📚 கற்றல் முதன்மை க.பொ.த. (சா/த) க.பொ.த. (உ/த) பிற 🌐 English உள்நுழைய
சா/த · விஞ்ஞானம் · தரம் 10 · அலகு 18
🔟 தரம் 10 · அலகு 18

வேலை, சக்தி, திறன்

Work, energy and power
★★★★★ வேலைசக்திஇயக்கச் சக்திஅழுத்தச் சக்தி

ஒரு மணி நேரம் சுவரை தள்ளுகிறீர்கள் — சுவர் அசையவில்லை. அறிவியல் கூறுகிறது: வேலை பூஜ்யம்! ஆனால் 1 கிலோ புத்தகத்தை 1 மீட்டர் உயரத்தில் தூக்கி 1 வினாடியில் வைக்கிறீர்கள் — அறிவியல் கூறுகிறது: 10 J வேலை, 10 W திறன். இயற்பியல் துல்லியமானது!

18.1 வேலை (Work)

நாள்வழக்கில் "வேலை" என்று நாம் பலவற்றை கூறுகிறோம். ஆனால் அறிவியலில் வேலை என்பதற்கு குறிப்பிட்ட அர்த்தம் உண்டு. ஒரு விசை (Force) ஒரு பொருளை அந்த விசையின் திசையில் நகர்த்தும்போது மட்டுமே வேலை (Work) நடைபெறுகிறது என்று கூறப்படுகிறது.

வேலை சூத்திரம்:
W = F × d

W = வேலை (Work) — J (ஜூல்)
F = விசை (Force) — N (நியூட்டன்)
d = இடப்பெயர்ச்சி (Displacement) — m (மீட்டர்)

1 ஜூல் = 1 நியூட்டன் × 1 மீட்டர் (1 J = 1 N·m)

முக்கியமான நிபந்தனை: பொருள் நகரும் திசை, விசையின் திசைக்கு செங்குத்தாக (perpendicular) இருந்தால் வேலை = 0.

எடுத்துக்காட்டு: கையில் பை தூக்கிக்கொண்டு நேராக நடக்கிறீர்கள் — பையின் எடை (கீழ்நோக்கி) கை நகரும் திசைக்கு (கிடைமட்டம்) செங்குத்தாக உள்ளது → வேலை = 0.

தீர்க்கப்பட்ட எடுத்துக்காட்டு:
F = 50 N விசையால் ஒரு பொருளை d = 4 m நகர்த்துகிறோம்.
W = F × d = 50 × 4 = 200 J

18.2 சக்தி வகைகள் (Types of Energy)

சக்தி (Energy) என்பது வேலை செய்யும் திறனாகும். சக்தியும் J (ஜூல்) அலகில் அளவிடப்படுகிறது.

அ. இயக்கச்சக்தி (Kinetic Energy — KE)

KE = ½mv²

m = திணிவு (mass) — kg
v = வேகம் (speed) — m/s
KE = இயக்கச்சக்தி — J
m = 2 kg, v = 10 m/s
KE = ½ × 2 × 10² = ½ × 2 × 100 = 100 J

ஆ. நிலைச்சக்தி (Gravitational Potential Energy — PE)

PE = mgh

m = திணிவு (mass) — kg
g = புவி ஈர்ப்பு முடுக்கம் = 10 m/s²
h = உயரம் (height) — m
PE = நிலைச்சக்தி — J
m = 2 kg, h = 5 m, g = 10 m/s²
PE = 2 × 10 × 5 = 100 J

இ. சக்தியின் பிற வடிவங்கள்

சக்தி வகைஎடுத்துக்காட்டுமாற்றம்
இரசாயனச் சக்தி (Chemical energy)உணவு, பெட்ரோல், மின்கலம்வெப்பம் / இயக்கம் ஆகிறது
வெப்பச்சக்தி (Heat energy)நெருப்பு, சூரியன்இயக்கம் / ஒளி ஆகிறது
ஒலிச்சக்தி (Sound energy)பேச்சு, இசைகாதில் அதிர்வு
ஒளிச்சக்தி (Light energy)சூரியன், மின் விளக்குதாவர ஒளிச்சேர்க்கை
மின்சக்தி (Electrical energy)மின்வலைவெப்பம் / ஒளி / இயக்கம்
அணுச்சக்தி (Nuclear energy)அணு உலைவெப்பம் → மின்சாரம்

18.3 சக்தி பாதுகாப்பு விதி (Conservation of Energy)

சக்தி பாதுகாப்பு விதி:
சக்தியை புதிதாக உருவாக்கவோ அழிக்கவோ இயலாது. அது ஒரு வடிவிலிருந்து மற்றொரு வடிவிற்கு மாற்றமடையும் மட்டுமே.
(ஒரு மூடிய அமைப்பில்) மொத்த சக்தி = மாறிலி

