సృష్టించలేరు.. నాశనం కాదు!
ధాన్యం దంచడానికి ఎత్తిన రోకలిలో ఉండేది స్థితిశక్తి. విల్లు విడిచి దూసుకెళ్లే బాణం గతిశక్తికి ఉదాహరణ. గగనాన్ని చీల్చుకుంటూ వెళ్లే రాకెట్కి ఆధారం యాంత్రికశక్తి. మొదటి రెండు శక్తుల కలయికతో మూడో శక్తి ఏర్పడుతుంది. భౌతికంగా జరిగే ప్రతి సంఘటనకీ శక్తి కావాలి. అనంతమైన విశ్వం గమనం కూడా ఆ శక్తిపైనే ఆధారపడి ఉంది. అయితే అది అనేక రూపాల్లో ఉంటుంది. భౌతికశాస్త్ర పరంగా ముఖ్యమైన ఆ మూడు శక్తులు ఎలా పనిచేస్తాయి? వాటి ప్రమాణాలు ఏమిటి? నిత్యజీవితంలో ఏ విధమైన ప్రభావాలను ప్రదర్శిస్తున్నాయి? ఈ వివరాలను పోటీ పరీక్షార్థులు తెలుసుకోవాలి.
రోజూ మనం ఉదయం లేచినప్పటి నుంచి రాత్రి నిద్రపోయే వరకు అనేక రకాల (శారీరక, మానసిక) పనులు చేస్తాం. ఉదాహరణకు ఆలోచించడం, చదవడం, సైకిల్ తొక్కడం, పెద్దపెద్ద బరువులు ఎత్తడం లాంటివి. ఈ పనులన్నీ చేయడానికి మనకు శక్తి అవసరం. ఈ శక్తి ఆహారం నుంచి లభిస్తుంది. ఇంకా మరికొన్ని పనుల కోసం యంత్రాలను ఉపయోగిస్తున్నాం. ఉదాహరణకు ఫ్యాన్, వాషింగ్ మిషన్, గ్రైండర్, విద్యుత్ హీటర్ లాంటివి. ఇవి పని చేయడానికి కూడా శక్తి అవసరమే. వీటికి శక్తి ఇంధనాలు, విద్యుత్ నుంచి లభిస్తుంది.
సాధారణ పని: నిత్యజీవితంలో మనకు ఉపయోగపడే శారీరక, మానసిక కార్యకలాపాలన్నింటినీ పనిగా భావిస్తాం.
విజ్ఞానశాస్త్ర పని: ఒక వస్తువుపై కొంత బలాన్ని ప్రయోగించినప్పుడు వస్తువు బలదిశలో సరళరేఖా మార్గంలో స్థానభ్రంశం చెందితే విజ్ఞాన శాస్త్ర పరిభాషలో పని జరిగిందని అంటాం.
పని = బలం x స్థానభ్రంశం (W = F x S)
* ఒక వస్తువుపై బలాన్ని ప్రయోగించినప్పుడు అది కొంత కోణంతో స్థానభ్రంశం చెందితే జరిగిన పని W = F x S cos** గా లెక్కిస్తాం. ఇక్కడ F - బలం, S - స్థానభ్రంశం
* ఒక వస్తువుపై బలాన్ని ప్రయోగిస్తే, అది పొందిన స్థానభ్రంశం ప్రయోగించిన బలానికి వ్యతిరేక దిశలో ఉంటే జరిగిన పనిని W = -F x S గా లెక్కిస్తాం. ఇక్కడ జరిగిన పని రుణాత్మకం.
* పని అనేది అదిశ రాశి.
* పనికి S.I.ప్రమాణం జౌల్. C.G.S.ప్రమాణం ఎర్గ్.
* 1 జౌల్ = 107 ఎర్గ్స్
* 1 ఎర్గ్ = 10-7 జౌల్స్
శక్తి: పని చేయడానికి కావాల్సిన పటిమను లేదా ధారుడ్యాన్ని శక్తి అంటారు. పనికి, శక్తికి ప్రమాణాలు ఒకటే. శక్తి కూడా అదిశ రాశి అవుతుంది.
శక్తి నిత్యత్వ నియమం: శక్తిని సృష్టించలేం, నాశనం చేయలేం. ఒక రూపం నుంచి మరొక రూపంలోకి మార్చవచ్చు. ఈ నియమాన్ని ఐన్స్టీన్ ప్రతిపాదించారు.
శక్తి మార్పులు
విద్యుత్ మోటార్: విద్యుత్ శక్తిని యాంత్రిక శక్తిగా మారుస్తుంది.
డైనమో: యాంత్రిక శక్తిని విద్యుత్ శక్తిగా మారుస్తుంది.
ఎలక్ట్రికల్ హీటర్: విద్యుత్ శక్తిని ఉష్ణ శక్తిగా మారుస్తుంది.
