စွမ်းအင်

တိမ်ခွတ်ခြင်းစွာ လီထုအတွင်းမာဟိ လျှပ်စစ် တည်မြဲစွမ်းအင်မှ အပူရွိစွမ်းအင်၊ အလင်းစွမ်းအင်နန့် အသံစွမ်းအင် အဖြစ် ပြောင်းလဲခြင်း ဖြိုက်စိုင် ဖြစ်တေ။

ရူပဗေဒဟိ စွမ်းအင် (အင်္ဂလိပ်: energy) ဆိုရေ ပိုင်ဏသဘောသီးသန့် တိုင်းဖွယ်(အခြင်းအရာ) စွာ အလုပ်အရာတွင်မှု အဖြစ်သို့ ပြောင်းလဲနှိုင်ရေ တိုင်းဖွယ် (quantity) ဖြစ်ပနာ အလုပ်နန့် ယူနစ်ချင်းလည်း တူစွာ၊ ရူပဗေဒသုံး သင်္ချာအနိန်နန့် အလုပ်ပြီးကေမြောက်မှု ဆိုစွာမှာ အားတစ်ခု သက်ရောက်မှုကြောင့် ဒြပ်ထုတခုခုက ထိုအားသက်ရောက်မှု လားရာအတိုင်း အရွိ့ (displacement) ဖြစ်ပေါ်သွားမှု အချိုးအစားမျိုး ဖြစ်ဧ။
$$E=W=\mathbf {F} \cdot \mathbf {s} =\|\mathbf {F} \|\|\mathbf {s} \|cos(\theta )$$ စွမ်းအင်(energy) က ဒေမာ $E$ ဖြစ်တေ၊ အလုပ်ပြီးကေမြောက်ပိုင်ဏက $W$ ဖြစ်တေ။
$\mathbf {F} \cdot \mathbf {s}$ ဆိုစွာမှာ အားဗှတ္တာ $\mathbf {F}$ နန့် အရွိ့အကွာအဝီးဗှတ္တာ $\mathbf {s}$ ရို့ ၂ခုဧ အစက်ချမြှောက်လဒ် ဖြစ်ဧ။ $\|\mathbf {F} \|$ နန့် $\|\mathbf {s} \|$ ရို့က ၎င်းဗှတ္စွာရို့ဧ ပိုင်ဏရင်းတိ ကိုယ်စီ ဖြစ်ပနာ၊ $\theta$ က ၎င်းဗှတ္စွာရို့ကို နိူင်းချိန်ကြေ့ကေ ကြားကွာဟမှုအဖြစ် ဖြစ်ပေါ်နီရေ ထောင့်ပိုင်ဏ ဖြစ်ဧ။

စွမ်းအင် အသွင်ပြောင်းပုံ သာဓကအနိန်နန့် ဒြပ်ဆွဲစက်ကွင်းအတွင်းမာ ဒြပ်ထုကို အမြင့်တစ်ခုတွင် ချိတ်ဆွဲထားပါက အချိတ်ဖြုတ်လိုက်စွာနန့် ပြုတ်ကျလိုရေ တင်းအားတမျိုး ဟိနီရာ ယင့်အဖြစ်စွာ တည်အောင်းစွမ်းအင် (en:potential energy) ဟိကြောင်းကို ဖော်ညွှန်းနိန်ရေ။ ယင်းအတွက်နန့် ကြိုးကို အထိုက်သလောက် ရှည်ဆန့်စေကေ ထိုရှည်ထွက်အလျားနန့် ဒြပ်ဆွဲအားဧ မြောက်လဒ်စွာ အလုပ်ပြီးကေမြောက်မှု (work done) ဖြစ်ပြီးကေ တည်အောင်းစွမ်းအင်တချို့က အလုပ် အဖြစ်သို့ ပြောင်းလဲသွားခြင်းဟု နားလည်နှိုင်ရေ။ ယပြီးနောက် ကြိုးဖြုတ်လိုက်ပြီးကေ ပြုတ်ကျရွိလားကေ တည်အောင်းစွမ်းအင် ရို့က အရွိ့စွမ်းအင် အဖြစ်သို့ အသွင် ကူးပြောင်းသွားခြင်း ဖြိုက်လီဖို့။

