परीक्षा अभ्यास

ऊर्जा

यान्त्रिक ऊर्जा

स्थिति ऊर्जा। “वन” शब्द प्रयोग भएन।

गति ऊर्जा

कार्य गर्न सक्ने क्षमतालाई ऊर्जा भनिन्छ। यसको SI एकाइ जुल (J) हो।

वस्तुको चाल वा स्थितिका कारण त्यसमा हुने ऊर्जालाई यान्त्रिक ऊर्जा भनिन्छ। यो दुई प्रकारको हुन्छ: स्थिति ऊर्जा र गति ऊर्जा।

गति ऊर्जा: वस्तुको चालका कारण त्यसमा हुने ऊर्जा। उदाहरण: गुडिरहेको बल, बगिरहेको पानी (उडिरहेको चरो र गुडिरहेको बस पनि)।

स्थिति ऊर्जा: वस्तु रहेको स्थान, वा त्यसको स्थान वा आकारमा भएको परिवर्तनका कारण त्यसमा सञ्चित हुने ऊर्जा। उदाहरण: छतको ट्याङ्कीको पानी, तन्काइएको गुलेली (खुम्च्याइएको स्प्रिङ र उचालिएको इँटा पनि)।

वस्तुको गति ऊर्जा यी कुरामा भर पर्छ:

1. पिण्ड: एउटै वेगमा गह्रौँ वस्तुमा धेरै गति ऊर्जा हुन्छ (उत्रै वेगमा फ्याँकेको टेनिस बलमा भन्दा क्रिकेट बलमा धेरै हुन्छ);
2. वेग (गति): वस्तु जति छिटो चल्छ, त्यसमा त्यति धेरै गति ऊर्जा हुन्छ (बिस्तारै फ्याँकेको भन्दा जोडले फ्याँकेको क्रिकेट बलमा धेरै हुन्छ)।

सूत्र: गति ऊर्जा = ½ × पिण्ड × (गति)², अर्थात् KE = ½ m v²। यहाँ m पिण्ड र v गति हो। सूत्रमा गतिलाई आफैँसँग गुणन (वर्ग) गरिने भएकाले वेग दोब्बर हुँदा गति ऊर्जा चार गुणा हुन्छ।

ऊर्जा एउटा रूपबाट अर्को रूपमा बदलिने प्रक्रियालाई ऊर्जाको रूपान्तरण भनिन्छ। जस्तै: चिममा विद्युत् ऊर्जा प्रकाश ऊर्जामा बदलिन्छ।
ऊर्जाको रूपान्तरण नहुने भए:

• विद्युत् गृहमा बनेको बिजुलीबाट चिम बल्दैनथ्यो, पङ्खा चल्दैनथ्यो र खाना पकाउन सकिँदैनथ्यो;
• खानाको ऊर्जाबाट मांसपेशी चल्दैनथे र शरीर न्यानो रहँदैनथ्यो: हामी बाँच्न सक्दैनथ्यौँ;
• इन्धनबाट गाडी चल्दैनथे; सोलार प्यानेल र जलविद्युत् गृहमा बिजुली बन्दैनथ्यो;
• वरपर जुन रूपको ऊर्जा छ, त्यही मात्र हुन्थ्यो; चाहिएको रूपको ऊर्जा कहिल्यै पाइँदैनथ्यो।

हरियो बिरुवाले सूर्यबाट प्रकाश ऊर्जा लिन्छ र त्यसको सहायताले आफ्नो पातमा खाना बनाउँछ। यसलाई प्रकाश संश्लेषण भनिन्छ। यसरी प्रकाश ऊर्जा रासायनिक ऊर्जामा बदलिन्छ र अन्न, फलफूल, तरकारी र पातमा सञ्चित हुन्छ। हामी यिनै बिरुवा, वा बिरुवा खाने जनावर खाने भएकाले हाम्रो सबै खानाको रासायनिक ऊर्जा सुरुमा बिरुवाले रूपान्तरण गरेको सूर्यको प्रकाशबाटै आएको हो। यो भनाइ सही हो।