ఘటం: రసాయన శక్తిని విద్యుత్ శక్తిగా మారుస్తుంది.
ఎలక్ట్రికల్ బల్బ్: విద్యుత్ శక్తి - కాంతి, ఉష్ణ శక్తి
మైక్రోఫోన్: ధ్వని శక్తి - విద్యుత్ శక్తి
లౌడ్స్పీకర్: విద్యుత్ శక్తి - ధ్వని శక్తి
సౌరఘటం: కాంతి, ఉష్ణ శక్తి - విద్యుత్ శక్తి
వాయిద్య పరికరాలు: యాంత్రిక శక్తి - ధ్వని శక్తి
కాలింగ్ బెల్: విద్యుత్ శక్తి - ధ్వని శక్తి
స్టీమ్ ఇంజిన్: ఉష్ణ శక్తి - యాంత్రిక శక్తి
శక్తి ప్రధానంగా 2 రకాలు: 1) గతి శక్తి 2) స్థితి శక్తి
గతి శక్తి (KE): వస్తువు చలనం వల్ల కలిగే శక్తిని గతి శక్తి అంటారు.
‘m’ ద్రవ్యరాశి ఉన్న ఒక వస్తువు ‘v’ వేగంతో చలిస్తూ ఉంటే దాని గతి శక్తి
p - ద్రవ్య వేగం
ఉదాహరణలు: * రంపపు మిల్లులో అతివేగంతో తిరిగే రంపం పెద్దపెద్ద దుంగలను సులువుగా, త్వరగా ముక్కలు చేస్తుంది.
* తుపాను గాలులు విద్యుత్, టెలిఫోన్ స్తంభాలను మెలి తిప్పుతాయి.
* చలించే రోడ్డు రోలరు.. రోడ్డును, దారులను సులువుగా చదును చేస్తుంది.
* వేగంగా తగిలిన రాయి కిటికీ అద్దాలను పగలగొడుతుంది.
* వేగంగా విసిరిన క్రికెట్ బంతి స్టంపులను తాకి వాటిని స్థానభ్రంశం చెందిస్తుంది.
* క్యారమ్ బోర్డుపై పేర్చిన కాయిన్స్ను స్ట్రయికర్తో కొడితే అవి చెల్లాచెదురుగా పడతాయి.
* బిలియర్డ్స్ ఆటలో వేగంగా వెళ్తున్న గోళీ నిశ్చలంగా ఉన్న గోళీని స్థానభ్రంశం చెందిస్తుంది.
* చపాతీ తయారీలో వేగంగా చలించే అప్పడాల కర్ర పిండి ముద్దను చదునుగా చేస్తుంది.
* తుపాకీ నుంచి వెళ్లిన బుల్లెట్ లక్ష్యాన్ని ఢీకొడుతుంది.
* విల్లు నుంచి వదిలిన బాణం లక్ష్యాలను ఛేదిస్తుంది.
* ప్రవహించే నీరు కొండరాళ్లను, నది గట్లను సైతం కోసుకుంటూ వెళుతుంది.
స్థితి శక్తి (PE): ఒక వస్తువుకు దాని స్థానం వల్ల లేదా స్థితి వల్ల లభ్యమయ్యే శక్తిని స్థితి శక్తి అంటారు.
* ‘m’ ద్రవ్యరాశి ఉన్న వస్తువు ‘h’ ఎత్తులో ఉంటే దాని స్థితి శక్తి PE = mgh
m - ద్రవ్యరాశి, g - గురుత్వత్వరణం, h - ఎత్తు
నిత్యజీవితంలో స్థితి శక్తికి కొన్ని సందర్భాలు
* రోలులో బియ్యం, ధాన్యం, ఎండు మిరపకాయలను దంచడానికి ఎత్తిన రోకలి.
* కంకర కోసం రాళ్లను పగలగొట్టేటప్పుడు పైకి ఎత్తిన సుత్తి.
* రిజర్వాయర్ (ఆనకట్ట) ఎత్తుగా ఉన్నప్పుడు దానిలో నిల్వ ఉన్న నీరు.
* పర్వతాగ్రం మీద ఉన్న రాయి.
* లోహ సిలిండర్లో పీడనంతో నింపిన వాయువులు.
* ధనుస్సులో సంధించిన బాణం. - ఆటబొమ్మల్లో నొక్కి ఉన్న స్ప్రింగ్.
* సైకిల్ బెల్లో సాగదీసిన స్ప్రింగ్.
* పంగలకర్రలో సాగదీసిన రబ్బరు పట్టి.
* సాగదీసిన రబ్బరు బ్యాండు.
* చెట్టుమీద కూర్చొని ఉన్న పక్షి.
