Chapter 5: Work, Energy and Power (कार्य, ऊर्जा और शक्ति)

Physics Class 11

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🔰 भूमिका (Introduction)

Physics में “Work” का मतलब सिर्फ शारीरिक मेहनत नहीं है। यहाँ “Work” तभी माना जाता है जब कोई force किसी वस्तु पर लगाया जाए और उस force की दिशा में वस्तु displace हो।

इसी तरह “Energy” काम करने की क्षमता होती है और “Power” उस क्षमता को किस rate पर प्रयोग किया गया, इसका मापदंड।

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1️⃣ Work (कार्य) – क्या होता है?

🔹 Definition:

“जब किसी वस्तु पर बल (force) लगाया जाता है और वह वस्तु उस बल की दिशा में एक निश्चित दूरी तक स्थानांतरित होती है, तो वह कार्य कहलाता है।”

🔹 Formula:

W=F⃗⋅d⃗=Fdcos⁡θW = \vec{F} \cdot \vec{d} = Fd \cos \theta

जहाँ:

• WW = Work done
• FF = Applied Force
• dd = Displacement
• θ\theta = Force और displacement के बीच कोण (angle)

✅ SI Unit: Joule (J)

1 Joule = जब 1 Newton बल से वस्तु 1 meter की दूरी तय करे

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🔸 Conditions for Work:

1. Force लगना चाहिए
2. Displacement होना चाहिए
3. Force और displacement के बीच कोई component होना चाहिए (angle ≠ 90°)

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🔍 Real-life Example:

• किताब को टेबल से उठाकर अलमारी में रखना – Work is done
• दीवार को धक्का देना लेकिन वो नहीं हिलती – No Work in Physics
• बच्चा झूला झुला रहा है – periodic work हो रहा है

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2️⃣ Types of Work (कार्य के प्रकार)

प्रकार	विवरण
Positive Work	जब बल और विस्थापन की दिशा एक ही हो
Negative Work	जब बल और विस्थापन की दिशा विपरीत हो (जैसे brake लगाना)
Zero Work	जब displacement नहीं हो या θ = 90° हो

Example:
Gravity के against कोई object ऊपर ले जाना – Negative work by gravity
Free-fall में gravity का Positive work

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3️⃣ Energy (ऊर्जा) – क्या होती है?

🔹 Definition:

“Energy किसी वस्तु की वह क्षमता है जिससे वह कार्य कर सकती है।”

✅ SI Unit: Joule (J)

Energy भी work की तरह ही मापी जाती है।

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🔸 Types of Energy:

1. Kinetic Energy (गतिज ऊर्जा):

जब कोई वस्तु गतिशील हो। KE=12mv2KE = \frac{1}{2} mv^2

Example: दौड़ती कार, चलती गोली

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2. Potential Energy (स्थितिज ऊर्जा):

जब कोई वस्तु किसी ऊँचाई पर हो या किसी स्थिति में हो। PE=mghPE = mgh

Example: पहाड़ पर रखा पत्थर, तीर छोड़े जाने से पहले

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3. Mechanical Energy:

Mechanical Energy=Kinetic Energy+Potential EnergyMechanical\ Energy = Kinetic\ Energy + Potential\ Energy

Example: झूला – ऊपर जाने पर PE, नीचे आते समय KE

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4️⃣ Work-Energy Theorem

“किसी वस्तु पर किया गया कार्य उसकी गतिज ऊर्जा में परिवर्तन के बराबर होता है।” W=ΔKE=KEfinal−KEinitialW = \Delta KE = KE_{\text{final}} – KE_{\text{initial}}

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5️⃣ Power (शक्ति) – कितनी तेजी से कार्य हो रहा है?

🔹 Definition:

“Power वह दर है जिस पर कार्य किया जाता है या ऊर्जा का स्थानांतरण होता है।” P=WtP = \frac{W}{t}

जहाँ:

• PP = Power
• WW = Work
• tt = Time

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✅ SI Unit: Watt (W)

1 Watt = 1 Joule/second

अन्य Units:

• Kilowatt (kW) = 1000 W
• Horsepower (HP) = 746 W

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6️⃣ Commercial Unit of Energy

हम बिजली के बिल में energy को Kilowatt-hour (kWh) में मापते हैं। 1 kWh=1000 W×3600 sec=3.6×106 Joule1\, \text{kWh} = 1000\, \text{W} \times 3600\, \text{sec} = 3.6 \times 10^6\, \text{Joule}

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7️⃣ Conservation of Mechanical Energy

“If only conservative forces are acting, the total mechanical energy (KE + PE) of a system remains constant.” Total Energy=ConstantTotal\ Energy = Constant

Example: बिना friction वाले pendulum में energy कभी KE, कभी PE बनती है लेकिन कुल energy समान रहती है।

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8️⃣ FAQs – Work, Energy and Power

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🔚 निष्कर्ष (Conclusion)

Work, Energy और Power – ये तीनों concepts हमारे जीवन और Technology का आधार हैं। बिजली से लेकर बाइक चलाना, रोशनी जलाना, या शरीर की कैलोरी जलाना – हर जगह ये नियम silently काम कर रहे हैं।

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🧠 Summary Table

विषय	सूत्र	इकाई
Work	W=Fdcos⁡θW = Fd \cos \theta	Joule
Kinetic Energy	KE=12mv2KE = \frac{1}{2} mv^2	Joule
Potential Energy	PE=mghPE = mgh	Joule
Power	P=WtP = \frac{W}{t}	Watt
1 kWh	=3.6×106 J= 3.6 \times 10^6 \, J	Commercial Unit

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