ශක්තිය

ශක්තිය (energy) යනු කාර්ය කිරීමේ හැකියාව යි. ශක්තිය මනින ඒකකය ද කාර්යය මනින ඒකකය වන ජූලය වේ. අපට ශක්තිය අවශ්‍ය වන්නේ නොයෙකුත් ආකාරවල කාර්ය කර ගැනීමට යි. කාර්ය කර ගැනීමට උදව් වන විවිධ ශක්ති ආකාර ඇත.
නිදසුන්;
තාප ශක්තිය, විද්‍යුත් ශක්තිය, චුම්බක ශත්කිය, යාන්ත්‍රික ශක්තිය, ආලෝක ශක්තිය, ධ්වනි ශක්තිය

මෙම ශක්ති ආකාර අතුරින් යාන්ත්‍රික ශක්තිය (mechanical energy) පිළිබඳව මෙහි දී සාකච්ඡා කෙරේ. යාන්ත්‍රික ශක්තිය, විභව ශක්තිය (potential energy) හා චාලක ශක්තිය (kinetic energy) යනුවෙන් වර්ග දෙකකි.

■ චාලක ශක්තිය

වස්තුවක චලනය නිසා එම වස්තුව සතු ශක්තිය චාලක ශක්තිය ලෙස හැඳින්වේ.

18.4 රූපයේ පෙන්වා ඇති ආකාරයට තිරස් බිමක තබන ලද සැහැල්ලු ට්‍රොලියක B වදින සේ වස්තුවක් A යම් ප්‍රවේගයකින් තල්ලු කර යවන්න. වස්තුව වැදුනු පසු ට්‍රොලිය යම් දුරක් ඉදිරියට තල්ලු වී යනු ඇත. දැන් වැඩි ප්‍රවේගයකින් වස්තුව තල්ලු කර යවන්න. එවිට ට්‍රොලිය වැඩි දුරකට තල්ලු වී යනු ඇත.

මෙහි දී සිදුවන්නේ තල්ලු කර යවන ලද වස්තුවේ චලනය නිසා වස්තුව සතු ශක්තියෙන් කොටසක් ට්‍රොලියට සම්ප්‍රේෂණය වී ට්‍රොලිය ගමන් කිරීමට පටන් ගැනීම යි. වස්තුවට වැඩි ආරම්භක ප්‍රවේගයක් ලබා දුන් විට ට්‍රොලියට වැඩි ශක්ති ප්‍රමාණයක් සම්ප්‍රේෂණය වී ට්‍රොලිය වැඩි දුරක් ගමන් කරයි. ඒ අයුරින් ම විවිධ ස්කන්ධ සහිත වස්තු එකම ප්‍රවේගයෙන් ටොලිය දෙසට තල්ලු කර යවන්න. එවිට වැඩි ස්කන්ධයක් සහිත වස්තුව නිසා ටොලිය වැඩි දුරකට ගමන් කරනු ඔබට දැකිය හැකි වනු ඇත.

මින් පැහැදිලි වන්නේ චලනය වන වස්තුවක ඇති ශක්තිය, එනම් චාලක ශක්තිය කෙරෙහි, වස්තුවේ ස්කන්ධයත්, ප්‍රවේගයත් යන සාධක දෙකම බලපාන බවය. ස්කන්ධයත්, ප්‍රවේගයත් යන සාධක දෙකම උපයෝගී වන පහත දැක්වෙන සමීකරණය, චාලක ශක්තිය ගණනය කිරීමට යොදා ගනු ලැබේ.

වස්තුවේ ස්කන්ධයෙහි ඒකක kg ද, ප්‍රවේගයෙහි ඒකක ms-1 ද වන විට චාලක ශක්තියේ ඒකක J (ජුල්) වේ.

■ විභව ශක්තිය

වස්තුවක පිහිටීම අනුව හෝ වස්තුවක හැඩය වෙනස් වීම නිසා හෝ ගබඩා වන ශක්තිය විභව ශක්තිය ලෙස හැඳින්වේ.

වස්තුවක් යම් උසකට ඔසවන විට එම වස්තුව වෙත යම් කාර්යයක් කෙරෙයි. එනම් එම වස්තුව එම පිහිටීමට ගෙන ඒමට යම් ශක්තියක් වැය කෙරේ. එම ශක්තිය විභව ශක්තිය ලෙස වස්තුවේ ගබඩා වෙයි.

