энерги ಸಂರಕ್ಷಣೆಯ ಪರಿಕಲ್ಪನೆಯೇನು?

ಶಕ್ತಿ ಸಂರಕ್ಷಣದ ನಿಯಮದ ಪರಿಕಲ್ಪನೆ

ಶಕ್ತಿ ಸಂರಕ್ಷಣದ ನಿಯಮವು ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರದ ಒಂದು ಮೂಲಭೂತ ತತ್ತ್ವವಾಗಿದ್ದು, ಇದು ವಿಚ್ಛಿನ್ನ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಲ್ಲಿನ ಮೊಟ್ಟಂ ಶಕ್ತಿ ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುತ್ತದೆ ಎಂದು ಹೇಳುತ್ತದೆ. ಇನ್ನೊಂದು ವಾಕ್ಯದಲ್ಲಿ ಹೇಳಬಹುದಾದರೆ, ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಸೃಷ್ಟಿಸಲಾಗುವುದಿಲ್ಲ ಅಥವಾ ನಿಘೋಷಪಡಿಸಲಾಗುವುದಿಲ್ಲ; ಇದನ್ನು ಒಂದು ರೂಪದಿಂದ ಇನ್ನೊಂದು ರೂಪದ ದಾಖಲಾಗಿ ಮಾಡಬಹುದು ಅಥವಾ ಒಂದು ವಸ್ತುವಿಂದ ಇನ್ನೊಂದು ವಸ್ತುವಿಗೆ ಸಂಪ್ರದಿಸಬಹುದು.

1. ವ್ಯಾಖ್ಯಾನ

ಶಕ್ತಿ ಸಂರಕ್ಷಣದ ನಿಯಮವನ್ನು ಈ ಕೆಳಗಿನಂತೆ ಹೇಳಬಹುದು:

ವಿಚ್ಛಿನ್ನ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಲ್ಲಿ, ಯಾವುದೇ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ ಮೊಟ್ಟಂ ಶಕ್ತಿ ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುತ್ತದೆ.

ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಒಂದು ರೂಪದಿಂದ ಇನ್ನೊಂದು ರೂಪದ ದಾಖಲಾಗಿ ಮಾಡಬಹುದು, ಆದರೆ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಮೊಟ್ಟಂ ಶಕ್ತಿ ಅದೇ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ಉಳಿಯುತ್ತದೆ.

2. ಗಣಿತಶಾಸ್ತ್ರೀಯ ವ್ಯಕ್ತೀಕರಣ

ಶಕ್ತಿ ಸಂರಕ್ಷಣದ ನಿಯಮವನ್ನು ಗಣಿತಶಾಸ್ತ್ರೀಯವಾಗಿ ಈ ಕೆಳಗಿನಂತೆ ವ್ಯಕ್ತಪಡಿಸಬಹುದು:

E initial=E final

ಇದಲ್ಲಿ:

• E initial ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಮೊದಲ ಅವಸ್ಥೆಯಲ್ಲಿನ ಮೊಟ್ಟಂ ಶಕ್ತಿ.

• E final ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಅಂತಿಮ ಅವಸ್ಥೆಯಲ್ಲಿನ ಮೊಟ್ಟಂ ಶಕ್ತಿ.

ಕೆಲವು ಸಂದರ್ಭಗಳಲ್ಲಿ ಕೆಲಸ ಮಧ್ಯೆ ಇದ್ದರೆ, ಸಮೀಕರಣವನ್ನು ಈ ಕೆಳಗಿನಂತೆ ಬರೆಯಬಹುದು:

E initial +W=E final

ಇದಲ್ಲಿ W ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಮೇಲೆ ಅಥವಾ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಿಂದ ನಿರ್ವಹಿಸಲ್ಪಟ್ಟ ಕೆಲಸವನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ.

