කාර්යය (භෞතික විද්‍යාව)

භෞතික විද්‍යාවෙහිදී, වස්තුවක් මත ක්‍රියා කරන බලයක් කාර්යයක් සිදුකරන බවට සැලකෙන්නේ, යොදවනු ලබන ලක්ෂ්‍යයෙහිදී, කුමන හෝ කුඩා ප්‍රමාණයක වුවද, විස්ථාපනයක් බලයෙහි දිශාවට සිදු කරන විටදීය.   මේ අනුව, බලයක් විසින් කාර්යයක් සිදුකරනු ලබන්නේ, එය විසින් චලිතයක් ඇති කරන විටදීය. ජේ. ඩබ්. කොන්රොයි,  එ. ජ. නාවුක ඇකඩමියෙහි ගණිත අධ්‍යයනාංශය විසින් සකස් කළ: එලිමෙන්ටරි මිකැනික්ස්  දෙවන සංස්., ද ලෝඩ් බැල්ටිමොර් මුද්‍රණාලයය, බැල්ටිමෝර්, 1922.  

ප්‍රංශ ගණිතඥ ගැස්පා-ගුස්ටාෆ් කොරියෝලිස්විසින්, කාර්යය යන පදය, 1826දී, මුලින්ම  හඳුන්වාදුන්නේ,  කොර්යෝලිස්, ගුස්ටාෆ්. (1829). කැල්කුලේෂන්ස් ඔෆ් දි එෆෙට්ස් ඔෆ් මෙෂින්ස්, හෝ කන්සිඩරේෂන්ස් ඔන් දි යූස් ඔෆ් එන්ජින්ස් ඇන්ඩ් දෙයා ඉවැලුවේෂන් (Du Calcul de l'effet des Machines, ou Considérations sur l'emploi des Moteurs et sur Leur Evaluation). පැරිසිය: කැරිලොන්-ගොයුරි, ලිබරෙරි. ජලයෙන් යටවූ යපස් පතල් වලින්, ජලය පනිට්ටු ඉවතට ඔසවා ලීමට, මුල්කාලීන වාෂ්ප එන්ජින් භාවිතය පදනම් කොට ගෙන,  "උසකට බරක්  එසවීම ලෙසිනි". කාර්යය සඳහා  SI ඒකකය, නිවුටන-මීටර හෝ ජූල් (J) වෙයි.

බලයේ දිශාවට d විස්ථාපනයකට ලක්වන ලක්ෂ්‍යයක් මත යෙදෙන නියත  F විශාලත්වයක් සහිත බලයක්  විසින් සිදුකෙරෙන කාර්යය,
 යන ගුණිතයෙන් දැක්වෙයි. 

නිදසුනක් ලෙසින්, නිවුටන 10  බලයක් (F = 10 N) යෙදවෙන ලක්ෂ්‍යයක්, මීටර   2 (d = 2 m) ගමන් කරයි නම්, බලය විසින් කෙරෙන කාර්යය  W = (10 N)(2 m) = 20 N m = 20 J වෙයි.   .   මෙය දළ වශයෙන්,  1 කිග්‍රෑ බරක් පොළොවේ සිට පුද්ගලයෙකුගේ හිසට උඩින් දක්වා, ගුරුත්වයට එරෙහිව එසවීම සඳහා  සිදුකෙරෙන කාර්යයයි. එම දුර ප්‍රමාණයම තුල  දෙගුණයක් බර එසවීමෙන් හෝ එම බරක් ප්‍රමාණයක්ම දෙගුණයක් දුර තුල එසවීමෙන් හෝ සිදු කළ කාර්යය දෙගුණ වන බව සටහන් කර ගන්න.

 ඒකක 
කාර්යයේ SI ඒකකය,  ජූලය (J) වන අතර, එය අර්ථදැක්වෙන්නේ,  එක් නිවුටනයක බලයක් එක් මීටරයක දුරක් තුල යෙදවීම නිසා සිදු මගින් අදිශ රාශියක් වන යාන්ත්‍රික කාර්යය ගණනය කරනු ලැබේ.

මෙහි f  යනු බලය හා විස්ථාපන දෛශිකය අතර කෝණයයි.

මෙකී සුත්‍රය වලංගු වීම සදහා බලය හා කෝණය නියතව පැවතිය යුතුය.  රේඛාවක් ඔස්සේ චලනය වන අතරතුර අභි දිශාව වෙනස් විය හැකි වුවද වස්තුවේ පථය තනි සරල රේඛාවක් ඔස්සේ පැවතිය යුතුය.

කාලයත් සමග බලය වෙනස්වන හෝ වස්තුව සරල රේඛීය පථයෙන් පිට පනින අවස්ථාවන්හිදී (1) සමීකරණය සාමාන්‍ය පරිදි යෙදිය නොහැක. නමුත් බලය හා චලනය ආසන්න වශයෙන් නියත වන කෙටි කොටස්වලට සමස්ත චලනය බෙදා ගනිමින් ඒ ඒ එක් පියවරයන්හි දී සිදුවන සමස්ත කාර්යය ප්‍රමාණයන් එකතු කර ගැනීම කළ හැකිය.

යාන්ත්‍රික කාර්යයේ සාධාරණ අර්ථ කථනය පහත රේඛීය අනුකලයෙන් ලබා දේ.