18.5 රූපයේ පෙන්වා ඇති 3 kg ස්කන්ධය 2 m උසකට එසවීමට කළ යුතු කාර්යය සොයමු.

කළ යුතු කාර්යය 60 J නිසා, 2 m උසක දී එහි ගබඩා වී ඇති ශක්තිය 60 J වේ. එනම් 2 m උසක දී එහි විභව ශක්තිය 60 J වේ.

මෙහි දී කාර්යය ගුරුත්වාකර්ෂණයට විරුද්ධව සිදු කරන බැවින්, මෙම විභව ශක්තිය ගුරුත්වාකර්ෂණ විභව ශක්තිය ලෙස හැඳින්වේ.

වස්තුවක් ඉහළට එසවීමේ දී කරන ලද කාර්ය ප්‍රමාණය එහි විභව ශක්තිය ලෙස ගබඩා වන අතර එය මුදා හරින විට එම විභව ශක්තිය චාලක ශක්තිය බවට පරිවර්තනය වේ. වස්තුවක් පිහිටන සිරස් උස වැඩි වූ තරමට එහි අඩංගු විභව ශක්තිය වැඩි වන බව පෙන්වා දීමට පහත ක්‍රියාකාරකමෙහි යෙදෙමු.

වස්තුව වැටෙන උස වැඩිවත් ම සෑදෙන වලෙහි ගැඹුර ද වැඩි වන බව ඔබට පෙනෙනු ඇත. මැටි පිඩෙහි වලක් සෑදීමට අවශ්‍ය ශක්තිය ලැබුණේ, වැටුණු වස්තුව මගිනි. වැටෙන උස වැඩිවත් ම එම වස්තුව සතු ශක්තිය ද වැඩි බව ඔබගේ නිරීක්ෂණ අනුව තහවුරු වේ. ඒ අනුව වස්තුවක් පිහිටන උස වැඩිවන තරමට එහි ගබඩා වී ඇති විභව ශක්තිය ද වැඩිවන බව මෙම ක්‍රියාකාරකමෙන් ඔබට පැහැදිලි වන්නට ඇත.

අතහරින ලද බෝතලයේ ස්කන්ධය වැඩිවන විට සෑදුණු වලෙහි ගැඹුර වැඩි වූ බව ඔබට පෙනෙනු ඇත. ඒ අනුව වස්තුවක ස්කන්ධය වැඩි වන විට එහි ගබඩා වූ විභව ශක්තිය වැඩි වන බව මෙයින් පැහැදිලි වේ.

රබර් පටියක් හෝ දුන්නක් මත බලයක් යොදා එය ඇදීමෙන් එහි දිග වැඩි කිරීමේ දී එහි හැඩයේ වෙනසක් සිදු වන අතර එහි දී කරනු ලබන කාර්යය විභව ශක්තිය ලෙස රබර් පටියේ හෝ දුන්නේ ගබඩා වේ. මෙම විභව ශක්තිය ප්‍රත්‍යාස්ථ විභව ශක්තිය ලෙස හැඳින්වේ.

තැනිතලා පාරක් දිගේ වේගයෙන් පැදගෙන ආ බයිසිකලයට 18.8 රූපයේ දැක්වෙන

අන්දමට කුඩා කන්දක් ඉහළට ගමන් කරන්නට සිදු වූවා යැයි සිතමු. බයිසිකලය පදින්නා දැන් එය නොපැද සිටිය ද මුලින් එය සතු ව තිබුණු වේගය නිසා බයිසිකලය කන්ද මුදුනට පැමිණීමට ඉඩ ඇත. එහෙත් එසේ නගින විට බයිසිකලයේ වේගය ක්‍රමයෙන් අඩු වේ. එබැවින් බයිසිකලය කන්ද නගින විට එය සතු චාලක ශක්තිය ක්‍රම ක්‍රමයෙන් අඩු වේ. එසේ ගමන් කර එය කන්ද මුදුන පසු කිරීමට සමත් වූවා නම් බයිසිකල්කරුට බයිසිකලය නොපැද ම කඳු බෑවුම පහළට ගමන් කිරීමට හැකි වේ. බයිසිකලය එසේ ගමන් කිරීමේ දී එහි වේගය ක්‍රමයෙන් වැඩි වේ. එසේ බයිසිකලය කන්ද පහළට ගමන් කිරීමේ දී එහි චාලක ශක්තිය වැඩි වේ.