စွမ်းအင်မှာ အသွင်အမျိုးမျိုးနန့် တည်ဟိပြီး ၎င်းရို့မာ ရွိစွမ်းအင်၊ တည်မြဲစွမ်းအင်၊ အပူစွမ်းအင်၊ အသံစွမ်းအင်၊ လျှပ်စစ်သံလိုက်စွမ်းအင်၊ ဓာတုစွမ်းအင် စသည်ရို့ဖြစ်တေ။

ဂျာမန် ရူပဗေဒပညာသျှင် Hermann von Helmholtz က စွမ်းအင် အသွင်အားနုန်းမှာ တူညီပြီး စွမ်းအင် အသွင်တစ်မျိုး စုပ်ကရုတ် လားကေလည်း တူညီရေ ပိုင်ဏနန့် အခြားအသွင်သို့ ပြောင်းလဲလားရေဟု အဆိုပြုခရေ။ ယင်းအဆိုကို နောင်တွင် စွမ်းအင်တည်မြဲမှု နိယာမဟု လူသိများလာရေ။

အပင်မှန်သမျှစွာ ယှင်သန်ကြီးထွားရီးအတွက် ရီ၊ လီနန့် မြီကြီးထဲက အခြားအာဟာရ ဓာတ်တိအပြင် အထူးအနိန်နန့် နီဧ အပူဟိန်ကို စုပ်ယူဖို့လိုလီရေ။ အပင်ကြီး တိထူထပ်ရေ တောနက်ကြီးတိမာ အချို့ အပင်ငယ်တိစွာ နီရောင်ခြည်ကို လှောက်ငှစွာ မရကတ်အနိန်နန့် ဆက်လက်ပြီးကေ မကြီးပွားနှိုင်ကတ်ဘဲ၊ သီကတ်ရလီရေ။ ကမ္ဘာဦး အခါက စပြီးကေ ဧပိုင်ကြိမ်ဖန်တရာ ဖြစ်လှာခရေ ကာလကြာကေ၊ ကနဦးက သီကုန်ကတ်ရေ အပင်တိစွာ တတအီးအီး မြီကြီးအောက်ဆင့်သို့ ရောက်ဟိကတ်လီရေ။

ငလျင်လှုပ်ခြင်း၊ နဂါးတောင်ပေါက်ကွဲခြင်း အစဟိရေ ပြင်းထန်ရေ လှုပ်ယှားမှုရို့ကြောင့် ကမ္ဘာဧ ရပေါ်ဆီမြီလွှာစွာ နီရာအမျိုးမျိုး ပြောင်းခရရေ။ တခါတရီ ရှီးကသစ်တော ကြီးတိစွာ ပင်လယ်ပြင်အောက်ကို ရောက်လားတတ်အတွက်နန့် ပင်လယ်အောက်ခံမြီပြင်ကလေ့ ကုန်းအဖြစ် ပေါ်လှာတတ်လီရေ။

အထက်ပါ ဖြစ်ပျက်ပြောင်းလဲမှုရို့ကြောင့် နှစ်ပေါင်း ထောင်သောင်းကြာအောင် သဲမြီ၊ နုံးမြီနန့် ရီရို့ဧ အဖိအနှိပ်ကို ခံရရေအခါ ရှီးပဝေသဏီက နီဧစွမ်းအင်ဖြင့် အသက်သျှင်ခရေ အပင်ကြီးတိစွာ မာကျောမဲညက်သော ကျောက်မသွီးဖြစ်လား ကတ်လီရေ။ ယင်းအတွက်နန့် မီးရထား၊ မီးသင်္ဘောမှ စပြီးကေ ဂါရီအမျိုးမျိုး၊ စက်အမျိုးမျိုး၊ အလုပ်ရုံ အမျိုးမျိုးတွင် မသုံးမဖြစ်ယောင် အရေးကြီးရေ ကျောက်မသွီးဆိုစွာမှာ အခြားမဟုတ်၊ နီဧအလင်းနန့် အပူကိုစုဆောင်းကာ၊ နီပူဟိန်စွမ်းအင်ကို လှောင်ထားရေ ဝန် ပင် ဖြစ်တေဟု ကျနော်ရို့နားလည်အပ်လီရေ။

