इयत्ता – नववी
विषय – विज्ञान
भाग – 2
प्रकरण – 11
बल आणि कार्य
या घटकात आम्ही हे शिकलो
एखाद्या वस्तूवर केलेले कार्य म्हणजे त्यावर लावलेल्या बलाचे परिमाण व बलाच्या दिशेने वस्तूने आक्रमिलेले अंतर यांचा गुणाकार होय. कार्याचे एकक ज्युल आहे. 1 ज्यूल = 1 न्यूटन x 1 मीटर
एखाद्या वस्तूचे विस्थापन शून्य असेल तर बलाने त्या वस्तूवर केलेले कार्य सुध्दा शून्य असते.
जर एखाद्या वस्तुमध्ये कार्य करण्याची क्षमता असेल तर म्हटले जाते कि त्यामध्ये ऊर्जा आहे. जे कार्याचे एकक आहे, तेच ऊर्जेचे एकक आहे.
एखाद्या गतिमान वस्तूमध्ये तिच्या वेगामुळे निर्माण होणाऱ्या ऊर्जेला गतिज ऊर्जा म्हणतात. वस्तूचे वस्तुमान 11, ती v वेगाने गतीमान होत असेल तर गतिज ऊर्जा 1/2 mv च्या बरोबर असते.
एखाद्या वस्तूची स्थिती किंवा आकार यामधील परिवर्तनामुळे निर्माण झालेल्या ऊर्जेला स्थितिज ऊर्जा म्हणतात. जमिनीपासून उचींवर उचलेल्या m वस्तुमान असलेल्या वस्तुची गुरुत्व स्थितीज ऊर्जा mgh होते.
ऊर्जा संरक्षण नियमानुसार ऊर्जा ही एका स्वरुपातून दुसऱ्या स्वरुपात रुपांतरीत करता येते. ही निर्माण करता येत नाही नाश ही करता येत नाही. रुपातंराच्या पूर्वीची ऊर्जा व रुपांतरच्या नंतरची ऊर्जा दोन्ही नेहमी समान असतात.
निसर्गात ऊर्जा वेगवेगळ्या स्वरुपात असते जसे गतिज ऊर्जा, स्थितिज ऊर्जा, उष्णता ऊर्जा, रासायनिक ऊर्जा इत्यादी, वस्तूची गतिज ऊर्जा आणि
स्थितिज ऊर्जा यांची बेरीज म्हणजेच तिला यांत्रीक ऊर्जा म्हणतात.
स्थितिज ऊर्जा यांची बेरीज म्हणजेच तिला यांत्रीक ऊर्जा म्हणतात.
केलेल्या कार्याचा दर म्हणजेच शक्ती होय. शक्तिचे S.I. एकक वॅट आहे. 1W=1J/s, 1 KW दराने 1 तासात वापरलेल्या ऊर्जेला
1 kWh म्हणतात.
1 kWh म्हणतात.
उपक्रम 11.5
20 Kg वस्तुमान असलेली वस्तु मुक्तपणे 4 m उंचीवरुन खाली फेकली जाते. खालील तक्त्यानुसार प्रत्येक स्थितीतील स्थितिज ऊर्जा आणि गतिज ऊर्जा यांची तुलना करुन तक्त्यातील गनणेसाठी d सरळरुप देण्यासाठी g Mr किंमत 10ms -2 घ्या.
प्रश्न :
1. एका वस्तुवर 7 N बल लावले आहे. समजा बलाच्या दिशेने विस्थापन 8 m आहे. (आकृती 11.3) समजा वस्तुचे विस्थापन होताना वस्तुवर बल लावलेले आहे. या स्थितीत केलेले कार्य किती होईल ?
उत्तर –
F = 7N
S = 8m.
W = ?
W = F * S
= 7 * 8
W = 56 J
प्रश्न :
1. कार्य केले आहे असे आम्ही केव्हा म्हणतो ?
उत्तर – काम करण्यासाठी खालील दोन अटी पूर्ण केल्या पाहिजेत:
1.शक्तीने एखाद्या वस्तूवर कार्य केले पाहिजे.
2.आणि वस्तू विस्थापित झाली पाहिजे.
2. जेव्हा एका वस्तुवर लावलेले बल याच्या विस्थापनाच्या दिशेने असेल तर त्याचे समीकरण लिहा.
उत्तर –
कार्य= बल * विस्थापन
W = F * S
3. “1 J कार्य ‘ व्याख्या लिहा.
उत्तर – एखाद्या वस्तूवर 1 N बलाने कार्य केल्यावर 1 मीटरने विस्थापन होते तेंव्हा 1 J कार्य होते.