पहिले खाएको खानाको केही ऊर्जा हाम्रो शरीरमा रासायनिक ऊर्जाका रूपमा सञ्चित हुन्छ: रगत र कलेजोमा चिनीका रूपमा र बोसोका रूपमा। केही समयसम्म शरीर यही सञ्चित ऊर्जाबाट चल्छ र खाना नखाई पनि हामी केही बेर काम गर्न सक्छौँ।
तर यो सञ्चित ऊर्जा थोरै हुन्छ। यो सकिँदै जाँदा मांसपेशीलाई चाहिने ऊर्जा शरीरमा बाँकी रहँदैन: हामी कमजोर र थकित भएर काम गर्न सक्दैनौँ। काम गरिरहन नयाँ ऊर्जा चाहिन्छ। त्यसका लागि फेरि खाना खानुपर्छ।

जुल

ऊर्जा

धेरै

कम। “नगण्य” शब्द प्रयोग भएन: सेतो वस्तुले पनि अलिकति ताप शोषण गर्छ।

ठिक।

बेठिक। ताप छालाबाट चिसो वस्तुमा सर्छ। यसैले चिसो लाग्छ।

ठिक। सतहको क्षेत्रफल ठुलो हुँदा वस्तुले धेरै ताप शोषण गर्छ।

बेठिक। कालो वस्तुले अरू रङका वस्तुभन्दा धेरै ताप शोषण गर्छ।

फिँजाउँदा सिरक र डसनाको ठुलो सतह घामतिर फर्किने भएकाले तिनमा धेरै ताप शोषण हुन्छ। ती न्याना र सुक्खा भएर राति पनि केही बेरसम्म न्यानै रहन्छन्। (घामको प्रकाशबाट केही कीटाणु पनि मर्छन् र ओसिलोपन हट्छ।)

सेतो लुगामा परेको धेरैजसो घाम फर्किन्छ र यसमा थोरै ताप शोषण हुन्छ। सेतो लुगा शीतल रहन्छ। कालो लुगामा धेरै ताप शोषण हुने भएकाले यो लगाउँदा बढी गर्मी हुन्छ।

• खाना पकाउन र पानी उमाल्न ताप चाहिन्छ।
• जाडोमा शरीर र घर न्यानो राख्न ताप चाहिन्छ।
• घामको तापबाट लुगा, अन्न र भिजेका चीज सुकाइन्छ।
• लुगा इस्त्री गर्न ताप चाहिन्छ। आरन र सुनारको काममा धातु पगाल्न र आकार दिन पनि ताप प्रयोग गरिन्छ।
• तापबाट बाफ बनाएर केही इन्जिन चलाइन्छ। इँटा र माटाका भाँडा पोल्न पनि ताप चाहिन्छ।

वस्तुले आफ्नो वरिपरिका ताता वस्तुबाट ताप लिने प्रक्रियालाई ताप शोषण भनिन्छ।
यो मुख्य गरी यी कुरामा भर पर्छ:

1. वस्तुको सतहको क्षेत्रफल: ठुलो सतहले धेरै ताप शोषण गर्छ;
2. वस्तुको रङ: कालो वस्तुले सेतो वस्तुभन्दा धेरै ताप शोषण गर्छ।

गाढा रङको वस्तुले धेरै र हल्का रङको वस्तुले थोरै ताप शोषण गर्छ: कालोले सबैभन्दा धेरै र सेतोले सबैभन्दा थोरै।
उदाहरण: घाममा कालो छाता, कालो कार वा कालो झोला सेतोभन्दा धेरै तात्छ। घामको धेरै ताप शोषण होस् भनेर सोलार हिटरका प्यानेलमा कालो रङ लगाइन्छ।