3. ಶಕ್ತಿಯ ರೂಪಗಳು

ಶಕ್ತಿ ವಿವಿಧ ರೂಪಗಳಲ್ಲಿ ಉಳಿದಿದೆ, ಇವುಗಳು ಹೀಗಿವೆ:

• ಚಲನ ಶಕ್ತಿ: ಒಂದು ವಸ್ತುವಿನ ಚಲನೆಯಿಂದ ಅದರ ಪಡೆದ ಶಕ್ತಿ, K= 1/2 mv2 ಸೂತ್ರದಿಂದ ನಿರ್ದಿಷ್ಟವಾಗಿದೆ, ಇದಲ್ಲಿ m ವಸ್ತುವಿನ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ ಮತ್ತು v ಅದರ ವೇಗ.

• ಬೆಳಕೆ ಶಕ್ತಿ: ಒಂದು ವಸ್ತುವಿನ ಸ್ಥಿತಿ ಅಥವಾ ಅವಸ್ಥೆಯಿಂದ ಅದರ ಪಡೆದ ಶಕ್ತಿ, ಉದಾಹರಣೆಗೆ U=mgh, ಇದಲ್ಲಿ m ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ, g ಗುರುತ್ವ ತ್ವರಣ, ಮತ್ತು h ಎತ್ತರ; ಅಥವಾ ಸ್ಪ್ರಿಂಗ್ ಶಕ್ತಿ U= 1/2 kx2, ಇದಲ್ಲಿ k ಸ್ಪ್ರಿಂಗ್ ಸ್ಥಿರಾಂಕ ಮತ್ತು x ಸ್ಥಾನ ಬದಲಾವಣೆ.

• ತಾಪ ಶಕ್ತಿ: ಪಾರ್ಶವ ಚಲನೆಯಿಂದ ಜೋಡಿಸಿದ ಶಕ್ತಿ.

• ರಾಸಾಯನಿಕ ಶಕ್ತಿ: ರಾಸಾಯನಿಕ ಬಂಧಗಳಲ್ಲಿ ನಿಂತಿರುವ ಶಕ್ತಿ, ರಾಸಾಯನಿಕ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳಿಂದ (ಉದಾಹರಣೆಗೆ ದಹನ) ನಿಘೋಷಪಡಿಸಲ್ಪಟ್ಟು.

• ಬೆಳಕೆ ಶಕ್ತಿ: ವಿದ್ಯುತ್ ಪ್ರವಾಹದಿಂದ ಉತ್ಪಾದಿಸಿದ ಶಕ್ತಿ.

• ಅಣು ಶಕ್ತಿ: ಅಣು ಕೇಂದ್ರಗಳಲ್ಲಿ ನಿಂತಿರುವ ಶಕ್ತಿ, ಅಣು ವಿಭಜನ ಅಥವಾ ಸಂಯೋಜನ ದಾಖಲಾಗಿ ನಿಘೋಷಪಡಿಸಲ್ಪಟ್ಟು.

4. ಶಕ್ತಿ ಸಂರಕ್ಷಣದ ಉದಾಹರಣೆಗಳು

• ಸ್ವೇಚ್ಚ ಪಟ್ಟು: ಒಂದು ವಸ್ತು ಎತ್ತರದಿಂದ ಸ್ವೇಚ್ಚ ಪಟ್ಟು ಮುಂದೆ ಬಂದಾಗ, ಅದರ ಗುರುತ್ವ ಶಕ್ತಿ ಕ್ರಮವಾಗಿ ಚಲನ ಶಕ್ತಿಗೆ ಮಾರುತ್ತದೆ. ವಾಯು ವಿರೋಧವನ್ನು ಅನೇಕ ಮಾಡದಿದ್ದರೆ, ವಸ್ತು ಭೂಮಿಗೆ ಬಂದಾಗ ಅದರ ಚಲನ ಶಕ್ತಿ ಅದರ ಮೊದಲ ಗುರುತ್ವ ಶಕ್ತಿಯ ಸಮನಾಗಿರುತ್ತದೆ.

