గతి శక్తి



శక్తి (energy)

ఆధునిక భౌతిక శాస్త్రంలో ‘ఎనర్జీ’ (energy) అనే ఇంగ్లీషు మాటకి శక్తి అని తెలుగులో అర్థం చెప్పుకోవచ్చు. ‘ఎనర్జీ’ అన్న మాట “ఎర్గోస్” (ergos) అనే గ్రీకు పదం నుండి పుట్టింది. ‘ఎనర్జీ’ అన్న మాట 1807లో  వాడుకలోకి వచ్చింది. అంతకు పూర్వం ఈ  భావాన్ని విస్ వివా (vis viva) అనేవారు. అనగా “చైతన్య శక్తి" (living energy) అని అర్థం. శక్తికి ఒక నిర్దిష్టమైన రూపు లేదు. ఇది అనేక రూపాల్లో ద్యోతకం అవుతూ ఉంటుంది. ప్రహ్లాదుడు చెప్పినట్లు, “ఇందుగలదందు లేదని సందేహము వలదు, ఎందెందు వెదకి జూచిన అందందే గలదు శక్తి” అని చెప్పవచ్చు. మానవుడు అనాది కాలం నుండి శక్తిని వాడుకోవడం నేర్చుకున్నా, శక్తి యొక్క నిజమైన రూపు రేఖలు సా శ 16-17 శతాబ్దాల వరకు మనకి అర్థం కాలేదు. 

కృషితో నాస్తి దుర్భిక్షం అన్నట్లు ఏ గమ్యం చేరుకోవాలన్నా పని చెయ్యాలి. పని జరగాలంటే శక్తి కావాలి. నిజానికి పని చెయ్యగలిగిన స్తోమత (capacity) నే “శక్తి” అని నిర్వచించారు శాస్త్రవేత్తలు. పని ఎక్కువ సేపు చెయ్యాలంటే ఎక్కువ స్థోమత ఉండాలి. ఈ విషయాన్నే ఈ దిగువ చూపిన సమీకరణం ద్వారా తెలియజేస్తారు. 

శక్తి = పని x కాలం (Energy = Work x Time) 

‘ఎనర్జీ’ లేదా శక్తి అంటే పని చెయ్యగలిగే ఓపిక, సమర్ధత లేక స్థోమత (capacity).  పని యొక్క కొలమానం వాట్ కనుకనున్ను,  కాలం కొలమానం సెకండు కనుకనున్నూ శక్తి కొలమానం వాట్-సెకండు అవుతుంది. పని గంట (hour) సేపు జరిగితే శక్తి వాట్-అవర్ అవుతుంది. (శక్తిని కొలవడానికి కూడ జూల్ అనే కొలతాంశాన్ని వాడతారు.)

గతి శక్తి (kinetic energy)

ఒక వస్తువు గమనంలో ఉన్నపుడు దాని గమనం వల్ల సంక్రమించే అదనపు శక్తిని గతి శక్తి (kinetic energy, KE) అని వ్యవహరిస్తారు. దీనిని ఈ క్రింది విధంగా నిర్వచించవచ్చు. గమనం లో ఉన్న ఒక వస్తువును చలన రహిత స్థితిలోకి తీసుకొని రావడానికి అవసరమైన శక్తిని గతి శక్తిగా వ్యవహరిస్తారు.

సంప్రదాయ యంత్రశాస్త్రం (classical mechanics) లో ఒక వస్తువు యొక్క గతి శక్తి విలువ తెలుసుకోడానికి

గతి శక్తి = KE = (1/2)*m*v2

అనే సూత్రాన్ని ఉపయోగిస్తారు. ఇక్కడ m అనేది ఆ వస్తువు యొక్క గరిమ (mass),  v అనేది ఆ వస్తువు యొక్క వేగం (velocity). ఉదాహరణకి ఒక వస్తువు గరిమ 10 కిలోగ్రాములు (m = 10 kg) అనుకుందాం. ఈ వస్తువు సెకండుకి 5 మీటర్లు వేగంతో (v = 5 m/s) కదులుతూ ఉంటే దాని గతి శక్తి, పైన చెప్పిన సూత్రం ప్రకారం, (1/2 * 10 kg)*5*5 m/s2 లేదా 125 జూలులు.

వేగం అనేది ధనరాసి అయినా కావచ్చు, ఋణరాసి అయినా కావచ్చు కానీ వేగాన్ని వర్గీకరించినప్పుడు ఆ వర్గు ఎప్పుడూ ధనరాసే అవుతుంది కనుక గతి శక్తి ఎల్లప్పుడూ ధనరాసే! వేగం సదిశరాసి (vector) అయినప్పటికీ వేగం వర్గు అదిశరాసి (scalar) కనుక గతిశక్తి కూడా అదిశరాసి. 

భౌతిక శాస్త్రం