কাজ, শক্তি ও ক্ষমতা - অনুধাবনমূলক প্রশ্ন ও উত্তর

*

পদার্থবিজ্ঞান ১ম পত্র

৫ম অধ্যায় - কাজ, শক্তি ও ক্ষমতা

অনুধাবনমূলক প্রশ্ন ও উত্তর

১) কোনাে বস্তু কীভাবে স্থিতিশক্তি অর্জন করে? 

উ: কোনাে বস্তুকে তার অবস্থান বা আকৃতি থেকে অন্য কোনাে অবস্থানে বা আকৃতিতে নিতে হলে বস্তু বাধা দেয়। এ বাধার বিরুদ্ধে বস্তুর আকৃতি বা অবস্থান পরিবর্তন করতে কৃতকাজই বস্তুতে স্থিতিশক্তি রূপে সঞ্চিত হয়। এভাবেই কোনাে বস্তু স্থিতিশক্তি অর্জন করে।

২) “বল ধ্রুবক 2500 1/Nm”-এর অর্থ ব্যাখ্যা কর। 

উ: বল ধ্রুবক 2500 1/Nm এর অর্থ হলাে কোনাে স্প্রিং এর মুক্তপ্রান্তের 1m সরণ ঘটালে স্প্রিংটি সরণের বিপরীত দিকে 2500 N বল প্রয়ােগ করে।

৩) ঘর্ষণ বল অসংরক্ষণশীল কেন? 

উ: যে বলের বিরুদ্ধে করা কাজের পুনরুদ্ধার সম্ভব নয় তাকে অসংরক্ষণশীল হল বলে। কোননা বস্তুকে একটি মসৃণ তলের উপর দিয়ে টেনে নিয়ে যাওয়ার সময় ঘর্ষণ বলের বিরুদ্ধে কাজ করতে হয়। অমসৃণ তলটি অনুভূমিক হলে এই কৃতকাজ বস্তুটির মধ্যে স্থিতিশক্তিরূপে সঞ্চিত হয়। 

এবং বস্তুটিও কোনাে কাজ করার সামর্থ্য লাভ করে না। বস্তুটিকে তার প্রাথমিক অবস্থানে ফিরিয়ে আনার সময় আবার ঘর্ষণ বলের বিরুদ্ধে কাজ করতে হয়। সুতরাং ঘর্ষণ বলের বিরুদ্ধে কৃতকাজের পুনরুদ্ধার সম্ভব নয়। তাই ঘর্ষণ বল অসংরক্ষণশীল।

৪) একটি ইঞ্জিনের দক্ষতা 60% বলতে কী বুঝায়? 

উ: কোনাে ইঞ্জিনের দক্ষতা 60% বলতে বুঝায় যে, ইঞ্জিনটিতে 100 একক শক্তি সরবরাহ করলে তার মাত্র 60 একক শক্তি কাজে লাগবে এবং 40 একক শক্তির অপচয় হবে।

৫) স্প্রিংযুক্ত খেলনা গাড়িকে পেছন দিকে টেনে ছেড়ে দিলে গাড়িটি সামনের দিকে অগ্রসর হয় কেন? ব্যাখ্যা কর। 

উ: স্প্রিংযুক্ত খেলনা গাড়িকে পেছন দিকে টান দিলে এর মধ্যকার স্প্রিং-এর আকার ছােট হয়। এ আকার পরিবর্তনের জন্য খেলনাটি কাজ করে যা স্থিতিশক্তিরূপে স্প্রিং-এ সঞ্চিত হয়। টানার পর গাড়িটিকে ছেড়ে দিলে স্প্রিং এর প্যাঁচ খুলে পুনরায় পূর্বের অবস্থায় ফিরে আসে। স্প্রিং এর সাথে খেলনা গাড়ির চাকা লাগানাে থাকে। ফলে চাকা ঘুরতে থাকে এবং গাড়িটি সামনের দিকে অগ্রসর হয়। অর্থাৎ স্প্রিং-এর স্থিতিশক্তির দরুন খেলনা গাড়িকে পেছনে টেনে ছেড়ে দিলে গাড়িটি সামনের দিকে অগ্রসর হয়। 

৬) পৃথিবী সূর্যের চারদিকে ঘুরছে কিন্তু কোনাে কাজ করছে না কেন?

