এসএসসি পদার্থবিজ্ঞান ৪র্থ অধ্যায়ের (কাজ, শক্তি ও ক্ষমতা) হ্যান্ডনোট ও পিডিএফ

পদার্থবিজ্ঞান (নবম-দশম)

৪র্থ অধ্যায়ঃ কাজ, শক্তি ও ক্ষমতা

পদার্থবিজ্ঞানের গুরুত্বপূর্ণ একটি অধ্যায় হলো কাজ, শক্তি ও ক্ষমতা। এই অধ্যায়টি অন্যান্য অধ্যায়গুলোর সাথেও সম্পর্কিত যেমন বল, গতি, ইত্যাদি। গত পোষ্টে আমি গতি নিয়ে আলোচনা করেছিলাম ও শর্টনোটের পিডিএফ দিয়েছিলাম।
আজকের পোষ্টে থাকবে কাজ, শক্তি ও ক্ষমতা নিয়ে বিস্তারিত আলোচনা ও  শর্টনোটের পিডিএফ। শর্টনোট পড়ার আগে এই পোষ্টে বিস্তারিত পড়ে নিলে ইনশাআল্লাহ বেসিক নিয়ে কোন সমস্যা থাকবে না।

পদার্থবিজ্ঞান ৪র্থ অধ্যায়ের নোট ও পিডিএফ

কাজ, শক্তি ও ক্ষমতা অধ্যায়ের বিস্তারিত নিচে দেয়া হলো-

কাজ কি?

কাজঃ "কাজ হলো বল প্রয়োগের দ্বারা বস্তুর সরন ঘটানো।" 
অর্থাৎ বল প্রয়োগ করলে যদি বস্তুর সরন ঘটে তবে তাকে কাজ বলা হবে। 

প্রশ্ন হলো, বল প্রয়োগের পরও যদি সরন না ঘটে?
যেমন তুমি সারাদিন চেষ্টার পরও একটি দেয়ালকে ধাক্কা দিয়ে এক চুলও সরাতে পারোনি। এখানে কি তোমার কাজ হয়েছে? অবশ্যই না। কারন, কাজ ঘটাতে হলে তোমাকে দেয়ালের সরন ঘটাতে হবে। তুমি বল প্রয়োগ করেছো ঠিকই, কিন্তু দেয়ালকে সরাতে পারো নি। তার মানে তুমি কোন কাজই করোনি। তোমার পরিশ্রম বৃথা! 
সুতরাং বলা যেতে পারে,

কাজ হলো বস্তুর উপর প্রয়োগকৃত বল ও বস্তুর সরনের গুণফল।

কাজের সমীকরণঃ

ধরি, বস্তুর উপর প্রয়োগকৃত বল F, বল প্রয়োগের ফলে বস্তু যদি s দূরে সরে যায়, তবে সংজ্ঞানুসারে কাজ W হবে,
W = Fs
এটিই কাজের সমীকরণ।

কাজের এককঃ

W = F x s

W = N x m (যেহেতু বলের একক N)

W = J (Joule বা জুল)

এখানে Nm কে 'J' (joule) দ্বারা প্রকাশ করা হয়। সুতরাং, কাজের একক হলো J বা জুল।

কাজের মাত্রাঃ 

W = F x s

[W] = [MLT^-2] x [L]

[W] = [ML³T^-2]

এটিই কাজের মাত্রা সমীকরণ।

কাজের রাশিমালা, একক ও মাত্রা

কাজের প্রকারভেদ

কাজ প্রধানত দুই প্রকার।

• ধনাত্মক কাজ (W = Fs): এটি দ্বারা ১ম বস্তু কর্তৃক ২য় বস্তুর উপর কাজ বোঝায়।
  

  অর্থাৎ, বল প্রয়োগের দিকে বস্তুর সরন ঘটা হলো ধনাত্মক কাজ।

  যেমন, একজন লোক ৫০ কেজি ভরের একটি বস্তা মাথায় নিলো। এতে ১ম বস্তু (ব্যক্তিটি) দ্বারা ২য় বস্তুর (বস্তা) উপর কাজ করা হয়েছে। 

• ঋণাত্মক কাজ (W = -Fs): এটি দ্বারা ২য় বস্তু কর্তৃক ১ম বস্তুর উপর (উল্টো) কাজ বোঝায়।
  

  অর্থাৎ, বল প্রয়োগের বিপরীত দিকে বস্তুর সরন ঘটা হলো ঋণাত্মক কাজ।

  আগের উদাহরণে, ব্যক্তিটি যদি বস্তা উঠাতে না পারে কিংবা বস্তা যদি পড়ে যায় তবে এখানে ঋণাত্মক কাজ হবে। 

শক্তির ধারণা

শক্তিঃ মূলত কোন বস্তুর উৎসের কাজ করার সামর্থ্যকে শক্তি বলা হয়। 
এককথায়, কোন সিস্টেমের কাজ করার সামর্থ্য থাকলেই তাকে ঐ সিস্টেমের শক্তি বলা হবে। 
কাজ করতে হলে ঐ সিস্টেম কর্তৃক অপর কোন বস্তুর উপর বল প্রয়োগ করে বস্তুর সরন ঘটাতে হবে। যদি পুরো জিনিস করার সামর্থ্য ঐ সিস্টেমের থাকে তবেই বলা হবে ঐ সিস্টেমের শক্তি আছে। 

শক্তির একক ও মাত্রাঃ

শক্তি যেহেতু কাজের সাথে সম্পর্কযুক্ত তাই শক্তির আলাদা কোন একক বা মাত্রা নেই।
কাজের একক ও মাত্রাই হলো শক্তির একক ও মাত্রা। 

শক্তি প্রকারভেদ?

