Chapter 6 · Section 3Textbook pages 113–116

Energy, Mechanical Energy and Potential Energy ഊർജം · യാന്ത്രികോർജം · സ്ഥിതികോർജം

After a long day of work you feel tired – you have used up energy. A stretched bow, a coconut high up on a tree and water stored in a terrace tank all hold energy too, ready to do work. On this page you find out what energy is, how food energy is measured, and how to calculate the energy an object gets just by being high up.

📖 What you need (pages 2, 4, 5 and 6 of this guide)

Work W = F s; unit joule (J); 1 kJ = 1000 J (pages 2 and 5).
Work done against gravity in lifting an object: W = mgh (page 6).
Everyday forms of energy – electrical, heat, light, sound, chemical, mechanical (page 4).

1. What is energy? (page 113)

The thinking boy asks: ഊർജവും പ്രവൃത്തിയും തമ്മിൽ എന്തെങ്കിലും ബന്ധമുണ്ടോ? – Is there any relation between energy and work?

നിങ്ങൾക്ക് പരിചിതമായ ഊർജരൂപങ്ങൾക്ക് ഉദാഹരണം എഴുതൂ. – Write examples of forms of energy (ഊർജരൂപങ്ങൾ) you know: electrical energy (വൈദ്യുതോർജം), mechanical energy (യാന്ത്രികോർജം), heat energy (താപോർജം), … Try to add more, then explore them below.

🔎 Explorer: forms of energy and the work they do

ഇത്തരം വിവിധ ഊർജരൂപങ്ങളാണല്ലോ പ്രവൃത്തി ചെയ്യാൻ ഉപയോഗിക്കുന്നത്. എങ്കിൽ എന്താണ് ഊർജം? – We use these forms of energy to do work. So what is energy?

⭐ Key idea (textbook page 113) – Energy ഊർജം

പ്രവൃത്തി ചെയ്യാനുള്ള കഴിവാണ് ഊർജം.

Energy is the capacity to do work.

ഊർജം തന്നെയാണല്ലോ പ്രവൃത്തിയായി മാറുന്നത്. അതുകൊണ്ട് പ്രവൃത്തിയുടെ യൂണിറ്റ് തന്നെയാണ് ഊർജത്തിന്റെയും യൂണിറ്റ്. – It is energy that turns into work, so energy has the same unit as work. The SI unit of energy is the joule (J).

2. Calories and joules – food energy

ഭക്ഷണപദാർഥങ്ങളിലെ ഊർജത്തിന്റെ അളവ് സൂചിപ്പിക്കുമ്പോൾ കിലോ കലോറി (kcal) എന്ന യൂണിറ്റും നാം ഉപയോഗിക്കാറുണ്ടല്ലോ. – For the energy in food we also use the kilocalorie (kcal) (കിലോകലോറി). What is the relation between the joule and the calorie?

1 cal (calorie, കലോറി) = 4.2 J · 1 kcal = 4200 J · (1000 cal = 1 kcal)

🧮 Food-energy converter

food or set energy kJ

"Could lift" assumes all the energy became work against gravity (h = E ÷ mg, g = 9.8 m/s²). A real body turns only about a quarter of food energy into work – the rest becomes heat, which keeps us warm.

Q (page 113). ഒരു മാമ്പഴത്തിൽ അടങ്ങിയിരിക്കുന്ന ഊർജത്തിന്റെ അളവ് ഏകദേശം 840 kJ ആണ്. ഇത് എത്ര കലോറിക്ക് തുല്യമായിരിക്കും? – A mango contains about 840 kJ of energy. How many calories is this?

Change kJ to J (× 1000). Each 4.2 J is one calorie, so divide by 4.2. Then 1000 cal = 1 kcal.

🎬 Solution in exam layout – the mango

Answer: 840 kJ = 840 000 J; 840 000 ÷ 4.2 = 200 000 cal = 200 kcal. More: page 11 ▶

3. Mechanical energy (page 114)

വിവിധതരം ഊർജരൂപങ്ങളിൽ യാന്ത്രികോർജത്തെക്കുറിച്ച് കൂടുതൽ കാര്യങ്ങൾ നമുക്ക് മനസ്സിലാക്കാം. – Of all the forms of energy, let us learn more about mechanical energy.

⭐ Key idea (textbook page 114) – Mechanical energy യാന്ത്രികോർജം

വസ്തുക്കൾക്ക് ചലനം മൂലമോ സ്ഥാനം മൂലമോ കോൺഫിഗറേഷൻ (configuration) മൂലമോ ലഭിക്കുന്ന ഊർജമാണ് യാന്ത്രികോർജം.

Mechanical energy is the energy an object has because of its motion, its position or its configuration (shape or arrangement of its parts).

യാന്ത്രികോർജം പ്രധാനമായും രണ്ട് തരത്തിലുണ്ട്. സ്ഥിതികോർജം, ഗതികോർജം എന്നിവ. – Mechanical energy is of two main kinds: potential energy (സ്ഥിതികോർജം) and kinetic energy (ഗതികോർജം, next page).