धोएका लुगा थुपारेर होइन, डोरीमा फिँजाएर सुकाइन्छ। फिँजाउँदा कपडाको ठुलो सतह घामतिर फर्किन्छ। यसले धेरै ताप शोषण गर्छ र त्यसमा भएको पानी छिटो सुक्छ। थुप्रोमा राखेका भिजेका लुगाको माथिल्लो भाग मात्र घामतिर हुने भएकाले ती धेरै बेरसम्म भिजेकै रहन्छन्। (बिस्कुनमा फिँजाएको अन्न र आगो ताप्दा फिँजाएका औँला अरू उदाहरण हुन्।)

गर्मी याममा सेता वा हल्का रङका लुगा लगाउँदा शीतल हुन्छ। यस्ता लुगामा परेको धेरैजसो घाम फर्किन्छ र यिनमा थोरै ताप शोषण हुन्छ।
जाडो याममा कालो वा गाढा रङका लुगा लगाएर घाममा बस्दा न्यानो हुन्छ। यस्ता लुगामा घामको धेरै ताप शोषण हुन्छ।

सिधा

किरण

छाया

पर्दा। “छड्के” शब्द प्रयोग भएन।

अपारदर्शक वस्तुमा प्रकाश छेकिँदा त्यसको पछाडि बन्ने अँध्यारो भागलाई छाया भनिन्छ।
छाया दुई प्रकारका हुन्छन्: सघन छाया (प्रकाश पूरै छेकिएको) र विरल छाया (प्रकाश केही मात्र छेकिएको)।
बिहान र साँझ सूर्य आकाशमा होचो हुन्छ। यसको प्रकाश छड्के पर्ने भएकाले वस्तुको पछाडि जमिनको लामो भागमा प्रकाश पुग्दैन। त्यसैले छाया लामो हुन्छ। दिउँसो (मध्याह्नतिर) सूर्य माथि हुन्छ र यसको प्रकाश ठाडो पर्ने भएकाले छाया छोटो हुन्छ। (बिहान सूर्य पूर्वतिर र बेलुका पश्चिमतिर हुने भएकाले छाया बिहान पश्चिमतिर र बेलुका पूर्वतिर फर्किन्छ।)

बिचमा सानो प्वाल भएका तीनओटा कार्डबोर्ड टेबुलमा उभ्याइन्छ र एक छेउमा बलिरहेको मैनबत्ती राखिन्छ (चित्र 7.14)। तीनओटै प्वाल एउटै सिधा रेखामा हुँदा प्वालबाट ज्वाला देखिन्छ। एउटा कार्डबोर्डलाई अलिकति छेउतिर सार्दा देखिँदैन: त्यसको प्वाल नभएको भाग बाटोमा पर्छ र प्रकाश घुमेर अर्को प्वालसम्म पुग्न सक्दैन। यसबाट प्रकाश सिधा रेखामा जान्छ भन्ने प्रमाणित हुन्छ। (सिधा पाइप र बाङ्गो पाइपबाट पनि यही कुरा देखिन्छ।)

सकिन्छ। लेन्सबिनाको क्यामेरालाई पिनहोल क्यामेरा भनिन्छ। यो एउटा बन्द बाकस वा ढुङ्ग्रो हो। यसको एउटा छेउमा मसिनो पिनहोल र अर्को छेउमा ट्रेसिङ पेपरको पर्दा हुन्छ। वस्तुबाट आएको प्रकाश पिनहोलबाट सिधा रेखामा गएर पर्दामा पर्छ र त्यहाँ उल्टो आकृति बन्छ।