4. बैलांची एक जोडी शेत नांगरताना 140 बल लावते. नांगरलेले शेत 15m लांब आहे. शेत नांगरण्यासाठी किती कार्य केले गेले ?
उत्तर –
F = 140N.
S = 15m
शेत नांगरण्यासाठी केलेले कार्य =
W = F × S
= 140 × 15
= 2100J
= 2.1 × 10 -3 J.
प्रश्न :
1. एखाद्या वस्तूची गतिज ऊर्जा म्हणजे काय ?
उत्तर – एखाद्या वस्तूत त्यांच्या गतीमुळे निर्माण होणाऱ्या ऊर्जेला गतीज ऊर्जा असे म्हणतात.
2. एका वस्तूच्या गतिज ऊर्जेचे समीकरणं लिहा
उत्तर – KE = 1/2 mv2
3. 5 ms-1 वेगाने गतिमान ज्याचे वस्तुमान m असलेल्या वस्तुची गतिज ऊर्जा 25J आहे जर या वेगाला दुप्पट केले तर त्याची गतिज ऊर्जा किती होईल ? जर त्याचा वेग तिप्पट वाढविला तर त्याची गतिज ऊर्जा किती होईल ?
उत्तर –
1) शक्ति म्हणजे काय ?
उत्तर – कार्य करण्याच्या दराला किंवा ऊर्जा रूपांतरित
करण्याच्या दराला शक्ती असे म्हणतात.
करण्याच्या दराला शक्ती असे म्हणतात.
P = w/t किंवा शक्ती= कार्य/ वेळ
2) ‘1 वॅट शक्ती‘ व्याख्या लिहा.
उत्तर – जेव्हा ऊर्जेच्या वापराचा दर 1 JS-1 असतो. ती शक्ती 1 W होते.
3) एक दिवा 1000 J विद्युत ऊर्जा 10 S मध्ये मिळवितो तर त्याची शक्ती काय ?
उत्तर –
W = 1000 J
t = 10 S.
P = w/t
= 1000/10
= 100 W.
4) सरासरी शक्ती व्याख्या लिहा.
उत्तर – एकूण वापरलेली ऊर्जा व एकूण वेळ यांच्या गुणोत्तरास सरासरी
शक्ती असे म्हणतात.
शक्ती असे म्हणतात.
स्वाध्याय
1. खालील दिलेले उपक्रम लक्षपूर्वक पहा. कार्य शब्दाच्या व्याख्येनुसार येथे कार्य होत आहे कि नाही ते सांगा.
1.सुमा एका तलावात पोहत आहे.
उत्तर – सीमाकडून कार्य होत आहे.
2.एका गाढवाने आपल्या पाठीवर वजन (बोझा) घेतले आहे.
उत्तर – कार्य होत नाही.
3.एक पवन चक्की विहिरीमधुन पाणी बाहेर काढत आहे.
उत्तर – कार्य होत आहे.
4.एका हिरव्या वनस्पतीत प्रकाशसंश्लेषणाची क्रिया होत आहे.
उत्तर – कार्य होत नाही.
5.एक इंजिन ट्रेन ला ओढत आहे.
उत्तर – कार्य होत आहे.
6.उन्हात धान्य वाळत आहे.
उत्तर – कार्य होत नाही.
7.एक शिडाचे गलबल वाऱ्याने गतिमान आले आहे.
उत्तर – कार्य होत आहे.
2. एका वस्तूला जमीनीवरुन ठराविक कोनामधून फेकले असता ती एका वक्र मार्गाने गतिमान होऊन जमिनीवर येऊन पडते वस्तूच्या मार्गातील सुरुवातीचा आणि अंतिम बिंदू एका आडव्या रेषेवर आहे तर गुरुत्व बलाने वस्तूवर किती कार्य केले आहे
उत्तर – वस्तूच्या मार्गातील प्रारंभिक व अंतिम बिंदू एका रेषेवर
आहे म्हणजे विस्थापन शून्य येते.विस्थापन शून्य असल्यास कार्यदेखील शून्य असेल.
आहे म्हणजे विस्थापन शून्य येते.विस्थापन शून्य असल्यास कार्यदेखील शून्य असेल.
3. एका बॅटरीमध्ये बल्ब जळतो. या क्रियेमधील ऊर्जा रूपांतराचे वर्णन करा.)
उत्तर – रासायनिक ऊर्जेचे विद्युत ऊर्जेत रूपांतर.