• ಸ್ಪ್ರಿಂಗ್ ಆಯಾಮಕ: ಒಂದು ಆದರ್ಶ ಸ್ಪ್ರಿಂಗ್-ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಲ್ಲಿ, ಸ್ಪ್ರಿಂಗ್ ಶಕ್ತಿ ಅತ್ಯಂತ ಸ್ಥಾನಗಳಲ್ಲಿ ಅತ್ಯಂತ ಹೆಚ್ಚಿನದಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಸಮತೋಲನ ಸ್ಥಾನದಲ್ಲಿ ಎಲ್ಲ ಶಕ್ತಿ ಚಲನ ಶಕ್ತಿಯಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಆಯಾಮನ್ನ ಮುಂದೆ ಹೋಗುವವರೆಗೆ ಮೊಟ್ಟಂ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಶಕ್ತಿ ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುತ್ತದೆ.

• ತೀವ್ರತೆ ಮತ್ತು ತಾಪ: ಎರಡು ವಸ್ತುಗಳು ಒಂದಕ್ಕೊಂದು ಮುರಿಯಾಗಿ ಮುರಿದಾಗ, ಯಾಂತ್ರಿಕ ಶಕ್ತಿಯು ತಾಪ ಶಕ್ತಿಯಾಗಿ ಮಾರುತ್ತದೆ. ಯಾಂತ್ರಿಕ ಶಕ್ತಿ ಕಡಿಮೆಯಾದರೂ, ಮೊಟ್ಟಂ ಶಕ್ತಿ (ಯಾಂತ್ರಿಕ + ತಾಪ) ಸಂರಕ್ಷಿತವಾಗಿರುತ್ತದೆ.

5. ಶಕ್ತಿ ಸಂರಕ್ಷಣದ ನಿಯಮದ ಪ್ರಯೋಗಗಳು

• ಇಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್: ಮೆಕಾನಿಕಲ್ ಮಾಷಿನ್‌ಗಳು, ವಿದ್ಯುತ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳು, ತಾಪ ಇಂಜಿನ್‌ಗಳು ಇತ್ಯಾದಿಯನ್ನು ಡಿಸೈನ್ ಮಾಡುವಾಗ, ಶಕ್ತಿ ಸಂರಕ್ಷಣದ ನಿಯಮವನ್ನು ಶಕ್ತಿ ಇನ್‌ಪುಟ್, ಔಟ್‌ಪುಟ್, ಮತ್ತು ರೂಪಾಂತರ ಕಷ್ಟವಾಗಿ ವಿಶ್ಲೇಷಿಸಲು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

• ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರದ ಪ್ರಾಧ್ಯಾಪನೆ: ಪಾರ್ಶವ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರ ಮತ್ತು ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾನಿಲಯ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರ ಮಾದರಿ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳಲ್ಲಿ, ಶಕ್ತಿ ಸಂರಕ್ಷಣದ ನಿಯಮವು ವಿಶ್ವದಲ್ಲಿನ ವಿವಿಧ ಪ್ರದರ್ಶನಗಳನ್ನು ತಿಳಿಯಲು ಅನಿವಾರ್ಯವಾಗಿದೆ.

• ದಿನದ ಜೀವನ: ಶಕ್ತಿ ಸಂರಕ್ಷಣದ ನಿಯಮವು ಕಾರು ಇಂಜಿನ್‌ಗಳು ಹೇಗೆ ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತವೆ, ಬ್ಯಾಟರಿಗಳು ಹೇಗೆ ಆರೋಪಿಸುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಅನಾರೋಪಿಸುತ್ತವೆ ಇತ್ಯಾದಿ ದಿನದ ಪ್ರದರ್ಶನಗಳನ್ನು ವಿವರಿಸುತ್ತದೆ.

6. ಶಕ್ತಿ ಸಂರಕ್ಷಣ ಮತ್ತು ಥರ್ಮೋಡೈನಾಮಿಕ್ಸ್‌ನ ಮೊದಲನೆಯ ನಿಯಮ

ಶಕ್ತಿ ಸಂರಕ್ಷಣದ ನಿಯಮವು ಥರ್ಮೋಡೈನಾಮಿಕ್ಸ್‌ನ ಮೊದಲನೆಯ ನಿಯಮದ ಮೂಲಭೂತ ಭಾಗವಾಗಿದೆ, ಇದು ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಆಂತರಿಕ ಶಕ್ತಿಯ ಬದಲಾವಣೆಯು ವ್ಯವಸ್ಥೆಗೆ ಜೋಡಿದ ತಾಪಕ್ಕೆ ಮತ್ತು ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಿಂದ ನಿರ್ವಹಿಸಿದ ಕೆಲಸಕ್ಕೆ ಸಮಾನವಾಗಿದೆ ಎಂದು ಹೇಳುತ್ತದೆ:

ΔU=Q−W

ಇದಲ್ಲಿ:

• ΔU ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಆಂತರಿಕ ಶಕ್ತಿಯ ಬದಲಾವಣೆ.