4. Potential energy – the bow and the toy car (Fig 6.5)

ചിത്രങ്ങളിലെ അമ്പും ടോയ് കാറും സ്ഥിതി ചെയ്യുന്നതിന്റെ പ്രത്യേകത ശ്രദ്ധിക്കൂ. – Notice how the arrow in Fig 6.5 (a) and the toy car in Fig 6.5 (b) are placed: the arrow sits in a drawn bow; the car waits at the top of a ramp.

🧪 Virtual lab: draw the bow · raise the car (Fig 6.5)

draw the string back cm height of the car m

Sample values (approx.): a toy bow that needs about 300 N/m of pull per metre of draw (stored energy ≈ ½ × 300 × x², a formula you will meet in higher classes), arrow 20 g; toy car 100 g, g = 9.8 m/s². The speeds ignore friction and air.

⚠ Never point a bow, a catapult or a toy gun at anyone – the stored energy can hurt eyes and faces.

Textbook questions (page 114)

കുലച്ചു വച്ചിരിക്കുന്ന വില്ലിലെ അമ്പിനെയും ഉയരത്തിൽ സ്ഥിതിചെയ്യുന്ന കാറിനെയും സ്വതന്ത്രമാക്കുകയാണെങ്കിൽ എന്തായിരിക്കും സംഭവിക്കുക? – What happens if the arrow in the drawn bow and the car at the height are released?
അമ്പിന് ചലിക്കാനാവശ്യമായ ഊർജം ലഭിക്കുന്നത് എവിടെനിന്നാണ്? – Where does the arrow get the energy to move?
ടോയ് കാറിന് ചലിക്കാനാവശ്യമായ ഊർജം എങ്ങനെയായിരിക്കും ലഭിച്ചത്? – How did the toy car get the energy to move?

1. The arrow flies off and the car rolls down the ramp – both start moving, so both had energy stored in them.
2. From the stretched string and the bent bow: ചരടിന്റെ വലിവും വില്ലിന്റെ വളവും ചേർന്ന് ഉളവാക്കിയ സവിശേഷമായ വിന്യാസം (configuration) – the special arrangement (configuration) made by the pull of the string and the bend of the bow. Why: when we draw the bow we do work on it; that work is stored, and released into the arrow.
3. From its position – it was placed high up (കാറിന്റെ സ്ഥാനം മൂലമാണല്ലോ). Why: work was done against gravity to put it there.

ഇവിടെ വസ്തുക്കൾക്ക് ഊർജം ലഭിച്ചത് സ്ഥാനം മൂലമോ കോൺഫിഗറേഷൻ മൂലമോ ആണല്ലോ. ഇത്തരം ഊർജമാണ് സ്ഥിതികോർജം. – Here the objects got their energy because of their position or configuration. Such energy is potential energy.

⭐ Key idea (textbook page 114) – Potential energy സ്ഥിതികോർജം

വസ്തുക്കൾക്ക് സ്ഥാനം മൂലമോ കോൺഫിഗറേഷൻ മൂലമോ ലഭിക്കുന്ന ഊർജമാണ് സ്ഥിതികോർജം.

Potential energy is the energy an object has because of its position or its configuration. So there are two kinds:

potential energy due to position (സ്ഥാനം മൂലമുള്ള സ്ഥിതികോർജം) – the raised toy car;
potential energy due to configuration (കോൺഫിഗറേഷൻ മൂലമുള്ള സ്ഥിതികോർജം) – the drawn bow.

5. Sort them – Table 6.3 (Fig 6.6)

ചുവടെ നൽകിയ സന്ദർഭങ്ങളെ സ്ഥിതികോർജം ലഭിക്കുന്നതിന്റെ അടിസ്ഥാനത്തിൽ അനുയോജ്യമായ രീതിയിൽ തരം തിരിച്ച് പട്ടികപ്പെടുത്തൂ. – Classify the situations below by how the potential energy is obtained, and tabulate them.

🧩 Table 6.3 sorter

Table 6.3
Potential energy due to position സ്ഥാനം മൂലമുള്ള സ്ഥിതികോർജം	Potential energy due to configuration കോൺഫിഗറേഷൻ മൂലമുള്ള സ്ഥിതികോർജം

6. How much potential energy? E_p = mgh

The thinking girl asks: സ്ഥാനം മൂലം വസ്തുക്കൾക്ക് ലഭിക്കുന്ന സ്ഥിതികോർജം എങ്ങനെ കണക്കാക്കാം? – How can we calculate the potential energy due to position?

ഗുരുത്വാകർഷണത്തിനെതിരെ ചെയ്ത പ്രവൃത്തിയാണല്ലോ സ്ഥാനം മൂലം ലഭിച്ച സ്ഥിതികോർജത്തിനു കാരണം. – The potential energy due to position comes from the work done against gravity in raising the object. So the potential energy is equal to that work (സ്ഥാനം മൂലമുള്ള സ്ഥിതികോർജത്തിന്റെ അളവ് ആ വസ്തുവിൽ ഗുരുത്വാകർഷണബലത്തിനെതിരായി ചെയ്ത പ്രവൃത്തിയുടെ അളവിന് തുല്യമായിരിക്കും):

Potential energy due to position E_p = mgh
m = mass (kg), g = acceleration due to gravity (m/s²), h = height above the ground (m), E_p in joules

🧪 Virtual lab: potential energy and height

mass kg height above the ground m zero level

g = 9.8 m/s². The graph of E_p against h is a straight line through the zero level: double the height → double the potential energy.