प्रकाश सिधा रेखामा जाने भएकाले नै आकृति उल्टो देखिन्छ। वस्तुको टुप्पाबाट आएको किरण सिधा रेखामा पिनहोल हुँदै तलतिर जान्छ र पर्दाको तल्लो भागमा पर्छ। वस्तुको फेदबाट आएको किरण पनि सिधै पिनहोल हुँदै माथितिर जान्छ र पर्दाको माथिल्लो भागमा पर्छ। किरणहरू प्वालमा एकअर्कालाई काटेर जाने भएकाले माथिको भाग तल र तलको भाग माथि पर्छ। यसरी आकृति उल्टो हुन्छ (चित्र 7.15)। प्रकाश बाङ्गिन सक्ने भए किरणहरू ठिकसँग काटिँदैनथे र प्रस्ट आकृति नै बन्दैनथ्यो।

बल्बको बलिरहेको भागको हरेक बिन्दुबाट एकै पटक सबै दिशामा प्रकाश निस्कन्छ। हरेक किरण सिधा रेखामा जान्छ, तर किरणहरू सुरुदेखि नै फरक फरक दिशामा निस्कन्छन्: माथि, तल, दायाँबायाँ, अगाडि र पछाडि। यसरी साइकलको पाङ्ग्राका तारजस्तै सिधा किरणहरू चारैतिर फैलिन्छन् र पूरै कोठा उज्यालो हुन्छ। प्रकाश सबै दिशामा फैलिनुको अर्थ प्रकाश बाङ्गिनु होइन; सिधा किरणहरू धेरै दिशामा निस्कनु हो।

1. छाया कसरी बन्छ? अपारदर्शक वस्तुमा प्रकाश छेकिँदा त्यसको पछाडि अँध्यारो छाया बन्छ।
2. के हो? प्रकाश ऊर्जाको एउटा रूप हो।
3. किन चाहिन्छ? वरपरका वस्तु देख्न।
4. कस्तो रेखामा प्रसारण हुन्छ? सिधा रेखामा।
5. प्रमाणित गर्न कुन क्रियाकलाप गर्ने? सिधा र बाङ्गो पाइपबाट मैनबत्ती हेर्ने, वा लहरै राखिएका प्वाल भएका तीनओटा कार्डबोर्डबाट मैनबत्ती हेर्ने।

ध्वनि

ठोस

शून्य

ध्वनिको स्रोत। “तरल” शब्द प्रयोग भएन।

ध्वनि जान ठोस, तरल वा ग्याँस माध्यम चाहिन्छ। चन्द्रमामा हावा नभएकाले नजिकै भए पनि एक जनाको आवाज अर्को जनासम्म पुग्न सक्दैन। रेडियोबाट सन्देश रेडियो तरङ्गका रूपमा जान्छ। यो तरङ्ग शून्य ठाउँबाट पनि जान सक्ने भएकाले अन्तरिक्षयात्रीहरू रेडियो प्रयोग गर्छन्।

ठोसमा अणुहरू धेरै नजिक र कसिलो गरी जोडिएका हुन्छन्। एउटा अणु धकेलिँदा छेउको अणु पनि झन्डै तुरुन्तै धकेलिन्छ। त्यसैले ध्वनि तरङ्ग एक अणुबाट अर्को अणुमा निकै छिटो सर्छ।

ग्याँसमा अणुहरू धेरै टाढा टाढा हुन्छन्। धकेलिएको अणु अर्को अणुमा ठोक्किन धेरै टाढा जानुपर्छ। यसरी धक्का बिस्तारै अगाडि सर्ने भएकाले ध्वनि ठोस र तरलमा भन्दा ढिलो जान्छ।

कुनै वस्तु कम्पन हुँदा त्यसको ऊर्जा माध्यम हुँदै अगाडि सर्ने प्रक्रियालाई तरङ्ग भनिन्छ। तरङ्गबाट माध्यम होइन, ऊर्जा मात्र एक ठाउँबाट अर्को ठाउँमा पुग्छ।
तरङ्ग कम्पन भइरहेको वा हल्लाइएको वस्तुबाट उत्पन्न हुन्छ। जस्तै: पोखरीमा ढुङ्गा खसाल्दा छाल बन्छन्, हातले डोरी झट्कार्दा डोरीमा तरङ्ग दौडिन्छ र कम्पन भइरहेको थालबाट हावामा ध्वनि तरङ्ग बन्छ।

