ચાંત્રિકઊર્જાના સંરક્ષણનો સિદ્ધાંત મેળવીને નિયમ લખો.
આ સિદ્ધાંત એક પરિમાણ માટે મેળવીશું.
સંરક્ષીબળ $F \cdot \Delta x$ જેટલું સ્થાનાંતર કરે, તો કાર્યઉર્જા ($WE$) પ્રમેય અનુસાર, $(WE = Work Energy)$
$\Delta K = F (x) \Delta x$$\ldots$ (1)
પણ સંરક્ષીબળો માટે સ્થિતિઉર્જાની વ્યાખ્યા અનુસાર,
$-\Delta V = F (x) \Delta x$
$\therefore$ ગતિઊર્જા અને સ્થિતિઉર્જાના ફેરફરનો સરવાળો શૂન્ય છે તેનો અર્થ ગતિઊર્જા અને સ્થિતિઉર્જાનો સરવાળો અચળ રહે છે.
$\therefore K+V=અચળ$
જે પદાર્થની ગતિ $x_{i}$ સ્થાનથી $x_{f}$ સ્થાન સુધી થતી હોય, તો $x_{i}$ સ્થાને ગતિઉર્જા અને સ્થિતિઊર્જનો સરવાળો $K _{i}+ V \left(x_{i}\right)$ અને અંતિમ $x_{f}$ સ્થાને આ સરવાળો,
$K _{f}+ V \left(x_{f}\right)$
$\therefore$ પ્રારંભિક સ્થાન $x_{i}$ એને અંતિમ સ્થાન $x_{f}$ પાસે,
$K _{i}+ V \left(x_{i}\right)= K _{f}+ V \left( K _{f}\right)$
$K + V (x)$ ને તંત્રની કુલ ઊર્જા એટલે કે યાંત્રિક ઊર્જા કહે છે.
દરેક બિંદુએ ગતિઉર્જા $K$ અને સ્થિતિઉર્જા $V(x)$ના મૂલ્યો જુદાં જુદાં હોય શકે છે.પરંતુ,કોઈ બિંદુ એ તેમનો સરવાળો અચળ રહે છે.
સંરક્ષીબળ ક્ષેત્રમાં યાંત્રિકઊર્જાનું સંરક્ષણ થાય છે. એટલે કે પૃથવીની સપાટીથી ઉપર તરફ જતાં તેની ગતિઊર્જામાં જેટલો ધટાડો થાય તેટલો જ તેની સ્થિતિઉર્જામાં વધારો થાય.
કુલ યાંત્રિકઉર્જાના સંરક્ષણનો સિદ્ધાંત નીચે મુજબ લખાય.
"જો તંત્ર પર સંરક્ષીબળો વડે કાર્ય થતું હોય તો તંત્રની કુલ યાંત્રિકઉર્જાનું સંરક્ષણ થાય છે." અથવા
"સંરક્ષીબળોની અસર હેઠળ, યાંત્રિક રીતે અલગ કરેલાં તંત્ર માટે યાંત્રિકઊર્જા અયળ રહે છે."
બે ઘર્ષણરહિત રસ્તાઓ એક ધીમો અને બીજો ઝડપી ઢાળવાળો એકબીજાને $A$ પાસે મળે છે, જ્યાંથી બે પથ્થરોને સ્થિર સ્થિતિમાંથી દરેક રસ્તા પર સરકાવવામાં આવે છે ( આકૃતિ ). શું બંને પથ્થરો તળિયે એક જ સમયે પહોંચશે ? શું બંને ત્યાં એકસરખી ઝડપથી પહોંચશે? સમજાવો. અહીંયાં $\theta_{1}=30^{\circ}, \theta_{2}=60^{\circ},$ અને $h=10\; m ,$ આપેલ હોય, તો બંને પથ્થરોની ઝડપ અને તેમણે લીધેલ સમય કેટલા હશે ?
$m$ દળનો પદાર્થ $H$ ઊંચાઈએથી મુક્તપતન પામી ઉપરથી $h$ અંતર જેટલો નીચે આવે ત્યારે તેની કુલ યાંત્રિકઊર્જાનું સમીકરણ લખો.
વિધાન: હેલિકોપ્ટર માં ફરજિયાતપણે બે પંખીયા તો હોવા જ જોઈએ.
કારણ: બંને પંખીયા હેલિકોપ્ટરનું રેખીય વેગમાન સંરક્ષે છે.
આકૃતિ માં એક પરિમાણમાં સ્થિતિઊર્જા વિધેયના કેટલાંક ઉદાહરણો આપ્યાં છે. કણની કુલ ઊર્જાનું મૂલ્ય $y$ $(Ordinate)$ અક્ષ પર ચોકડી $(Cross)$ ની નિશાની વડે દર્શાવ્યું છે. દરેક કિસ્સામાં, એવા વિસ્તાર દર્શાવો જો હોય તો, કે જેમાં આપેલ ઊર્જા માટે કણ અસ્તિત્વ ધરાવતો ન હોય. આ ઉપરાંત, દરેક કિસ્સામાં કણની કુલ લઘુતમ ઊર્જા કેટલી હોવી જોઈએ તે દર્શાવો. ભૌતિકશાસ્ત્રની દૃષ્ટિએ આવાં કેટલાંક ઉદાહરણો વિચારો કે જેમની સ્થિતિઊર્જાનાં મૂલ્યો આ સાથે મળતાં આવે.
હિલિયમ ભરેલ બલૂન ગુરુત્વાકર્ષણ બળ વિરુદ્ધ ઊંચે ચઢતાં તેની સ્થિતિઊર્જા વધે છે. જેમ-જેમ તે ઊંચે ચઢે તેમ-તેમ તેની ઝડપમાં પણ વધારો થાય છે. આ હકીકતનું યાંત્રિક ઊર્જા સંરક્ષણના નિયમ સાથે કેવી રીતે સમાધાન (સમજૂતી) કરશો ? હવાની ચાનતા અસરને અવગણો અને હવાની ઘનતા અચળ ધારો.