4. 20 वस्तुमानावर लावलेले बल वेगाला 5ms-1 पासून 2ms-1 मध्ये रुपांतरीत करते. तर बलाद्वारे केलेल्या कार्याचे मापन करा.
उत्तर –
5. 10 घस Kg. वस्तुमानाची एक वस्तू टेबलवर A या बिंदूवर ठेवली
आहे. ही B बिंदू पर्यंत सरकविली जाते. जर बिंदू A आणि बिंदू B ला एकत्र आणणारी रेषा आडवी आहे तर वस्तुवर गुरुत्व बलाने केलेले कार्य किती होईल उत्तराचे स्पष्टीकरण करा.
आहे. ही B बिंदू पर्यंत सरकविली जाते. जर बिंदू A आणि बिंदू B ला एकत्र आणणारी रेषा आडवी आहे तर वस्तुवर गुरुत्व बलाने केलेले कार्य किती होईल उत्तराचे स्पष्टीकरण करा.
उत्तर –
6. मुक्त रुपात वरुन पडणाऱ्या वस्तूची स्थितीज ऊर्जा क्रमाने कमी होत जाते. हे ऊर्जा संरक्षण नियमाचे उल्लघन आहे का कारण सांगा.
उत्तर – ऊर्जा संरक्षण नियमाचे उल्लंघन नाही. कारण स्थितीजन्य
ऊर्जा ही उंचीवर अवलंबून असते.
w = mgh जसजशी उंची कमी होईल तशी वस्तूची स्थितीजन्य ऊर्जा क्रमाने कमी होते त्यामुळे नियमाचे उल्लंघन नाही.
7. जेव्हा तुम्ही सायकल चालविता तेव्हा कोण-कोणत्या ऊर्जेचे रुपांतर होते ?
उत्तर – जेव्हा आपण सायकल चालवतो तेव्हा स्नायू ऊर्जेचे रूपांतर
उष्णता ऊर्जेत होते.
उष्णता ऊर्जेत होते.
8. जेव्हा आपली सर्व शक्ती एकवटून एक मोठा दगड ढकलण्याचा प्रयत्न करता पण तो दगड ढकलण्याचा
प्रयत्न अयशस्वी होतो. तेव्हा या स्थितीत ऊर्जेचे स्थानांतर होते का ? आपल्याकडून
वापरलेली ऊर्जा कोठे गेली ?
प्रयत्न अयशस्वी होतो. तेव्हा या स्थितीत ऊर्जेचे स्थानांतर होते का ? आपल्याकडून
वापरलेली ऊर्जा कोठे गेली ?
उत्तर – मोठ्या दगडाचे जडत्व अधिक असल्याने तो हलविण्यास आपण
यशस्वी ठरतो.तेव्हा आपण लावलेली ऊर्जा दगडाच्या पृष्ठभागावर स्थलांतरित होते व
थोडी ऊर्जा वातावरणात बाहेर पडते.
यशस्वी ठरतो.तेव्हा आपण लावलेली ऊर्जा दगडाच्या पृष्ठभागावर स्थलांतरित होते व
थोडी ऊर्जा वातावरणात बाहेर पडते.
9. एका
घरात 250 युनिट ऊर्जा एका महिन्याला खर्च केली जाते. येथे
ऊर्जा ‘ज्यूल‘ मध्ये किती होईल
घरात 250 युनिट ऊर्जा एका महिन्याला खर्च केली जाते. येथे
ऊर्जा ‘ज्यूल‘ मध्ये किती होईल
उत्तर –
10. 40 वस्तुमान असलेली एक वस्तु जमीनीपासून 5m वर उंच उचलली जाते.
तिची स्थितिज ऊर्जा किती असेल ? जर वस्तु मुक्तरुपाने खाली सोडली आणि ती बरोबर
“अर्ध्या अंतरावर असेल तर त्यावेळी त्या वस्तूची गतिज ऊर्जा काढा (g=10ms)
तिची स्थितिज ऊर्जा किती असेल ? जर वस्तु मुक्तरुपाने खाली सोडली आणि ती बरोबर
“अर्ध्या अंतरावर असेल तर त्यावेळी त्या वस्तूची गतिज ऊर्जा काढा (g=10ms)
उत्तर –
11. पृथ्वीच्या
चारी बाजुने फिरणाऱ्या उपग्रहावर गुरुत्व बलाने किती कार्य केले जाईल ? उत्तराचे विश्लेषण
करा.
चारी बाजुने फिरणाऱ्या उपग्रहावर गुरुत्व बलाने किती कार्य केले जाईल ? उत्तराचे विश्लेषण
करा.
