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कार्य तथा ऊर्जा

Question
CBSEHHISCH9007056

जब हम किसी सरल लोलक के गोलक को  एक ओर ले जाकर छोड़ते हैं तो यह दोलन करने लगता है। इसमें होने वाली ऊर्जा परिवर्तनो की चर्चा करते हुए ऊर्जा संरक्षण के नियम को स्पष्ट कीजिए। गोलक कुछ समय पश्चात विराम अवस्था में क्यों आ जाता है। अनन्तः इसकी उर्जा का क्या होता है क्या ऊर्जा संरक्षण नियम का उल्लंघन है?

Solution

प्रारंभ में, सरल पेंडुलम को केंद्र की स्थिति O में अपने बॉब के साथ आराम दिया जाता है। जब पेंडुलम बॉब को B की स्थिति में खींच लिया जाता है (स्थिति O के संबंध में B की उच्च स्थिति के कारण इसे स्थितिज ऊर्जा देने के लिए), और फिर छोड़ते ही  B और O के बीच झुकाव शुरू होता है।
सरल पेंडुलम के दोलनों के दौरान ऊर्जा का संरक्षण-



i) जैसा कि चित्र में दर्शाया गया है। एक साधारण पेंडुलम में एक गोलाकार मेटल बॉब को एक निश्चित समर्थन से थ्रेड द्वारा निलंबित किया गया है।
ii) जब पेंडुलम बॉब B में स्थिति होता है, तो इसमें केवल स्थितिज ऊर्जा होती है।
iii) जैसा ही  बॉब  B की स्थिति  से नीचे स्थान O को स्थानांतरित करने के लिए शुरू होता है, इसकी स्थितिज ऊर्जा कम हो जाती है लेकिन इसकी गतिज ऊर्जा बढ़ती जाती है।
iv)जब बॉब केंद्र की स्थिति O तक पहुंचता है, तो इसकी केवल गतिज ऊर्जा  होती है।
v) जैसे ही  बॉब की स्थिति O से A की ओर जाता है, इसकी गतिज ऊर्जा विलुप्त हो जाती है लेकिन इसकी स्थितिज ऊर्जा बढ़ती जा रही है।
vi) चरम स्थिति A तक पहुंचने पर, बॉब एक बहुत छोटे से समय के लिए बंद हो जाता है। इसलिए, स्थिति A में, बॉब में केवल स्थितिज ऊर्जा होती है (लेकिन कोई गतिज ऊर्जा नहीं होती है)।
उपर्युक्त चर्चा से हम यह निष्कर्ष निकालते हैं कि एक झूलते पेंडुलम के चरम स्थिति B और A में स्थितिज ऊर्जा होती है। और केंद्र की स्थिति O में, पेंडुलम बॉब की गतिज ऊर्जा होती है। अन्य सभी मध्यवर्ती स्थितियों में, पेंडुलम बॉब की ऊर्जा आंशिक रूप से स्थितिज ऊर्जा होती है और आंशिक रूप से गतिज ऊर्जा होती है। लेकिन हर समय झूलते पेंडुलम की कुल ऊर्जा एक समान रहती है।अनन्तः ऊर्जा संरक्षण नियम का उल्लंघन नहीं होता है।
स्विंगिंग पेंडुलम बॉब अंततः विराम अवस्था में आ जाता है क्योंकि वायु (या वायु प्रतिरोध) के घर्षण के कारण ऊर्जा कम हो जाती है। 

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