ઉર્જા

ઉર્જા હર જગ્યાએ મૌજૂદ છે. ઉર્જાને કારણેજ આપણે હલનચલન કરી શકીએ છીએ. હવા ઉર્જા વડે જ વહે છે. ટૂંકમાં હર કાર્ય ઉર્જા વડે જ થાય છે. પરંતુ દિલચશ્પ વાત એ છે કે ઉર્જાને ન તો બનાવી શકાય છે કે ન તેનો નાશ કરી શકાય છે. ફક્ત તેને એક રૂપમાંથી બીજા રૂપમાં રૂપાંતર કરી શકાય છે. ઉદાહરણ તરીકે.....આપણે હવા અથવા સોલાર ઉર્જા વડે ઇલેક્ટ્રિકલ ઉર્જા બનાવીએ છીએ અને તેના વડે વોશિંગ મશીન, પંખા, એ.સી વગેરે ચલાવીએ છીએ. આપણે આપણાં ઘરમાં આવેલ ઇલેક્ટ્રિકલ ઉર્જાને કેમિકલ ઉર્જામાં પણ ફેરવીએ છીએ, જેના વડે આપણાં સેલફોનની બેટરી ચાર્જ થાય છે.
-
ઉર્જાના ઘણાં પ્રકારો હોય છે. જેમકે Heat energy, Light energy, Chemical energy, Sound energy, Energy of Motion વગેરે. પરંતુ મુખ્યત્વે બે પ્રકારો હોય છે. (1) Kinetic energy એટલેકે Energy of Motion અર્થાત ગતિશીલ ઉર્જા (2) Potential energy એટલેકે position ની energy અર્થાત સંગ્રહિત ઉર્જા કે કેદ થયેલ ઉર્જા. આ બંન્ને ઉર્જાને બિલકુલ સરળરીતે ઉદાહરણ વડે સમજીએ.
-
અગર હું એક તીરને કમાનમાં નાંખીને ખેચું અને રોકાઇ જાઉં ત્યારે તે તીરમાં potential energy જમા થઇ જાય છે, તેમજ જ્યારે હું તે તીરને છોડુ છું ત્યારે તે સઘળી potential energy, kinetic energy માં બદલાઇ જાય છે અને તીર ઝડપથી કમાનમાંથી નીકળી દૂર ફેંકાઇ જાય છે. તીર એટલા માટે દૂર જઇ શક્યું કેમકે તેનામાં potential energy હતી. હવે તીરમાં આ ઉર્જા ક્યાંથી આવી?
-
દેખીતું છે મારા શરીરની ઉર્જામાંથી. હું તીરને જેટલું ખેંચુ તેટલી મારા શરીરની ઉર્જા તે તીરમાં સંગ્રહિત થવા માંડે છે. તેવીજ રીતે અગર કોઇ ગ્લાસને ટેબલ ઉપર મુક્યો હોય તો તેમાં potential energy ભરેલી હોય છે. જો કોઇ તેને ખલેલ પહોંચાડે તો તેની સંગ્રહિત ઉર્જા, ગતિજ ઉર્જામાં ફેરવાઇ જાય છે અને નીચે પડી જાય છે. ઉર્જાને joule(જૂલ) માં મપાય છે. kinetic energy ની ગણતરી માટેનું સૂત્ર છે......k.e=1/2mv^2 કે જે ઘણુંજ સરળ છે. જેની ઉર્જાની ગણતરી કરવી હોય તેનું દળ(mass) અને ઝડપ(velocity) ખબર હોય એટલે ગતિજ ઉર્જા મળી જાય છે. આ તો થઇ kinetic energy ની વાત, પરંતુ potential energy ખુબજ અજીબ છે.
-
ઉપર દર્શાવેલ તીર અને ગ્લાસવાળા ઉદાહરણમાં એકવાત ખુબજ અજીબ હતી. બંન્ને કેસમાં final position ની વાત હતી. તમે એ વિચાર્યુ કે તીરને જ્યારે છોડાયું એ સ્થિતિ સુધી તે કેવીરીતે પહોંચ્યું? મતલબ તીરમાં potential energy ભરવાની શરૂઆત ક્યાંથી થઇ? આપ કહેશો કે જ્યારે તીરને કમાનમાં ચઢાવવામાં આવ્યું ત્યારે. બરોબર છે. potential energy માં આજ વાતનું મહત્વ છે. potential energy માટે એ વાત જરૂરી છે કે ક્યાંથી ઉર્જા શરૂ થઇ અને ક્યાં પહોંચી? ટૂંકમાં potential energy ની ગણતરી કરવી હોય તો starting position અને final position આ બંન્ને પોઇન્ટનું હોવું જરૂરી છે.
-
ઉદાહરણ તરીકે પૃથ્વી ઉપર potential energy માટે આપણે પૃથ્વીની સપાટીને જીરો એટલેકે starting point માનીએ છીએ. તેમજ સઘળી ગણતરી આ આધારે જ કરીએ છીએ. જુઓ ઇમેજ, જેમાં એક કપને જમીન ઉપરથી ઉઠાવીને એક ખુરશી ઉપર મુક્યો છે. માટે તેમાં 10 જૂલની potential energy સંગ્રહિત થઇ ગઇ. કેમ? કેમકે જમીન ઉપર તેની ઉર્જા જીરો હતી. પરંતુ મહત્વની વાત હવે આવે છે. જુઓ ઇમેજ, જેમાં કપની જીરો position થી કપને જેમજેમ ઉપર મુકતા જઇએ તેમતેમ તેમાં potential energy વધતી જશે. જેમકે 5 જૂલ, 10 જૂલ, 15 જૂલ વગેરે. પણ.....અગર હું થોડો ઉંડો ખાડો ખોદી તેની બિલકુલ નીચે બીજા પગથીયા બનાવી દઉં, તો નીચેના પગથીયા ઉપર potential energy કેટલી હશે? ફરી ધ્યાનથી જુઓ ઇમેજ, ટેકનિકલી ત્યાં potential energy નેગેટિવ હશે. જી હાં, potential energy નેગેટિવ પણ હોય શકે છે. તેથીજ potential energy માટે જરૂરી છે તેનો initial point(શરૂઆતી પોઇન્ટ).
-
ટૂંકમાં કહેવાનું તાત્પર્ય એ છે કે potential energy ને calculate કરવા માટે એ જરૂરી છે કે તે પદાર્થની આસપાસ કોઇ અન્ય પદાર્થ મૌજૂદ ન હો અથવા તો infinity એટલેકે ખુબજ.....ખુબજ......ખુબજ દૂર હો. તો તે જગ્યાએ તે પદાર્થની potential energy ખરેખર જીરો હશે અને જેમજેમ તે પદાર્થ અન્ય પદાર્થની નજીક પહોંચતો જશે તેમતેમ તેની ઉર્જા નેગેટિવ થતી જશે.

નોટ:- પોષ્ટમાં ઉદાહરણો ખુબજ સરળ રીતે સમજાવવામાં આવ્યા છે. એડવાન્સ લેવલે આ ઉદાહરણો શાયદ એટલા સચોટ ન પણ હો.