ஊசல் (Pendulum) — சக்தி மாற்றம்

  • மிக உயர்ந்த புள்ளியில்: PE அதிகம், KE = 0 (நிலையாக நிற்கிறது)
  • மிக கீழ்ப்புள்ளியில்: PE = 0, KE அதிகம் (வேகமாக நகர்கிறது)
  • இடைப்பட்ட புள்ளியில்: PE + KE = மாறிலி

விழும் பந்து (Falling Ball)

m = 0.2 kg, h = 5 m, g = 10 m/s²

தொடக்கத்தில் (மேலே): PE = mgh = 0.2 × 10 × 5 = 10 J, KE = 0
தரையில் (கீழே): PE = 0, KE = 10 J

PE எல்லாம் KE ஆக மாறியது (உராய்வு புறக்கணிக்கப்பட்டால்):
KE கீழே = mgh = 10 J

18.4 திறன் (Power)

திறன் (Power) என்பது ஒரு வினாடியில் செய்யப்படும் வேலையின் அளவாகும். அல்லது: ஒரு வினாடியில் மாற்றப்படும் சக்தியின் அளவு.

P = W/t = E/t

P = திறன் (Power) — W (வாட்)
W = வேலை (Work) — J
t = நேரம் (time) — s

1 வாட் = 1 ஜூல் / வினாடி (1 W = 1 J/s)
எடுத்துக்காட்டு 1:
W = 600 J, t = 30 s
P = 600 / 30 = 20 W

எடுத்துக்காட்டு 2 (P = Fv):
F = 100 N விசையில் v = 5 m/s வேகத்தில் நகர்கிறது
P = F × v = 100 × 5 = 500 W
அலகுமாற்றம்
1 கிலோவாட் (kW)= 1000 W
1 குதிரைத்திறன் (Horsepower / hp)= 746 W
1 யூனிட் மின்சாரம் (kWh)= 3,600,000 J

18.5 இயந்திர திறன் (Mechanical Efficiency)

உண்மையில் எந்த இயந்திரமும் 100% திறன் கொண்டதல்ல. உராய்வு (friction) மற்றும் வெப்ப இழப்பு (heat loss) காரணமாக சில சக்தி வீணாகிறது.

திறன் (Efficiency):
Efficiency = (பயனுள்ள வெளியீட்டு சக்தி / மொத்த உள்ளீட்டு சக்தி) × 100%

எப்பொழுதும் 100%-க்கு குறைவாகவே இருக்கும்.

எளிய இயந்திரங்கள் (Simple Machines)

சொல்இலக்கணம்சூத்திரம்
இயந்திர நன்மை (MA)Mechanical AdvantageMA = சுமை (Load) / முயற்சி (Effort)
வேக விகிதம் (VR)Velocity RatioVR = முயற்சி நகரும் தூரம் / சுமை நகரும் தூரம்
திறன் (Efficiency)—Efficiency = (MA / VR) × 100%

எளிய இயந்திரங்கள்: தாங்குகோல் (Lever), கப்பி (Pulley), சாய்தளம் (Inclined plane), சக்கரம்-அச்சு (Wheel and axle).

18.6 சக்தி வளங்கள் (Energy Resources)

வகைமூலங்கள்தீமை
புதுப்பிக்க முடியாத (Non-renewable)நிலக்கரி, பெட்ரோல், இயற்கை எரிவாயு, அணுசக்திதீர்ந்துவிடும்; CO₂ வெளியிடல்
புதுப்பிக்கக்கூடிய (Renewable)சூரிய சக்தி, காற்று, நீர்மின்சக்தி, உயிர்ச்சக்தி (Biomass), அலை சக்தி, புவி வெப்பசக்திவானிலை சார்பு; பரப்பு தேவை

இலங்கையில் (Sri Lanka) சக்தி வளங்கள்:

  • நீர்மின்சக்தி (Hydropower) — முக்கிய மூலம்; விக்டோரியா, மஹாவேலி திட்டங்கள்
  • சூரிய சக்தி (Solar) — வளர்ந்து வருகிறது; வீடுகள் + வணிகம்
  • உயிர்ச்சக்தி (Biomass) — தென்னை தொகுதி, விவசாய கழிவுகள்
  • பெட்ரோல், டீசல் — இறக்குமதி; விலை அதிகம்

கலைச்சொற்கள்

  • வேலை = Work (W = Fd)
  • சக்தி = Energy
  • இயக்கச்சக்தி = Kinetic Energy (KE = ½mv²)
  • நிலைச்சக்தி = Potential Energy (PE = mgh)
  • சக்தி பாதுகாப்பு விதி = Law of Conservation of Energy
  • திறன் = Power (P = W/t)
  • வாட் = Watt (1 W = 1 J/s)
  • ஜூல் = Joule (SI அலகு)
  • இயந்திர திறன் = Mechanical Efficiency
  • புதுப்பிக்கக்கூடிய சக்தி = Renewable Energy
  • புதுப்பிக்க முடியாத சக்தி = Non-renewable Energy