सामान्य विज्ञान क्विज: कार्य, ऊर्जा और शक्ति

कार्य बल और विस्थापन का गुणनफल है, इसलिए उसका मात्रक न्यूटन मीटर होता है, जिसे जूल नाम दिया गया है; एक जूल कार्य तब होता है जब एक न्यूटन का बल किसी वस्तु को अपनी दिशा में एक मीटर खिसका दे।

कार्य बल गुणा विस्थापन गुणा दोनों के बीच के कोण की कोज्या होता है, और नब्बे अंश की कोज्या शून्य है, इसलिए गति के लंबवत लगने वाला बल कोई कार्य नहीं करता।

गतिज ऊर्जा वह ऊर्जा है जो वस्तु को उसकी गति के कारण प्राप्त होती है, और वह चाल के वर्ग के साथ बढ़ती है, इसलिए दोगुनी चाल से चलती वस्तु के पास चार गुनी गतिज ऊर्जा होती है।

शक्ति कार्य करने की दर है, अर्थात कार्य को लगे समय से भाग देने पर मिलने वाली राशि, इसलिए उसका मात्रक जूल प्रति सेकंड है, जिसे जेम्स वाट के नाम पर वाट कहा जाता है।

अश्वशक्ति शक्ति का पुराना मात्रक है, जो आज भी मोटरों और वाहनों की क्षमता बताने में चलता है, और एक अश्वशक्ति को लगभग 746 वाट अर्थात लगभग पौन किलोवाट माना जाता है।

घरेलू बिजली का बिल इन्हीं मात्रकों में बनता है, और एक किलोवाट घंटा, जिसे बोलचाल में एक यूनिट कहते हैं, वह ऊर्जा है जो एक किलोवाट का उपकरण एक घंटे चलने पर खर्च करता है; एसआई में वह 36 लाख जूल के बराबर है।

गतिज ऊर्जा द्रव्यमान और चाल के वर्ग के गुणनफल की आधी होती है, इसलिए चाल को दो से गुणा करने पर ऊर्जा दो के वर्ग अर्थात चार से गुणा हो जाती है।

डायनेमो अर्थात जनित्र को गिरते जल, भाप या साइकिल के पहिये जैसे किसी यांत्रिक साधन से घुमाया जाता है, और चुंबकीय क्षेत्र में कुंडली के घूमने से विद्युत चुंबकीय प्रेरण द्वारा धारा उत्पन्न होती है।

कार्य ऊर्जा प्रमेय कहती है कि किसी वस्तु पर किया गया कुल कार्य उसकी अंतिम और आरंभिक गतिज ऊर्जाओं के अंतर के बराबर होता है, इसीलिए वस्तु को तेज करने वाला धक्का धनात्मक कार्य करता है जबकि उसे धीमा करने वाला घर्षण ऋणात्मक कार्य करता है।

बोझ को थामने के लिए वह जो बल लगाता है वह ऊर्ध्वाधर ऊपर की ओर है, जबकि प्लेटफार्म पर उसका विस्थापन क्षैतिज है, इसलिए बल और विस्थापन के बीच का कोण नब्बे अंश है और गुरुत्व के विरुद्ध किया गया कार्य शून्य है, भले ही वह कितना ही थक जाए।

ऊँचाई पर विरामावस्था में रखे पत्थर में कोई गति नहीं है, इसलिए गतिज ऊर्जा शून्य है, पर उसमें गुरुत्वीय स्थितिज ऊर्जा होती है, जो उसके द्रव्यमान, गुरुत्वीय त्वरण और मीनार की ऊँचाई के गुणनफल के बराबर होती है।

अर्ग सीजीएस पद्धति में कार्य का मात्रक है, अर्थात एक डाइन बल का एक सेंटीमीटर तक कार्य, और चूँकि एक न्यूटन एक लाख डाइन के बराबर है तथा एक मीटर सौ सेंटीमीटर के, इसलिए एक जूल एक करोड़ अर्ग अर्थात 10 की घात सात अर्ग के बराबर निकलता है।