শক্তি প্রধানত দুই প্রকার।

• গতিশক্তিঃ "কোন বস্তুর গতির কারনে যে শক্তির সৃষ্টি হয় তাকে ঐ বস্তুর গতিশক্তি বলা হয়।"
  কোন বস্তুতে বল প্রয়োগ করা হলে তার সরন ঘটে। সরন ঘটলেই গতির সৃষ্টি হয় আর সেখানেই গতিশক্তির উদ্ভব ঘটে। 
  একে E_k দ্বারা প্রকাশ করা হয়।
  E_k = Kinetic Energy

গতিশক্তির সমীকরণঃ




গতিশক্তির রাশিমালা, একক ও মাত্রা

• স্থিতিশক্তি বা বিভবশক্তিঃ "বস্তুর অবস্থা বা অবস্থানের জন্য বস্তুর মধ্যে যে শক্তি সঞ্চিত থাকে তাকে বস্তুর স্থিতিশক্তি বা বিভবশক্তি বলে।"
  এই বিভবশক্তি সবসময় স্থির অবস্থায় বস্তুর অবস্থানের (উচ্চতা) সাপেক্ষে নির্ণয় করা হয়। 
  বিভবশক্তির সমীকরণঃ
  ধরি, একটি বস্তুকে F বল প্রয়োগে h উচ্চতায় উঠানো হলো। বস্তুর উপর কার্যকরী অভিকর্ষীয় ত্বরন g হলে বস্তুর উপর কাজ হবে, 
  W = mgh
  এটিই স্থিতি বা বিভবশক্তির সমীকরণ। একে E_p দ্বারা প্রকাশ করা হয়।
  E_p = Potential Energy

  

  বিভবশক্তির রাশিমালা, একক ও মাত্রা

শক্তির উৎসঃ

শক্তির উৎস সমূহকে দুই ভাগে ভাগ করা হয়েছে। 

• নবায়নযোগ্য শক্তিঃ যে সকল শক্তি নতুন করে ব্যবহার করা যায়। এসব শক্তির শেষ নেই।
  যেমনঃ পানি, আলো, বাতাস ইত্যাদি।
• অনবায়নযোগ্য শক্তিঃ যেসব শক্তিকে পুনরায় ব্যবহার করা যায় না। এসব শক্তির শেষ রয়েছে।
  যেমনঃ তেল, গ্যাস, কয়লা, জ্বালানী, ইউরেনিয়াম ইত্যাদি। 

শক্তির নিত্যতা বা সংরক্ষণশীলতা

শক্তির রূপান্তর ঘটার সময় নতুন করে শক্তির সৃষ্টি বা ধ্বংস হয় না। শক্তি কেবলই রূপ পরিবর্তন করে। যখন এক বস্তু শক্তি হারায় ঠিক তখন অপর একটি বস্তু সমপরিমাণ শক্তি অর্জন করে। এজন্য এই মহাবিশ্বে সমগ্র শক্তির কোন পরিবর্তন না ঘটে বরং ধ্রুব থাকে।
যেমন, একটি স্থির গাড়িকে ধাক্কা দিয়ে গতিশীল করার সময় প্রথমে ধাক্কা দিতে যে শক্তি প্রয়োজন হয়েছে যেটি পরবর্তীতে গাড়ির গতিশক্তিতে পরিণত হয়েছে।

শক্তির নিত্যতা সূত্র

শক্তি অবিনশ্বর। এর সৃষ্টি বা বিনাশ নেই। মহাবিশ্বে মোট শক্তি ধ্রুব।

শক্তির রূপান্তর

এই মহাবিশ্বে শক্তি কেবলই এক রূপ থেকে অন্য রূপে রূপান্তরিত হয়।
যান্ত্রিকশক্তি গতিশক্তিতে, আলোকশক্তি তাপশক্তিতে ইত্যাদি। কয়েকটি উদাহরণ দেওয়া হলোঃ

যান্ত্রিকশক্তি তাপশক্তিতেঃ দুই হাত ঘষলে তাপ উৎপন্ন হয়। গাড়ির ইঞ্জিন চালু করলে সেখানেও তাপশক্তি উৎপন্ন হয়।

আলোকশক্তি তাপশক্তিতেঃ মোমবাতি জ্বালালে সেখানে আলোকশক্তি থেকে তাপশক্তি উৎপন্ন হয়।