উ: আমরা জানি, কাজ হলাে বল ও বল প্রয়ােগের ফলে সরণ বা সরণের উপাংশের গুণফল। ধরি, পৃথিবী ও সূর্যের মধ্যকার আকর্ষণ বল বা ঘূর্ণায়মান পৃথিবীর কেন্দ্রাতিক বল F এবং পৃথিবী যেহেতু সরণের লম্বিক বরাবর ক্রিয়া করে। ফলে এর সরণের উপাংশ হবে S cos90 = 0 সুতরাং কাজ W = F.0 = 0। ফলে পৃথিবী ঘুরছে কিন্তু কাজ হচ্ছে না। 

৭) একটি হালকা ও একটি ভারী বস্তুর ভরবেগ সমান হলে কোনটির গতিশক্তি বেশি হবে ব্যাখ্যা কর। 

উ: একটি হালকা ও একটি ভারী বস্তুর ভরবেগ সমান হলে হালকা বস্তুটির বেগ ভারী বস্তুর বেগ অপেক্ষা বেশি হয়। আমরা জানি, গতিশক্তি বেগের বর্গের সমানুপাতিক। এক্ষেত্রে যে বস্তুটির বেগের মান বেশি হবে সে বস্তুটির গতিশক্তি ও বেশি হবে। এখানে যেহেতু হালকা বস্তুটির বেগ বেশি সেহেতু হালকা বস্তুটির গতিশক্তি বেশি হবে। 

৮) বালির উপর দিয়ে হাঁটা কষ্টসাধ্য ব্যাখ্যা কর। 

উঃ বালির উপরে হাঁটা অসুবিধাজনক। বালি সমান ও বিপরীত প্রতিক্রিয়া দিলেও এরূপ ঘটার কারণ বালিকণা ও পানির আন্তঃআণবিক বল কঠিন ভূমির তুলনায় অনেক কম হয়। লােকের ওজন বালি ও পানির উপর ক্রিয়া করায় বালি ও পানি স্থানচ্যুত হয়ে আন্তঃআণবিক ব্যবধান বৃদ্ধি করে ফলে লােকটি নিচের দিকে নামতে থাকেন। এজন্য বালির উপরে হাঁটা কষ্টকর।

৯) বন্দুক হতে গুলি ছােড়ার সময় বন্দুক ও গুলির মধ্যে কোনটির গতিশক্তি বেশি ব্যাখ্যা কর। 

উ: একটি হালকা ও একটি ভারী বস্তুর ভরবেগ সমান হলে হালকা বস্তুটির বেগ ভারী বস্তুর বেগ অপেক্ষা বেশি হয়। আবার, আমরা জানি, গতিশক্তি বেগের বর্গের সমানুপাতিক। এক্ষেত্রে যে বস্তুটির বেগের মান বেশি হবে সে বস্তুটির গতিশক্তিও বেশি হবে। এখানে যেহেতু হালকা বস্তুটির বেগ বেশি সেহেতু হালকা বস্তুটির গতিশক্তি বেশি হবে। বন্দুক হতে গুলি ছােড়ার সময় যেহেতু বন্দুক ও গুলির ভরবেগ সমান থাকে এবং এ দুটির মধ্যে গুলি অপেক্ষাকৃত হালকা সেহেতু উপরােল্লিখিত কারণে গুলির গতিশক্তি বেশি।

১০) স্প্রিং ধ্রুবক এর তাৎপর্য ব্যাখ্যা কর। 

উ: কোনাে স্প্রিং-এর মুক্ত প্রান্তের একক সরণ ঘটালে স্প্রিংটি সরণের বিপরীত দিকে যে বল প্রয়ােগ করে সেটিই স্প্রিং ধ্রুবক। স্প্রিং বল একটি পরিবর্তী বল। এ বলের মান নির্ভর করে স্প্রিং ধ্রুবকের উপর। আর স্প্রিং সংকোচন বা প্রসারণে কৃতকাজ তথা বিভবশক্তি যেহেতু স্প্রিং বলের উপর নির্ভর করে সেহেতু স্প্রিং-এর এসব নিয়ামকগুলােও স্প্রিং ধ্রুবকের উপর নির্ভরশীল। 

নিজে কর 

১) গতিশক্তির সাথে ভরবেগ কীভাবে সম্পর্কিত তা দেখাও

২) কী শর্তে বল দ্বারা কাজ হয় না? ব্যাখ্যা কর

৩) একটি বস্তুর ভরবেগ 100% বাড়ানাে হলে তার গতি শক্তি কীরূপ বাড়বে

৪) সরলদোলকের দোলনকালের সময় সুভার টান কর্তৃক কৃতকাজ শূন্য হয় কেন

৫) স্প্রিংযুক্ত খেলনা গাড়িকে পেছন দিকে টেনে ছেড়ে দিলে গাড়িটি সামনের দিকে অগ্রসর হয় কেন?

৬) কর্মদক্ষতা বলতে কী বুঝ? ব্যাখ্যা কর

৭) ক্ষমতা, বল ও বেগের মধ্যে সম্পর্ক স্থাপন কর

৮) শক্তির অপচয় বলতে কী বুঝ?