యాంత్రిక శక్తి (ME): ఒక వస్తువుకు ఉన్న గతి శక్తి, స్థితిశక్తుల మొత్తాన్ని యాంత్రిక శక్తి అంటారు. యాంత్రిక శక్తి = గతి శక్తి + స్థితి శక్తి
ఏక కాలంలో గతి శక్తి, స్థితి శక్తి ఉండే వస్తువులకు ఉదాహరణ
* గగనతలంలో ఎగురుతున్న విమానం, రాకెట్లు, క్షిపణులు
* భూమి నుంచి కొంత ఎత్తులో ఎగురుతున్న పక్షులు
* పరమాణు కేంద్రకం చుట్టూ పరిభ్రమిస్తున్న ఎలక్ట్రాన్లు
* సౌర కుటుంబంలోని సూర్యుడి చుట్టూ పరిభ్రమిస్తున్న గ్రహాలు, గ్రహాల చుట్టూ పరిభ్రమిస్తున్న ఉపగ్రహాలు
* గమనంలో ఉన్న వాహనంలోని ప్రయాణికుడు
* చెట్టు నుంచి కింద పడుతున్న పండు
* డోలనాలు చేస్తున్న లఘులోలకం
సామర్థ్యం: పని జరిగే రేటును సామర్థ్యం అంటారు.
* సామర్థ్యం S.I. ప్రమాణం వాట్ (watt)
* సామర్థ్యాన్ని KWలలో కూడా కొలుస్తారు.
1KW = 1000 watts
మాదిరి ప్రశ్నలు
1. చెట్టు ఎక్కిన వ్యక్తి తన కండర శక్తిని ఏ శక్తిగా మార్చుకోగలుగుతాడు?
1) స్థితి శక్తి 2) గతి శక్తి 3) యాంత్రిక శక్తి 4) అన్నీ
2. గోడ గడియారంలో చుట్టిన స్ప్రింగ్లో ఉండే స్థితిజ శక్తి ఆ గడియారంలోని ముల్లులు తిరగడానికి కావాల్సిన ఏ శక్తిగా మారుతుంది?
1) యాంత్రిక శక్తి 2) గతి శక్తి 3) స్థితి శక్తి 4) అన్నీ
3. ఒక వ్యక్తి జారుడు బల్ల మీదకు ఎక్కిన తర్వాత కిందకు జారుతున్నప్పుడు అతడి కండర శక్తి ఏ శక్తిగా మారుతుంది?
1) స్థితి శక్తి 2) గతి శక్తి
3) యాంత్రిక శక్తి 4) కండర శక్తి
4. భూమి మీద నుంచి కొంత ఎత్తులో ఎగురుతున్న గద్ద కలిగి ఉండే శక్తి?
1) గతి శక్తి 2) స్థితి శక్తి
3) యాంత్రిక శక్తి 4) ఏదీకాదు
5. చెట్టుకొమ్మపై ఉన్న పక్షి ఎగరడం ప్రారంభించినప్పుడు దాని స్థితి శక్తి ఏ శక్తిగా మారుతుంది?
1) యాంత్రిక శక్తి 2) గతి శక్తి
3) స్థితి శక్తి 4) కండర శక్తి
6. శక్తి నిత్యత్వ నియమాన్ని ప్రతిపాదించిన శాస్త్రవేత్త?
1) లెవోఇజర్ 2) జోసఫ్ ప్రాస్ట్
3) ఐన్స్టీన్ 4) న్యూటన్
7. సైకిల్లో ఏర్పాటు చేసిన డైనమో ఏ శక్తిని, ఏ శక్తిగా మారుస్తుంది?
1) విద్యుత్ శక్తిని యాంత్రిక శక్తిగా
2) యాంత్రిక శక్తిని విద్యుత్ శక్తిగా
3) రసాయన శక్తిని విద్యుత్ శక్తిగా
4) విద్యుత్ శక్తిని రసాయన శక్తిగా
8. పనికి S.I. ప్రమాణం?
1) జౌల్ 2) ఎర్గ్ 3) డైన్ 4) న్యూటన్
9. క్యారమ్ బోర్డుపై కాయిన్స్ పేర్చి స్ట్రైకర్తో కొట్టినప్పుడు కాయిన్స్కు ఉండే శక్తి?
1) గతి శక్తి 2) స్థితి శక్తి
3) యాంత్రిక శక్తి 4) అన్నీ
10. మైక్రోఫోన్లోని శక్తి పరివర్తనం ఏ విధంగా ఉంటుంది?
1) ధ్వని శక్తి - విద్యుత్ శక్తి
2) విద్యుత్ శక్తి - ధ్వని శక్తి
3)శ ఉష్ణ శక్తి - విద్యుత్ శక్తి
4) విద్యుత్ శక్తి - ఉష్ణ శక్తి
సమాధానాలు: 1-1, 2-2, 3-2, 4-3, 5-1, 6-3, 7-2, 8-1, 9-1, 10-1.