यांत्रिक ऊर्जा किसे कहते हैं? Mechanical Energy in Hindi

यांत्रिक ऊर्जा किसे कहते हैं?

यांत्रिक ऊर्जा  किसी पिंड या प्रणाली की गतिज ऊर्जा और स्थितिज ऊर्जा का योग है । गतिज ऊर्जा वह ऊर्जा है जो गतिमान पिंडों में होती है, क्योंकि यह उनकी गति और उनके द्रव्यमान पर निर्भर करती है।

दूसरी ओर, स्थितिज ऊर्जा, उन बलों के काम से जुड़ी होती है जिन्हें रूढ़िवादी कहा जाता है, जैसे कि लोचदार और गुरुत्वाकर्षण बल, जो पिंडों के द्रव्यमान और उनकी स्थिति और संरचना पर निर्भर करते हैं।

ऊर्जा के संरक्षण का सिद्धांत स्थापित करता है कि यांत्रिक ऊर्जा तब तक संरक्षित (स्थिर रहती है) जब तक शरीर या प्रणाली पर कार्य करने वाले बल रूढ़िवादी होते हैं, अर्थात वे सिस्टम को ऊर्जा खोने का कारण नहीं बनाते हैं। इस सिद्धांत को गणितीय रूप से इस प्रकार लिखा जा सकता है:

Emec = Ec + Ep 

जहां  E प्रणाली  की  गतिज ऊर्जा  है और  Ep  इसकी  स्थितिज ऊर्जा है, जो गुरुत्वाकर्षण, लोचदार, विद्युत आदि हो सकती है।

यदि व्यवस्था गैर-रूढ़िवादी ताकतों से प्रभावित होती है तो यह संबंध कायम नहीं रहता है।

उदाहरण के लिए, घर्षण के साथ सतहों पर गति के मामले में (अधिकांश सतहों की तरह), गतिज ऊर्जा गर्मी के रूप में समाप्त हो जाती है।

एक प्रणाली की यांत्रिक ऊर्जा को गर्मी के रूप में भी खो दिया जा सकता है, उदाहरण के लिए थर्मोडायनामिक सिस्टम में जहां यांत्रिक ऊर्जा को थर्मल ऊर्जा में परिवर्तित किया जा सकता है ।

यांत्रिक ऊर्जा  का उपयोग अक्सर कार्य करने  या इसे ऊर्जा के अन्य रूपों में परिवर्तित करने के लिए किया जाता है, जैसा कि  हाइड्रोलिक ऊर्जा के मामले में होता है (जब मनुष्य काम करने के लिए गिरते पानी की स्थितिज ऊर्जा का लाभ उठाता है)।

एक अन्य उदाहरण पवन ऊर्जा या ज्वारीय शक्ति है, जो हवा और ज्वार की गतिज ऊर्जा का उपयोग करके उन्हें एक अन्य प्रकार की उपयोगी ऊर्जा में बदल देती है।

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यांत्रिक ऊर्जा के प्रकार

यांत्रिक ऊर्जा निम्नलिखित ऊर्जाओं का योग है:

• गतिज ऊर्जा- यह वस्तुओं या एक गतिशील प्रणाली के पास ऊर्जा है, और यह इसकी गति और द्रव्यमान पर निर्भर करता है । उदाहरण के लिए: गति में एक गेंद।

• स्थितिज ऊर्जा- यह एक रूढ़िवादी बल क्षेत्र के भीतर एक शरीर की स्थिति से जुड़ी ऊर्जा है, जैसे गुरुत्वाकर्षण, लोचदार, विद्युत, आदि। बदले में, स्थितिज ऊर्जा दो प्रकार की हो सकती है:

  • गुरुत्वाकर्षण स्थितिज ऊर्जा । यह वह ऊर्जा है जो   पिंडों पर गुरुत्वाकर्षण की क्रिया के कारण होती है। उदाहरण के लिए: एक निश्चित ऊंचाई से गिरने वाली वस्तु।

  • लोचदार स्थितिज ऊर्जा । यह एक बल द्वारा विकृत प्रणालियों के पास मौजूद ऊर्जा है । सिस्टम में ऊर्जा तब तक बनी रहती है जब तक कि बल लागू नहीं होता है और इस प्रकार सिस्टम अपने मूल आकार में लौट आता है, लोचदार ऊर्जा को गतिज ऊर्जा में बदल देता है। उदाहरण के लिए: एक वसंत जो बाहरी बल के माध्यम से फैलता है या अनुबंध करता है, जब इसे लागू नहीं किया जाता है, तो वसंत को अपनी सामान्य, संतुलित स्थिति में लौटने की अनुमति मिलती है।

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यांत्रिक ऊर्जा के उदाहरण

यांत्रिक ऊर्जा के विभिन्न रूपों में इसके कुछ संभावित उदाहरण निम्नलिखित हैं:

• एक रोलर कोस्टर गाड़ी। अपने उच्चतम बिंदु पर, कार एक सेकंड बाद मुक्त गिरने के लिए पर्याप्त गुरुत्वाकर्षण स्थितिज ऊर्जा (ऊंचाई के कारण) जमा कर चुकी होगी और इसे सभी गतिज ऊर्जा (गति के कारण) में परिवर्तित कर देगी और ब्रेकनेक गति तक पहुंच जाएगी।

• एक पवनचक्की। हवा की गतिज ऊर्जा चक्की के ब्लेड को एक धक्का प्रदान करती है जो यांत्रिक कार्य में परिवर्तित हो जाती है : गियर को मोड़ना जो अनाज को और नीचे पीस देगा।

• एक लोलक वजन की गुरुत्वाकर्षण स्थितिज ऊर्जा  को गतिज ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है ताकि वह अपने पथ पर आगे बढ़ सके, जिससे कुल यांत्रिक ऊर्जा का संरक्षण हो सके।

• एक ट्रैम्पोलिन- डाइविंग बोर्ड से कूदने वाला व्यक्ति अपने वजन (गुरुत्वाकर्षण स्थितिज ऊर्जा) का उपयोग डाइविंग बोर्ड को नीचे की ओर (लोचदार स्थितिज ऊर्जा) को विकृत करने के लिए करता है और यह, इसके आकार को पुनर्प्राप्त करते समय, उसे ऊपर की ओर धकेलता है, कार्य की तुलना में उसकी ऊंचाई (अधिक गुरुत्वाकर्षण क्षमता) बढ़ाता है। फिर पानी में मुक्त रूप से गिरने के दौरान गतिज ऊर्जा में परिवर्तित हो जाता है।

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गतिज और स्थितिज यांत्रिक ऊर्जा

जैसा कि पहले ही कहा जा चुका है, यांत्रिक ऊर्जा  में दो ऊर्जाएँ शामिल हैं: गतिज और क्षमता ।

पहले की गणना Ec = ½ m के सरल सूत्र द्वारा की जा सकती है  । v2 और अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली में इसकी माप  की इकाई जूल (J) होगी।

इसके विपरीत, स्थितिज ऊर्जा अपने विशेष विन्यास या बलों के क्षेत्र (गुरुत्वाकर्षण, लोचदार या विद्युत चुम्बकीय) के संबंध में इसकी स्थिति के कारण सिस्टम में संग्रहीत ऊर्जा की मात्रा है। यह ऊर्जा ऊर्जा के अन्य रूपों में परिवर्तित होने में सक्षम है, जैसे कि गतिज ऊर्जा।

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