මෙහි   C  යනු වස්තුව චලිත පථය හෝ වක්‍රය 
          F  යනු බලයේ දෛශිකය
          s යනු පිහිටුම් දෛශිකය

dW = F.ds  යන ප්‍රකාශනය සපිරිනොවන අවකළණයකි. එනම් Wc  ගණනය කිරීම පථය මත රදා පවතින අතර F.ds  ලබා ගැනීම සදහා අවකලණය කළ නොහැක.

ශුන්‍ය ‍නොවන බලයකට ශුන්‍ය කාර්යක් කළ හැකි බව (2) සමීකරණය පැහැදිලි කරයි. සරලම අවස්ථාව , ක්‍රියා කරන බලය චලිත දිශාවට සැමවිට ලම්භක වන විට අනුකලය සැමවිට ශුන්‍ය වීමයි. වෘත්ත චලිතයේ දී සිදුවන්නේ මෙයයි. කෙසේ වෙතත් අනුකලය ශුන්‍ය නොවන අගයක් ගන්නා අවස්ථාවන්හිදී පවා එය වරින් වර  ධන හා සෘණ අගයන්ගෙන් සමන්විත විය හැකි බැවින්  සමහරවිට ශුන්‍ය වීමට ඉඩ ඇත.

ශුන්‍ය නොවන බලයකට ශුන්‍ය කාර්යක් කිරීමේ හැකියාව නිසා කාර්ය හා ඊට සම්බන්ධ කාලයේ විෂයෙන් බලයේ අනුකලය වන ආවේගය නැමැති රාශිය අතර වෙනස පැහැදිලි කරයි. ආවේගය , වස්තුවේ චලිත දිශාව මත රඳාපවතින සංවේදී වු දෛශිකයක් වන ගම්‍යතා රාශියේ වෙනස්වීම මිනුම් කරනා නමුත් කාර්යේ දි ප්‍රවේගයෙහි විශාලත්වය පමණක් සලකයි. නිදසුන් ලෙස වස්තුවක් ඒකාකාර වෘත්ත චලිතයක වටයකින් අර්ධයක් චලනය වීමේදී එහි කේන්ද්‍රාභිසාරී බලය කිසිදු කාර්යයක් නොකරයි, නමුත් එමගින් ශුන්‍ය නොවන ආවේගයක් ඇති කරයි.

යාන්ත්‍රික ශක්තිය

වස්තුවක යාන්ත්‍රික ශක්තිය යනු එහි මුළු ශක්තියෙන් යාන්ත්‍රික කාර්යක් හේතුවෙන් වෙනස්වන කොටසයි. එයට චාලක ශක්තිය හා විභව ශක්තිය අයත් වේ. නමුත් ශක්ති ප්‍රභේද අතරින් දැක්විය හැකි තාප ශක්තිය (ඝර්ෂණය නිසා වැඩි විය හැකි නමුත් එලෙස අඩු වී නොයන ) හා නිසල ශක්තිය (නිශ්චල ස්කන්ධය නියතව පවතින තෙක් මෙය එකම අගයක පවතින) මීට අයත් නොවේ.

වස්තුවක් මත F  යන බාහිර බලයක් ක්‍රියා කිරීම නිසා එහි චාලක ශක්තිය   Ek1 සිට  Ek2  දක්වා වෙනස් වන විට.

ලබාගත් ප්‍රතිඵලය අනුව බාහිර බලයක් වස්තුවක් මත ක්‍රියාකිරීමෙන් සිදු කරනු ලබන යාන්ත්‍රික කාර්යය වස්තුවේ ප්‍රවේග වෙනසේ වර්ගයට අනුලෝමව සමානුපාතික වේ.(සුත්‍රයේ අවසාන පදයේ ඇත්තේ (DV)2   නොව  DV2  බව නිරීක්ෂණය කළ යුතුය)

යාන්ත්‍රික ශක්ති සංස්ථිති නියමය අනුව පද්ධතිය මත ක්‍රියා කරනුයේ සංස්ථිතික බල පමණක් (උදා - ගුරුත්වාකර්ෂණ බලයට පමණක්) හෝ අනෙකුත් බාහිර බල මගින්  සිදු කෙරෙන කාර්යයන්ගේ එකතුව ශුන්‍ය වන්නේ නම් එහි සමස්ත යාන්ත්‍රික ශක්තිය නියතව පවතී.

උදාහරණයක් ලෙස නියත ස්කන්ධයක් සහිත වස්තුවක් නිදැල්ලේ වැටෙන විට 1 අවස්ථාවේ දී මුළු ශක්තිය 2 අවස්ථාවේ මුළු ශක්තියට සමාන වේ.

මෙහි,  

·	Ek  යනු චාලක ශත්තිය හා 
·	Ep  යනු විභව ශක්තියයි.

සාමාන්‍යයෙන් බාහිර කාර්ය්‍ය චලනය වන පද්ධතිය අතර ඇති ඝර්ෂණ බලය මගින් හෝ අභ්‍යන්තර සංස්ථිතික නොවන  බල මගින් හෝ තාපය ලෙස ශක්ති හානියෙන් සිදුවේ.

ආශ්‍රිත

ප්‍රවර්ගය:භෞතික රාශි
ප්‍රවර්ගය:යාන්ත්‍රික ඉංජිනේරුවේදය
ප්‍රවර්ගය:බලය
ප්‍රවර්ගය:දිග
ප්‍රවර්ගය:ශක්තිය (භෞතික විද්‍යාව)
ප්‍රවර්ගය:යාන්ත්‍ර විද්‍යාව
ප්‍රවර්ගය:භෞතික විද්‍යාව