බයිසිකලය තැනිතලා පාර දිගේ විත් කඳු පා මුලට ළඟා වූ විට එය සතුව චාලක ශක්තිය තිබිණි. එය කන්ද ඉහළට නඟිත් ම එය සතු චාලක ශක්තිය අවමයකට අඩු වූ අතර විභව ශක්තිය උපරිමයක් තෙක් වැඩි විය. කඳු මුදුන පසු කිරීමෙන් පසු එය නැවතත් කන්ද පහළට ගමන් කරන විට එය සතු විභව ශක්තිය අඩු වීමටත් චාලක ශක්තිය වැඩි වීමටත් පටන් ගනී. චාලක ශක්තිය විභව ශක්තිය බවටත් විභව ශක්තිය යළිත් චාලක ශක්තිය බවටත් පරිවර්තනය විය හැකි බව මෙම නිදසුනෙන් ඔබට පැහැදිලි වන්නට ඇත.

ඔන්චිල්ලාවක් චලනය වන ආකාරය ඔබ දැක ඇත. 18.9 රූපයේ ළමයා සිටි පහළ ම
මට්ටම වන A හි සිට B වෙතට චලනය වීමේ දී එහි චාලක ශක්තිය ක්‍රමයෙන් අඩු වෙයි. එහෙත් ළමයා A මට්ටමෙන් ඉහළට ගමන් ගන්නා නිසා එහි විභව ශක්තිය වැඩි වෙයි. එ බැවින් ළමයා A සිට B වෙත චලනය වීමේ දී එය සතු චාලක ශක්තිය විභව ශක්තිය බවට පරිවර්තනය වේ. B වෙතට ළඟා වූ විට එහි ප්‍රවේගය ශුන්‍ය හෙයින් මුළු චාලක ශක්තිය ම විභව ශක්තිය බවට පරිවර්තනය වී ඇත. අනතුරු ව ළමයා B සිට A වෙතට චලනය වීමේ දී එහි අන්තර්ගත ව තිබූ විභව ශක්තිය නැවතත් චාලක ශක්තිය බවට පරිවර්තනය වේ.

එදිනෙදා ජීවිතයේ දී විභව ශක්තිය යොදා ගන්නා අවස්ථා

1. ඉහළ ජලාශවල ගබඩා කරගත් ජලය පහළට ගලා ඒමට සලස්වා, එම ජලයේ විභව ශක්තිය චාලක ශක්තිය බවට හරවා එමඟින් ට’බයිනයක් කරකවා විදුලිය ජනනය කර ගනු ලැබේ.

2. ජම්බාරය හා කුළුණ
   ගොඩනැඟිලි ඉදිකිරීමේ දී අත්තිවාරම් දැමීමට පෙර පොළොවේ බුරුල් පස හොඳින් තද කර ගැනීම සඳහාත් කුළුණු සිටුවීම සඳහාත්, ජම්බාරය භාවිත කෙරෙයි. එහි දී යන්ත්‍රයක් මගින් ජම්බාරය ඉහළට ඔසවා කුළුණ මතට මුදා හරිනු ලැබේ.

3. කුළු ගෙඩිය
   ගල් කැඩීමේ දී හා දර පැලීමේ දී කුළු ගෙඩිය භාවිත කෙරෙයි. දර පැලීමේ දී දර කොටයට ගිල් වූ යකඩ කූඤ්ඤය මතට, ඉහළට ඔසවන ලද කුළු ගෙඩිය මුදා හැරිය විට කුළු ගෙඩියේ විභව ශක්තිය, චාලක ශක්තිය බවට පරිවර්තනය වී කූඤ්ඤය සමඟ වේගයෙන් ගැටෙයි. එසේ ගැටුණු පසු කුළු ගෙඩියේ චාලක ශක්තිය කූඤ්ඤය ලබාගෙන කූඤ්ඤය දර කොටය තුළට කිඳා බැසීම නිසා දර කොටය පැලේ.