ကျောက်မသွီးတွင်ရာမဟုတ်၊ အပင်မှန်သမျှတွင်လည်း နီပူဟိန်စွမ်းအင် အနည်းနန့်အများ ပါဟိရေချည်းသာ ဖြစ်ဧ။ လူရို့စားသုံးသော အသီးအပင်အရွက်ရို့မာ နီပူဟိန်စွမ်းအင် စွာ အစာအာဟာရဧ ဓာတ်စွမ်းအင်အဖြစ်ဖြင့် ပြောင်းလဲပါဝင်ရေ။ လူနန့် တိရစ္ဆာန်ရို့စွာ အစာအာဟာရကို မမှီဝဲဘဲ အလုပ် မလုပ်နိုင်။

ယင်းအတွက်နန့် အစာအာဟာရကို စားသုံးရာမာ ကျနော်ရို့ဧ ကိုယ်ခန္ဓာစွာ နီပူဟိန်စွမ်းအင်မှ ဖြစ်ရေ အာဟာရဧဓာတ်စွမ်းအင်ကို လှုပ်ရှားလျက် အလုပ်လုပ်နှိုင်ရေ ခသလုံးစွမ်းအင်သို့ ပြောင်းလဲပီးလိုက်ရေ။ ရီနွီးငွီ့ဖြင့်လည်သော စက်တိတွင်၊ ဗွိုင်လာ ရပူအိုးကို အပူတိုက်ပီးဖို့အတွက် ကျောက်မီး သွီးနန့် ထင်းကို အသုံးပြုကတ်ရေ။ ကျောက်မသွီးကိုဖြိုက်စီ၊ ထင်းကိုဖြိုက်စီ၊ မီးတိုက်လိုက်ရေအခါ ထိုဝန်ရို့တွင်ဟိရေ နီပူဟိန် စွမ်းအင်စွာ အပူစွမ်းအင်ဖြစ်လာရေ။

မီးကိုက်ဟိန်ကြောင့် ရီမှ ရီနွီးငွီ့ ဖြိုက်လာကတ်တေခါ၊ ရီအဖြစ်တွင် ဟိရေအရွယ်ပိုင်ဏထက် အဆပေါင်း ၇ဝဝ ခန့်ကျေပြန့်လာရေ။

ယင်းအတွက်နန့် ရီနွီးငွီ့တွင် ကကောင်းပြင်းထန်ကြီးမားရေ ဖိအားကန်အားဟိယင့်အတွက် တခါတရီ ဗွိုင်လာအိုးပင် ပေါက်ကွဲ တတ်ရေ။ ရီနွီးငွီ့ဖြင့် စက်တိလည်ရေအခါ ကျောက်မသွီးမှ ထွက်လှာရေ အပူစွမ်းအင်စွာ စက်စွမ်းအင် ဖြစ်လားရေ။ စက်စွမ်းအင်ဆိုစွာမာ ဝထုဧ တည်နီရာကို လေးကောင်း၊ ရွိမှီငြမ်းပနာလေးကောင်း၊ အခြီအနီကိုလေ့သော့ အမှီပြုပနာ ဖြစ်ရေ စွမ်းအင်ကို ဆိုလိုရေ။ တကယ်လို့ ရီနွီးငွီ့ဖြင့် လျှပ်စစ်ဓာတ်ဖြစ်ထွန်းစီရေ ဒိုင်နမိုကို လည်စေကေ ကျောက်မသွီးမှ အပူစွမ်းအင်စွာ လျှပ်စစ်စွမ်းအင် ဖြစ်လား၍၊ လျှပ်စစ်ဓာတ်ဖြင့် မီးကိုက်တိုက်ခြင်း၊ ဓာတ်မီးထွန်းခြင်းကိစ္စ တိကို ပြုလုပ်ကေကား၊ အပူစွမ်းအင်၊ အလင်းစွမ်းအင် ဖြစ်လားပြန်လီရေ။