उत्पत्ति: ध्वनि तरङ्ग कम्पन भइरहेको वस्तुबाट उत्पन्न हुन्छ: चम्चाले हिर्काएको थाल, मादलको छाला वा लाउडस्पिकर। कम्पन हुँदा छेउको हावा पटक पटक अगाडि धकेलिन्छ र पछाडि तानिन्छ।

प्रसारण: हरेक धक्कामा हावाका अणुहरू खाँदिएर खाँदिएको भाग (C) बन्छ; हरेक पटक पछाडि तानिँदा तिनीहरू फैलिएर फुकेको भाग (R) बन्छ। हरेक अणु अर्को अणुलाई धकेलेर फेरि पछाडि फर्किन्छ। यसरी खाँदिएका र फुकेका भागहरू माध्यम हुँदै बाहिरतिर हाम्रो कानसम्म पुग्छन् (चित्र 7.21)। अणुहरू ध्वनि जाने दिशामै अगाडि र पछाडि मात्र कम्पन गर्छन्: ध्वनि लङ्गिच्युडिनल तरङ्ग हो। यसलाई जान ठोस, तरल वा ग्याँस माध्यम चाहिन्छ र यो शून्य ठाउँबाट जान सक्दैन।

समानता:

• तीनैमा ध्वनि खाँदिएका र फुकेका भाग बन्दै लङ्गिच्युडिनल तरङ्गका रूपमा जान्छ।
• तीनैमा माध्यमका अणुहरू अगाडि र पछाडि कम्पन गर्दै छेउका अणुलाई धक्का दिन्छन्; माध्यम आफैँ अगाडि जाँदैन।

भिन्नता:

बिजुली चम्कने र गड्याङगुडुङ हुने काम एकै समयमा हुन्छ, तर प्रकाश ध्वनिभन्दा धेरै छिटो जान्छ। प्रकाश एक सेकेन्डमा करिब 3 लाख km जाने भएकाले चम्काइ झन्डै तुरुन्तै हामीसम्म आइपुग्छ। हावामा ध्वनि एक सेकेन्डमा करिब 332–340 m मात्र जान्छ। त्यसैले गड्याङगुडुङ हामीसम्म आइपुग्न केही सेकेन्ड लाग्छ र यो पछि सुनिन्छ।

भित्तामा कान टाँस्दा आवाज प्रस्ट सुनिन्छ। कान नटाँस्दा झन्डै सुनिँदैन वा पटक्कै सुनिँदैन।
भित्तामा कान टाँस्दा ध्वनि ठोस भित्ता हुँदै कानसम्म आउँछ। ठोसमा अणुहरू नजिक हुने भएकाले ध्वनि छिटो जान्छ र बाटोमा यसको ऊर्जा धेरै कम खेर जान्छ।
कान नटाँस्दा ध्वनि हावा हुँदै आउनुपर्छ। ग्याँसमा अणुहरू टाढा टाढा हुन्छन्। मधुरो ध्वनि चारैतिर फैलिँदै जाँदा यसको ऊर्जा घट्छ र कानसम्म धेरै थोरै ध्वनि पुग्छ।

1. के हो? कम्पन भइरहेका वस्तुबाट उत्पन्न हुने ऊर्जाको रूप।
2. स्रोत: मादल, गितार, घन्टी, बाँसुरी, हाम्रो स्वरतन्त्री।
3. प्रसारण हुने माध्यम: ठोस, तरल र ग्याँस (शून्य ठाउँ होइन)।
4. प्रसारण प्रक्रिया: माध्यमका अणुहरू खाँदिँदै र फुक्दै लङ्गिच्युडिनल तरङ्गका रूपमा।