• Q ವ್ಯವಸ್ಥೆಗೆ ಜೋಡಿದ ತಾಪ.

• W ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಿಂದ ನಿರ್ವಹಿಸಿದ ಕೆಲಸ.

थರ್ಮೋಡೈನಾಮಿಕ್ಸ್‌ನ ಮೊದಲನೆಯ ನಿಯಮವು ಥರ್ಮೋಡೈನಾಮಿಕ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಲ್ಲಿ ಶಕ್ತಿ ಸಂರಕ್ಷಣದ ನಿಯಮದ ಪ್ರಯೋಗವಾಗಿದೆ.

7. ಶಕ್ತಿ ಸಂರಕ್ಷಣದ ನಿಯಮದ ಪರಿಮಿತಿಗಳು

ಶಕ್ತಿ ಸಂರಕ್ಷಣದ ನಿಯಮವು ಕ್ಲಾಸಿಕಲ್ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರದಲ್ಲಿ ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಪ್ರಯೋಜ್ಯವಾಗಿದೆ, ಆದರೆ ಕೆಲವು ಅತಿ ವಿಶೇಷ ಸಂದರ್ಭಗಳಲ್ಲಿ—ಉದಾಹರಣೆಗೆ ಹೆಚ್ಚು ವೇಗದ ಚಲನೆ, ಹೆಚ್ಚು ತೀವ್ರ ಗುರುತ್ವ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳು, ಅಥವಾ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಸ್ಕೇಲ್—ಸಂಬಂಧಿತ ಸಿದ್ಧಾಂತಗಳು (ರೀಲೆಟಿವಿಟಿ ಮತ್ತು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಮೆಕಾನಿಕ್ಸ್) ಶಕ್ತಿ ಸಂರಕ್ಷಣದ ಗಾತ್ರದ ವಿವರಣೆಯನ್ನು ನೀಡುತ್ತವೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ವಿಶೇಷ ರೀಲೆಟಿವಿಟಿಯಲ್ಲಿ, ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ ಮತ್ತು ಶಕ್ತಿ ಪರಸ್ಪರ ಮಾರಿಕೊಂಡಿರುತ್ತವೆ, E=mc² ಎಂಬ ಪ್ರಸಿದ್ಧ ಸಮೀಕರಣದಂತೆ ವ್ಯಕ್ತಪಡಿಸಲಾಗಿದೆ.

ಸಾರಾಂಶ

ಶಕ್ತಿ ಸಂರಕ್ಷಣದ ನಿಯಮವು ಪ್ರಕೃತಿಯಲ್ಲಿನ ಅತ್ಯಂತ ಮೂಲಭೂತ ನಿಯಮಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದಾಗಿದೆ, ಇದು ವಿಚ್ಛಿನ್ನ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಲ್ಲಿನ ಮೊಟ್ಟಂ ಶಕ್ತಿ ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಅದು ವಿವಿಧ ರೂಪಗಳಲ್ಲಿ ಉಳಿಯಬಹುದು ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ನಡುವೆ ಮಾರಬಹುದು ಎಂದು ಹೇಳುತ್ತದೆ. ಈ ನಿಯಮವು ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರದಲ್ಲದೆ ಇಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್, ದಿನದ ಜೀವನ, ಮತ್ತು ಇತರ ವಿಜ್ಞಾನ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳಲ್ಲಿ ಮುಖ್ಯವಾದ ಪ್ರದರ್ಶನ ಮಾಡುತ್ತದೆ.