उत्तर – उपग्रह पृथ्वीच्या चारही दिशेने फिरत असल्याने विस्थापन
शून्य येते विस्थापन शून्य असल्याने गुरुत्व बलाने केलेले कार्य शून्य असेल.
शून्य येते विस्थापन शून्य असल्याने गुरुत्व बलाने केलेले कार्य शून्य असेल.
12. एखाद्या
वस्तुवर बल उपस्थित नसेल तर त्या वस्तूचे विस्थापन होईल का ? विचार करा या
प्रश्नाबाबत तुमचे मित्र आणि शिक्षकांच्याबरोबर चर्चा करा.
वस्तुवर बल उपस्थित नसेल तर त्या वस्तूचे विस्थापन होईल का ? विचार करा या
प्रश्नाबाबत तुमचे मित्र आणि शिक्षकांच्याबरोबर चर्चा करा.
उत्तर –
F = ma
F = 0 (बल उपस्थित नाही)
ma = 0
a = 0
तेव्हा वस्तू स्थिर असेल किंवा दुसरी शक्यता वस्तू एकसमान
गतीत असेल तेव्हा प्रवेग शून्य येईल.यावरून वस्तूचे विस्थापन घडले असेल याची
शक्यता आहे.
गतीत असेल तेव्हा प्रवेग शून्य येईल.यावरून वस्तूचे विस्थापन घडले असेल याची
शक्यता आहे.
13. एक
मनुष्य वाळलेल्या गवताचा भारा डोक्यावर घेऊन उभा असल्यामुळे तो थकतो. त्याने काही
कार्य केले की नाही ? उत्तराचे स्पष्टीकरण करा.
मनुष्य वाळलेल्या गवताचा भारा डोक्यावर घेऊन उभा असल्यामुळे तो थकतो. त्याने काही
कार्य केले की नाही ? उत्तराचे स्पष्टीकरण करा.
उत्तर – एक व्यक्ती गवताचा भारा डोक्यावर घेऊन उभा असल्यामुळे थकतो
कारण त्यातील स्नायू ऊर्जेचे रूपांतर उष्णता ऊर्जेत होते. त्यामुळे स्नायू ठरतात
त्या व्यक्तीने विस्थापन केले नाही म्हणून कार्य घडले नाही.
कारण त्यातील स्नायू ऊर्जेचे रूपांतर उष्णता ऊर्जेत होते. त्यामुळे स्नायू ठरतात
त्या व्यक्तीने विस्थापन केले नाही म्हणून कार्य घडले नाही.
(कार्य = बल * विस्थापन)
14. एका
विद्युत हिटरची घोषित शक्ती (उष्मांक) 1500 w आहे. 10 तासात तो किती ऊर्जेचा उपयोग करु शकेल ?
विद्युत हिटरची घोषित शक्ती (उष्मांक) 1500 w आहे. 10 तासात तो किती ऊर्जेचा उपयोग करु शकेल ?
उत्तर –
15. आम्ही
एका लंबकाचा गोळा एका बाजूला घेऊन आंदोलने करण्यासाठी सोडला.तेव्हा यामध्ये
होणाऱ्या ऊर्जा रुपांतराची चर्चा करुन ऊर्जा संरक्षणाचा नियम स्पष्ट करा. लंबकाचा
गोळा काही वेळाने स्थिर अवस्थेत का येतो ? शेवटी यामधील
ऊर्जेचे काय होते ? ही क्रिया ऊर्जा संरक्षण नियमांचे उल्लघंन करते
का ?
एका लंबकाचा गोळा एका बाजूला घेऊन आंदोलने करण्यासाठी सोडला.तेव्हा यामध्ये
होणाऱ्या ऊर्जा रुपांतराची चर्चा करुन ऊर्जा संरक्षणाचा नियम स्पष्ट करा. लंबकाचा
गोळा काही वेळाने स्थिर अवस्थेत का येतो ? शेवटी यामधील
ऊर्जेचे काय होते ? ही क्रिया ऊर्जा संरक्षण नियमांचे उल्लघंन करते
का ?
उत्तर – जेव्हा टोला A बिंदूपाशी स्थिर असततो तेव्हा उंची कमी असते.B
आणि C बिंदू जवळ उंची जास्त असल्याने स्थितीजन्य ऊर्जा अधिक असेल.
आणि C बिंदू जवळ उंची जास्त असल्याने स्थितीजन्य ऊर्जा अधिक असेल.
