बार को खींचने में भार द्वारा किया गया कार्य किस रूप में जाना जाता है?

व्याख्या:

बार को खींचने में भार द्वारा किया गया कार्य विकृति ऊर्जा के रूप में जाना जाता है।

विकृति ऊर्जा:

विकृति ऊर्जा वह ऊर्जा है जो विकृति के कारण किसी पिंड में संचित होती है। जब किसी बार या किसी अन्य संरचनात्मक सदस्य पर भार लगाया जाता है, तो वह विकृत हो जाता है और इस विकृति के कारण पदार्थ की आंतरिक ऊर्जा में वृद्धि होती है। भार-प्रेरित विकृति के कारण आंतरिक ऊर्जा में यह वृद्धि विकृति ऊर्जा कहलाती है। सरल शब्दों में, विकृति ऊर्जा वह कार्य है जो बार को खींचने या संपीड़ित करने में भार द्वारा किया जाता है। गणितीय रूप से, यह भार-विकृति वक्र के नीचे के क्षेत्र द्वारा दिया जाता है।

विस्तृत व्याख्या:

जब किसी पदार्थ पर बाहरी बल लगाए जाते हैं, तो वह विकृत हो जाता है, और इस विकृति के कारण पदार्थ के भीतर आंतरिक प्रतिबल और विकृति उत्पन्न होती है। इस विकृति के कारण आवश्यक ऊर्जा पदार्थ में विकृति ऊर्जा के रूप में संग्रहीत होती है। विकृति ऊर्जा की अवधारणा पदार्थों के यांत्रिकी और संरचनात्मक इंजीनियरिंग के क्षेत्र में मौलिक है।

रैखिक प्रत्यास्थ पदार्थ के लिए, प्रतिबल और विकृति के बीच संबंध रैखिक होता है, और विकृति ऊर्जा (U) की गणना निम्न सूत्र का उपयोग करके की जा सकती है:

U = 0.5 × σ × ε × V

जहाँ:

• σ पदार्थ पर लगाया गया प्रतिबल है।
• ε पदार्थ द्वारा अनुभव की गई विकृति है।
• V पदार्थ का आयतन है।

यह समीकरण दर्शाता है कि विकृति ऊर्जा प्रतिबल और विकृति के गुणनफल और पदार्थ के आयतन के समानुपाती है। एक अक्षीय लोडिंग परिदृश्य में, जैसे कि बार को खींचना, विकृति ऊर्जा को भार (P) और विकृति (ΔL) के संदर्भ में भी व्यक्त किया जा सकता है:

U = 0.5 × P × ΔL

यहाँ, P बार पर लगाया गया भार है, और ΔL भार के कारण बार की लंबाई में परिवर्तन है। 0.5 का कारक इस तथ्य से आता है कि भार-विकृति संबंध रैखिक है, और किया गया कार्य भार-विकृति वक्र के नीचे त्रिभुज के क्षेत्र द्वारा दर्शाया गया है।

विकृति ऊर्जा एक महत्वपूर्ण अवधारणा है क्योंकि यह इंजीनियरों को यह समझने में मदद करती है कि विभिन्न भारण स्थितियों के तहत सामग्री और संरचनाएँ कैसे व्यवहार करेंगी। इसका उपयोग संरचनाओं के डिजाइन और विश्लेषण में यह सुनिश्चित करने के लिए किया जाता है कि वे अपने सेवा जीवन के दौरान सामना करने वाले भारों का सुरक्षित रूप से सामना कर सकें।

अन्य विकल्पों का विश्लेषण:

1. स्थितिज ऊर्जा: स्थितिज ऊर्जा वह ऊर्जा है जो किसी वस्तु को उसकी स्थिति या विन्यास के कारण प्राप्त होती है। उदाहरण के लिए, जमीन से ऊँचाई पर स्थित किसी वस्तु में गुरुत्वाकर्षण स्थितिज ऊर्जा होती है। जबकि विकृति ऊर्जा स्थितिज ऊर्जा (विशेष रूप से प्रत्यास्थ स्थितिज ऊर्जा) का एक रूप है, शब्द "स्थितिज ऊर्जा" अधिक सामान्य है और बार को खींचने के संदर्भ में विशिष्ट नहीं है।

2. गतिज ऊर्जा: गतिज ऊर्जा वह ऊर्जा है जो किसी वस्तु को उसकी गति के कारण प्राप्त होती है। यह समीकरण KE = 0.5 × m × v² द्वारा दिया गया है, जहाँ m वस्तु का द्रव्यमान है और v इसका वेग है। गतिज ऊर्जा बार को खींचने के संदर्भ में प्रासंगिक नहीं है, क्योंकि यह विकृति के बजाय गति से संबंधित है।

3. विस्थापन ऊर्जा: विस्थापन ऊर्जा क्रिस्टल संरचना में विस्थापन से जुड़ी ऊर्जा को संदर्भित करती है। विस्थापन क्रिस्टल जालक में दोष हैं जो पदार्थों के प्लास्टिक विरूपण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। जबकि विस्थापन ऊर्जा पदार्थों के यांत्रिक व्यवहार से संबंधित है, यह बार को खींचने के कारण संग्रहीत विकृति ऊर्जा के समान नहीं है।

निष्कर्ष में, सही विकल्प विकृति ऊर्जा है क्योंकि यह विशेष रूप से किसी लागू भार के तहत विकृति के कारण किसी पदार्थ में संग्रहीत ऊर्जा को संदर्भित करता है। यह अवधारणा विभिन्न भारण स्थितियों के तहत सामग्री और संरचनाओं के व्यवहार को समझने में मौलिक है।