မြစ်ရီ၊ ကန်ရီ၊ တံရှင်ရို့မှ ရီအနိန်နန့်လည်းသောက် စက်တိ၊ လီအနိန်နန့်လားရေ ရွက်လှီတိကို ကြေ့ကေ နီဧစွမ်းအင်အပြင် အခြားစွမ်းအင်တိလေ့ ဟိသိမ့်ရေကို တွိရပေမည်။ ယေကေလဲ နီဟိ၍ရာကေ ပင်လယ်သမုဒ္ဒရာဟိ ရီစွာအငွေ့ပျံကာ မိုး၊ ဆီးနှင်းအဖြစ် ရွာသွန်းအတွက်နန့် မြစ်ချောင်း၊ တံရှင်စသည်ရို့ဖြစ်ပေါ်နိုင်ခြင်း၊ နီဟိ၍ရာကေ လီထခတ်မှု ဖြစ်ပေါ်နိုင်ခြင်းရို့ကို စိုင်းစားသော်၊ နိန်ရေ ကျနော်ရို့ ကမ္ဘာသုံး သဘာဝစွမ်းအင်ကို အများဆုံးထုတ်ယူရေ ကို သတိမူအပ်လီရေ။

တည်မြဲမှု သဘောတရား

နီဧစွမ်းအင်မှ အပူစွမ်းအင်၊ အလင်းစွမ်းအင်၊ စက်စွမ်းအင်၊ လျှပ်စစ်စွမ်းအင်အစဟိတွက်နန့် တစ်ခုမှတစ်ခုသို့ ကူးပြောင်းတတ်ပုံ၊ ကူးပြောင်းနိုင်ပုံကို ဖော်ပြခပြီ၊ စွမ်းအင်တစ်ခုမှ စွမ်းအင်တစ်ခုသို့ ကူးပြောင်းရာမာ အားလုံးကူးပြောင်းခြင်းကားမဟိပေ။ ပုံစံအနိန်နန့် ရီနွီးငွီ့စက်တိတွင် ကျောက်မသွီးကို မီးတိုက်ရာမှရဟိသော အပူစွမ်းအင်စွာ စက်စွမ်းအင်အဖြစ်သို့ အားနုန်းပြောင်းလဲလားရေမဟုတ်။ ဗွိုင်လာ အိုးကို ပူစီခြင်း၊ အနီးပတ်ဝန်းကျင်ဟိလီကို ပူစီခြင်း စသည်ရို့ဖြင့် တချို့အလပ် ကွယ်လွန်လားသိမ့်ရေ။ ယကေလေ့ ယင်းပိုင်ကွယ်လွန်လားသော စွမ်းအင်မှာ လုံးဝပျောက်ပျက်လားခြင်းမဟုတ်၊ စွမ်းအင်တစ်မျိုး မှ စွမ်းအင် တစ်မျိုးကိုပြောင်းလဲသွားခြင်းသာ ဖြစ်လီရေ။

ရှီးခေတ် အဂ္ဂိရတ်ဆြာကြီးတိ လက်ထက်မှစပြီးကေ နောက်ပေါ်သိပ္ပံဆြာ အသီးသီးရို့ လက်ထက်တိုင်အောင် အပြင်အပက ဇာစွမ်းအင်ကိုမျှ မသုံးဘဲ အလိုအလျှောက် ထာဝစိုင်လည်မည့် စက်မျိုးကို နှစ်ရှည်လတိ အမျိုးမျိုးကြံစည်ခလီရေ။ အဓိပ္ပာယ်မှာ စွမ်းအင်ကို ဖန်တီးစက်မျိုးကို ကြံစည်ခြင်းပင် ဖြစ်တေ။ ယကေလေ့ စွမ်းအင်ကို ဖန်တီးရန် ဇာနည်းနန့်လိ့ မဖြိုက်နှိုင်ရေအတိုင်း ထာဝစိုင်လည်မည့်စက်မှာ ရှေးကလေ့မဖြိုက်နှိုင်၊ အဂုလည်းမဖြစ်၊ နောင်ကိုယ်လေ့ ဖြစ်ပေါ်နိုင်စရာအကြောင်း မဟိချေ။ စွမ်းအင်ကို ဖန်တီးပြီးကေမရနှိုင်။ စွမ်းအင်စွာ တစ်မျိုးမှတစ်မျိုးသို့ ကူးပြောင်းလားကေလည်း၊ ပျက်ပြုန်းကြေသုဉ်းလားရေဆိုပနာမဟိ ဆိုရေအချက် ကို အချိန်ခြားလည်း အဖြစ်တူမှု (en:time symmetry) ဟိရေ ဖြစ်အင်တိအတွင် နက်တာ သီအိုရမ် (en:Noether theorem) အရ လက်ခံထားကတ်ရေ။ ဒေသဘာဝ သဘောကို 'စွမ်းအင်ဧ မပြောင်းစည်း'ဟု ခေါ်လီရေ။