സ്ഥിതികോർജം ആപേക്ഷികമായാണ് കണക്കാക്കുന്നത്. അവലംബമാക്കുന്ന പ്രതലത്തിലെ സ്ഥിതികോർജം പൂജ്യമായി പരിഗണിച്ചുകൊണ്ടാണ് ഓരോ സ്ഥാനത്തേയും സ്ഥിതികോർജം കണക്കാക്കുന്നത്. നാം ഉയരം അളക്കുമ്പോൾ തറനിരപ്പാണ് അവലംബമായി എടുക്കുന്നത്. അതിനാൽ തറനിരപ്പിലെ സ്ഥിതികോർജം സാധാരണയായി പൂജ്യം ആയി പരിഗണിക്കുന്നു. – Potential energy is relative: we choose a reference level and call the potential energy there zero. Since we measure heights from the ground, the potential energy at ground level is usually taken as zero.

Q (pages 115–116). 50 kg മാസുള്ള ഒരു വസ്തു തറനിരപ്പിൽനിന്ന് 8 m ഉയർത്തുന്നു. – An object of mass 50 kg is raised 8 m from the ground (g = 9.8 m/s²).

വസ്തു തറയിലായിരിക്കുമ്പോൾ അതിന്റെ സ്ഥിതികോർജം എത്രയായിരിക്കും? – What is its potential energy when it is on the ground?
വസ്തു 8 m ഉയരത്തിലായിരിക്കുമ്പോൾ സ്ഥിതികോർജം എത്രയായിരിക്കും? – What is its potential energy at a height of 8 m?

(a) Which level is taken as zero? (b) Fill the textbook's blanks: m = ___, g = 9.8 m/s², h = ___, E_p = m × g × h.

🎬 Solution in exam layout – 50 kg raised 8 m

Answer: (a) 0 J – the ground is the reference level (h = 0). (b) E_p = mgh = 50 × 9.8 × 8 = 3920 J. More: page 11 ▶

🌴 Kerala connection – coconuts and terrace tanks

A coconut of about 1.5 kg (approx.) at the top of a 15 m tree has E_p = 1.5 × 9.8 × 15 = 220.5 J – enough to injure badly if it falls on someone.
A 1000-litre water tank on a terrace 10 m above the ground holds 1000 kg of water: E_p = 1000 × 9.8 × 10 = 98 000 J. That stored energy is what pushes water out of your taps without a pump.

⚠ Don't stand or play under coconut trees while coconuts are being plucked or on a windy day.

🌐 Explore online needs internet · opens in a new tab

📄 What Is Energy? (Energy Kids) U.S. Energy Information Administration (Energy Kids)
Energy is the ability to do work - a friendly start with everyday examples.
📄 Forms of energy (Energy Kids) U.S. Energy Information Administration (Energy Kids)
Potential and kinetic energy, plus heat, light, sound and electrical energy, sorted into neat groups.
🧪 Energy Forms and Changes (PhET simulation) PhET, University of Colorado Boulder
Build chains like sun -> solar panel -> bulb and watch energy change from one form to another.
📄 What is energy? - Science Learning Hub Science Learning Hub, New Zealand
A clear explainer on what energy is and how it is measured in joules.
📄 Potential Energy The Physics Classroom
Why a raised object stores energy, and how PE = mgh is worked out.
🧪 Masses and Springs (PhET simulation) PhET, University of Colorado Boulder
Stretch a spring with a mass and see elastic and gravitational potential energy in the energy bars.
🖼️ Potential and kinetic energy (diagram) Science Learning Hub, New Zealand
One diagram that sorts stored (potential) and moving (kinetic) energy into their kinds.

7. Check yourself

🧭 Summary

Energy is the capacity to do work; unit joule (J). Food energy: 1 cal = 4.2 J, 1 kcal = 4200 J. Mango: 840 kJ = 200 kcal.
Mechanical energy: due to motion, position or configuration. Two kinds: potential and kinetic.
Potential energy: due to position (coconut on a tree, water in a tank, raised toy car) or configuration (drawn bow, compressed spring, bent vaulting pole).
Potential energy due to position E_p = mgh, measured from a zero level (usually the ground). 50 kg at 8 m: 3920 J.

Next: Kinetic energy ▶

Energy, Mechanical Energy and Potential Energy ഊർജം · യാന്ത്രികോർജം · സ്ഥിതികോർജം

1. What is energy? (page 113)

2. Calories and joules – food energy

3. Mechanical energy (page 114)

4. Potential energy – the bow and the toy car (Fig 6.5)

5. Sort them – Table 6.3 (Fig 6.6)

6. How much potential energy? Ep = mgh

7. Check yourself

6. How much potential energy? E_p = mgh