුන්නෙහි සිදුවන දිග වැඩි වීම හෝ හැකිලීම (x) බලයේ එක්තරා අගයක් දක්වා බලයට අනුලෝම ලෙස සමානුපාතික වේ. මෙම දිග වැඩිවීම හෝ හැකිලීම “විතතිය” නම් වේ.

චාලක ශක්තිය

චලිත වන වස්තුවක ගැබ් වී ඇති යාන්ත්‍රික ශක්ති ප්‍රභේදය චාලක ශක්තිය නම් වේ.

  • උත්තාරණ චාලක ශක්තිය

වස්තුව රේඛීය චලිතයක යෙදෙන විට එහි ගැබ් වී ඇති චාලක ශක්තිය උත්තාරණ චාලක ශක්තිය වේ.

ස්කන්ධය m වන වස්තුවක් v වේගයකින් රේඛීයව චලනය වන විට එහි ගැබ් වී ඇති උත්තාරණ චාලක ශක්තිය (E) නම්,

  • භ්‍රමණ චාලක ශක්තිය

වස්තුවක් භ්‍රමණ චලිතයේ යෙදෙන විට එහි ගබඩා වී ඇති චාලක ශක්තිය භ්‍රමණ චාලක ශක්තිය ලෙස හැඳින්වේ.

භ්‍රමණ චලිතයේ යෙදෙන වස්තුවක භ්‍රමණ චාලක ශක්තිය (E) නම්,

මෙහි I යනු භ්‍රමණ අක්ෂය වටා වස්තුවෙහි අවස්ථිති ඝූර්ණය වන අතර  යනු වස්තුවේ කෝණික ප්‍රවේගයයි.

ශක්ති සංස්ථිති මූලධර්මය

සංවෘත පද්ධතියක මුළු ශක්ති ප්‍රමාණය නියතයකි. එනම් ශක්තිය මැවීමක් හෝ නැසීමක් සිදුකළ නොහැක. එහෙත් පද්ධතියක් තුළ එක් ශක්ති ප්‍රභේදයක් තව ශක්ති ප්‍රභේදයක් බවට පරිවර්තනය කළ හැකිය.

යාන්ත්‍රික ශක්ති සංස්ථිති මූලධර්මය

කිසියම් ක්‍රියාවලියකදී පද්ධතියක් සතු යාන්ත්‍රික ශක්තිය (චාලක ශක්තියේත්, විභව ශක්තියේත් එකතුව) වෙනත් ශක්ති ප්‍රභවයන් බවට පරිවර්තනය නොවන විට නියතයකි.

                                        ක්ෂමතාව (ජවය)

වස්තුවක් මඟින් කාර්ය කිරීමේ ශීඝ්‍රතාව එහි ක්ෂමතාවය ලෙස හඳුන්වනු ලැබේ

ක්ෂමතාවය හා ප්‍රවේගය අතර සම්බන්ධය

බලයක් යටතේ චලිත වන වස්තුවක කිසියම් අවස්ථාවක ක්ෂමතාවය (P), බලයේ විශාලත්වයේත් (F), එම අවස්ථාවේ චලිත ප්‍රවේගයේත් (v) ගුණිතයට සමාන වේ.

කාර්යක්ෂමතාවය

යන්ත්‍රයක් මඟින් සිදු කරනු ලබන කාර්යය, යන්ත්‍රය වෙත ප්‍රදානය කරනු ලබන ශක්තියට දරනු ලබන අනුපාතය යන්ත්‍රයේ කාර්යක්ෂමතාවය ලෙස හඳුන්වනු ලැබේ. කාර්යක්ෂමතාවය ඉදිරිපත් කරන්නේ ප්‍රතිශතයක් ලෙසය.

කාර්යක්ෂමතාවයට ඒකක හෝ මාන නොමැත.

ඔබේ අදහස් හා ප්‍රශ්න ඇතුළත් කරන්න.