स्थितीजन्य ऊर्जा + गतीजन्य ऊर्जा = स्थिरांक
स्थितीजन्य ऊर्जेचे रूपांतर गतीजन्य ऊर्जेत होते कारण लंबकाचा
गोळा आंदोलने देत असतो येथे ऊर्जा संरक्षणाचा नियम स्पष्ट होतो येथे नियमांचे
उल्लंघन होत नाही.
गोळा आंदोलने देत असतो येथे ऊर्जा संरक्षणाचा नियम स्पष्ट होतो येथे नियमांचे
उल्लंघन होत नाही.
16. m वस्तुमानाची एक वस्तू एका स्थिर वेग ने गतिमान होते. वस्तूवर किती कार्य केले पाहिजे
म्हणजे ती स्थिर अवस्थेत येईल?
म्हणजे ती स्थिर अवस्थेत येईल?
उत्तर –
17. 1500 Kg वस्तुमान असलेली एक कार जी 60 Km/h बेगाने जात
आहे तिला थांबविण्यासाठी लावण्यात आलेले कार्य काढा.
आहे तिला थांबविण्यासाठी लावण्यात आलेले कार्य काढा.
उत्तर –
18. खालील प्रत्येक स्थितीत वस्तुमानाच्या एका
ठोकळ्यावर । बल F लावले आहे. विस्थापनाची दिशा पश्चिम पासून पूर्व
दिशेकडे आहे जी एका लांब बाणाने दाखविली आहे. चित्रांना लक्षपूर्वक पहा आणि सांगा
केलेले कार्य ऋण, धन किंवा शून्य आहे..
ठोकळ्यावर । बल F लावले आहे. विस्थापनाची दिशा पश्चिम पासून पूर्व
दिशेकडे आहे जी एका लांब बाणाने दाखविली आहे. चित्रांना लक्षपूर्वक पहा आणि सांगा
केलेले कार्य ऋण, धन किंवा शून्य आहे..
.png "9th SCIENCE 11.Work and Energy (बल आणि कार्य ) 10")
उत्तर –
1. या कृतीत बल आणि उंची एकमेकास लंब आहेत म्हणून कार्य शून्य
घडते.
घडते.
2. या आकृतीत विस्थापन व बलाची दिशा समान असल्याने कार्य धन
येते.
येते.
3. या आकृतीत विस्थापन व बलाची दिशा विरुद्ध असल्याने कार्य
शून्य येते.
शून्य येते.
19. सोनी
म्हणते कि. अनेक बल कार्य करत असतील तरी एखाद्या वस्तुवरील त्वरण शून्य होऊ शकते.
तिच्याशी तुम्ही सहमत आहात ? का ?
म्हणते कि. अनेक बल कार्य करत असतील तरी एखाद्या वस्तुवरील त्वरण शून्य होऊ शकते.
तिच्याशी तुम्ही सहमत आहात ? का ?
वस्तूचे वस्तुमान शून्य नसते पण समजा बल शून्य
कार्यरत असेल तर तोरणाची किंमत शून्य होऊ शकते.
कार्यरत असेल तर तोरणाची किंमत शून्य होऊ शकते.
उत्तर –
F
= ma
= ma
F = m × 0
F = 0N
a = 0 ms-2
20. चार
उपकरणे. ज्यांची प्रत्येकाची शक्ति 500 w असून ती 10 तास चालतात तर
त्यांनी वापरलेली ऊर्जा KWh मध्ये काढा.
उपकरणे. ज्यांची प्रत्येकाची शक्ति 500 w असून ती 10 तास चालतात तर
त्यांनी वापरलेली ऊर्जा KWh मध्ये काढा.
उत्तर –
21. मुक्तरुपात खाली
पडत असलेली वस्तू जमिनीवर येऊन थांबते, या वस्तूच्या गतिजन्य ऊर्जेचे काय होते ?
पडत असलेली वस्तू जमिनीवर येऊन थांबते, या वस्तूच्या गतिजन्य ऊर्जेचे काय होते ?
उत्तर –मुक्तरुपात खाली पडत असलेली वस्तू जमिनीवर येऊन थांबते
तेव्हा गतिजन्य ऊर्जेचे रूपांतर उष्णता ऊर्जेत, ध्वनी ऊर्जेत व शेवटी स्थितिजन्य ऊर्जेत होते.
तेव्हा गतिजन्य ऊर्जेचे रूपांतर उष्णता ऊर्जेत, ध्वनी ऊर्जेत व शेवटी स्थितिजन्य ऊर्जेत होते.
┈┉━❀❀❀❀❀❀❀━┉┈
Please Subscribe Our YouTube Channel –
┈┉━❀SmartGuruji❀━┉┈