စွမ်းအင်က ဒြပ်နန့် ဆက်နွယ်ပုံ

မကြာခင်က ဒြဗ်ဧ သဘောနန့် ဆက်စပ်ပနာ အသိသစ် အတွိသစ်တိ ရလာရာမှ စွမ်းအင်ဧ သဘောစွာလေ့ စိကေသျှေ ပြောင်းလဲလားလီရေ။ အခြီခံလှောက်ငှကေ ဒြပ်စွာ အကယ်ပင် စုပ်ကရုတ်လားပနာ၊ ထိုဒြဗ်ဧ နီရာ၌ စွမ်းအင်တချို့ ပေါ်ပေါက်လာနှိုင်ရေ။ ထိုအဖြစ်မျိုးကို အက် တမ်ဧ ဗဟိုဆံမှ စွမ်းအင်ထုတ်ပနာ အက်တမ် ဗုံး လုပ်ရာမာ တွိ့ရရေ။ ဒေစွမ်းအင်ကို အက်တမ်ဧ ဗဟိုဆံ(နျူကလီးယား) စွမ်းအင်ဟု ခေါ်တွင်လျက် ဟိရေ။

နီဧအတွင်းမာပိုင်းတွင်လည်း ဧချင့်ပိုင်ပင်ဒြပ်ဝထုအဖြစ်မှစွမ်းအင်အဖြစ်သို့ ပြောင်းလဲမှီငြမ်းပနာ တွိရလီရေ။ ဂုချိန်ခါ ဒြပ်မှန်သလှောက်ကို စွမ်းအင်အဖြစ်သို့ ပြောင်းလဲရန် မတတ်နှိုင်သိမ့်ချေ။ ယေကေလဲ ဒြပ်မှ စွမ်းအင်သို့လေးကောင်း၊ စွမ်းအင်မှ ဒြပ်သို့လေးကောင်း ပြောင်းလဲနှိုင်ရေဆိုရေအချက်ကို အခြီခံထားပါက၊ စွမ်းအင်ကို ဖန်တီးပြီးကေလည်းမရ၊ ဖျက်ဆီး၍လည်းမရဟု ပထမနိယမ အရဆိုရဖို့အစား စကြဝဠာတွင် ဟိသမျှ ဒြပ်-စွမ်းအင် (mass-energy) ဟူရေ တိုင်းဖွယ်ဧ ပိုင်ဏပေါင်းမှာ အမြဲတမ်း မပြောင်းလဲဘဲ ဟိရေဟု ဆိုမှပိုပြီးကေ မှန်ကန်ရာရောက်ပေမည်။ စွမ်းအင်ပြောင်းလဲမှုနန့် စပ်လျဉ်းရေ ဒုတိယနိယမ အဆိုမာ စွမ်းအင် တစ်မျိုးမှတစ်မျိုးသို့ ပြောင်းလဲတိုင်း စွမ်းအင်တချို့စွာ အပူစွမ်းအင်အဖြစ်ဖြင့် အလဟဿ ဆုံးပါး လွတ်မြောက်လားရေဆိုပနာ ဖြစ်တေ။ ဒေအတိုင်းရာမှန်ပါက တတအီးအီး အပူစွမ်းအင် ဆုံးပါးမှုစွာ များများလာအတွက် တရက်မာ စကြဝဠာတစ်ခုလုံးစွာ အပူသုန်း၍ ပျက်စီး ရီဘေးနန့် တွိကြုံရဖို့မှာ သေချာနိန်ရာ။ ယကေလေ့ ဒေယူဆချက်ကို သိပ္ပံပညာသျှင်ကြီးတိအားလုံးက လက်မခံကတ်သိမ့်ပါ။

အသုံးချမှုနန့် ဒေနိန့်ခတ်ကမ္ဘာ

ဂုချိန်ခါ စက်ကိရိယာ အမျိုးမျိုးအတွက် အားကိုးနီရသော ကျောက်မသွီး နန့် ရီနံတိ ကုန်ခန်းလားကေ ကြုံရဖို့အခက်အခဲကို ပူပန်ဖွီရာ ကြုံတွိ့နီရရေ။ ကျောက်မသွီးနန့် ရီနံမှာ နီဧစွမ်းအင်ကို လှောင်ထားရေ ဝန်တိပင်ဖြစ်ရာ ထိုဝန်တိ ကုန်ခန်းသွားထိအောင်အောင် နီဖို့ထွန်းလင်းမြဲ ထွန်းလင်းနီဦးသိမ့်မည်ဖြစ်ပနာ ဇာလေ့စိုးရိမ်ဖို့မဟိဟု တချို့က ဆိုပေမည်။ ယကေလေ့ ကျွန်ုပ်ရို့စွာ နီဧစွမ်းအင်ကို တိုက်ရိုက်မဟုတ်ဘဲ အရိပ်ချသော နည်းနန့်ရာကေ သုံးစွဲနှိုင်ကတ် သိမ့်ရေအတွက် အခက်နန့်ကြုံရလေ။

ဂုချိန်ခါ နီပူဟိန်နန့် နီလရို့ဧ ဆွဲငင်မှုရို့ကြောင့် ဖြစ်ပေါ်လှာသော လေနန့်တကွ ရီစီး၊ တံရှင်၊ လှိုင်း၊ ဒေရီရို့ဧ စွမ်းအင်ကို တစ်ကမ္ဘာလုံးအတွက် ဟုတ်တိပတ်တိ အသုံးချနိုင်မည့်နည်းတိကို သိပ္ပံပညာသျှင်အသီးသီးရို့ ယှာကြံနေဆဲဖြစ်တေ။ ယကေလေ့ ရှာဖွီစမ်းသပ်ရေ အဆင့်ကို မကျော်နှိုင်ကတ်သိမ့်လီ။

တချို့ကလေ့ အခြားဇာ အကြံအစီမှ အထမမြောက်ကေ ကမ္ဘာဧ အတွင်းမာပိုင်းဟိ ကကောင်းပြင်းထန်သော အပူကို အသုံးချနိုင်ကောင်းစရာဟိရေဟု ဆိုကတ်ရေ။ ယကေလေ့ ကမ္ဘာဧ အတွင်းမာပိုင်းရောက်ယောင် တူးဖောက်ရဖို့ ကိစ္စကို ဂုခေတ်လောကသားရို့ စွမ်းဆောင်နိုင်ဦးမည်မဟုတ်ဟု ယူဆရလီရေ။

အက်တမ်းဧ နျူးကလီးယပ်(ဗဟိုဆံ)အတွင်းမာ ခိုအောင်းလျက်ဟိရေ စွမ်းအင်ကို ကျွန်ုပ်ရို့စွာ တနည်းတလမ်း အသုံးပြုလာနှိုင်ခလီရာ။ ဒေစွမ်းအင်ကို ယူရေနီယမ်နန့် သိုရီယမ် ဒြပ်စင်ရို့မှ အဓိကထုတ်နုတ် အသုံးချနှိုင်ခပြီး ဖြစ်တေ။ ဂုချိန်ခါ ဟိုက်ဒြိုဂျင်ဗုံးတိပင် လုပ်နေလီရာ။

အက်တမ်ဧ နျူးကလီးယပ်မှ စွမ်းအင်ကို ထုတ်ယူအသုံးချမှုကို ဂုချိန်ခါ အစလောက်ရာ ဟိသိမ့်ရေ။ ယေကေလဲ ရီတစက်၊ သဲတပွင့်မှပင်ဖြိုက်စီ စွမ်းအင်ကို လွယ်လင့်တကူ ထုတ်ယူနှိုင်ရေ အချိန်သို့ကား တရက်နိကျကေ ရောက်လှာရဖို့မှာ သေချာသလောက်ဟိလီဗျာယ်။

ဆက်စပ် ကြေ့ရှုဖွယ်

• အပူစွမ်းအင်
• တည်တောင့်စွမ်းအင်
• အရွိ့စွမ်းအင်
• လောကနှံ့စွမ်းအင်