যান্ত্রিকশক্তি শব্দশক্তিতেঃ এর উদাহরণ সকল ক্ষেত্রেই ঘটে। যেমন দুই হাতে তালি বাজালে শব্দ উৎপন্ন হয়।

এছাড়াও আরো কয়েক রকমের শক্তি আছে। যেমন,

• চৌম্বকশক্তি
• বিদ্যুৎশক্তি
• রাসায়নিক শক্তি
• পারমানবিক শক্তি ইত্যাদি। 

ক্ষমতা

ক্ষমতা বলতে সময়ের সাপেক্ষে কাজ করার হারকে বোঝায়। বইয়ের সংজ্ঞানুসারে,

কোন উৎস বা সিস্টেম একক সময়ে যে কাজ সম্পাদন করে তাকে ক্ষমতা বলা হয়।

ক্ষমতার রাশিমালা, একক ও মাত্রা

ক্ষমতার রাশিমালা, একক ও মাত্রা

একটি লাইটের ক্ষমতা 50W দ্বারা বোঝায় লাইটটি প্রতি সেকেন্ডে 50 জুল শক্তি ব্যয় করে। 

ক্ষমতার একক হিসেবে KW (কিলোওয়াট), MW (মেগাওয়াট) ইত্যাদি ব্যবহৃত হয়।

যেমন, বিদ্যুৎ বিল হিসাবের ক্ষেত্রে kWh (কিলোওয়াট/ঘন্টা) ব্যবহার করা হয়।

এই kWh কে Unit বলা হয়।

যেমন, 3 kWh বা 3 ইউনিট বিদ্যুৎ মানে হলো 1 ঘন্টায় 3000J (জুল) বিদ্যুৎশক্তি খরচ হয়েছে। 

কর্মদক্ষতা

আমরা জানি শক্তি অবিনশ্বর। এক রূপ থেকে অন্য রূপে পরিবর্তিত হয়। কিন্তু এই পরিবর্তনের সময় শক্তির কিছুটা অপচয় ঘটে। অর্থাৎ শক্তি পুরোপুরি কাজে পরিণত হয় না। 

যতটুকু কাজ সম্পাদনের জন্য প্রয়োজন হয় তার শতকরা হিসাবকেই কর্মদক্ষতা বলে। অর্থাৎ,

কোন যন্ত্র দ্বারা কাজে রূপান্তরিত শক্তি এবং ঐ যন্ত্রে মোট প্রদত্ত শক্তির অনুপাতই হলো যন্ত্রের কর্মদক্ষতা। 

কর্মদক্ষতার রাশিমালা, একক ও মাত্রা

কোন ইঞ্জিনের কর্মদক্ষতা 70% বলতে বোঝায়, ঐ ইঞ্জিনে 100 একক শক্তি প্রয়োগ করলে 70 একক শক্তি কাজে পরিণত হবে আর বাকি 30 একক শক্তির অপচয় হবে। 

কোন ইঞ্জিনের কর্মদক্ষতা কখনো 100% হয় না। 

কেন কোন ইঞ্জিনের কর্মদক্ষতা 100% হয় না, এই প্রশ্ন আপনাদের জন্য। কমেন্টে জানিয়ে দেবেন আপনার মতামত।

ভরশক্তি সম্পর্ক

মহাবিশ্বের প্রতিটি বস্তুর মাঝেই শক্তি নিহিত আছে। আইনস্টাইন তাঁর আপেক্ষিকতার বিশেষ তত্ত্বের সাহায্যে বস্তু ও শক্তির মাঝে একটি সম্পর্ক বের করেন। এই শক্তি বস্তুর ভরের সাথে সম্পর্কিত। 

ধরি, বস্তুর ভর m, আলোর বেগ c হলে, বস্তুর মধ্যে মোট অন্তর্নিহিত শক্তি E হবে,

E = mc²

এটি আইনস্টাইনের বিখ্যাত একটি সূত্র। 

[আলোর বেগ C = 3 x 10⁶ ms^-1]

নবম-দশম শ্রেনীর পদার্থবিজ্ঞান ৪র্থ অধ্যায়ের আলোচনা এতটুকুতেই সীমাবদ্ধ। এর বাইরে উচ্চতর শ্রেনীতে বিস্তারিত আলোচনা আছে। 

উক্ত সকল আলোচনার সংক্ষিপ্ত হ্যান্ডনোট পিডিএফ আকারে নিচে দেয়া হলো। পিডিএফ পড়ার আগে এখানে সম্পূর্ন পোষ্টটি পড়ে নিলে খুবই উপকার হবে। 

পিডিএফ ডাউনলোড

PDF

SSC Physics Ch 4

Size: 1.3MB

Download

---

জ্ঞানকে কখনো নিজের মাঝে আবদ্ধ করে রাখতে নেই।

এই পোষ্টটি শেয়ার করুন আপনার বন্ধুদের সাথেও। কমেন্টে আমাকে জানাতে পারেন কোন নোটগুলো দরকার। ইনশাআল্লাহ আমি চেষ্টা করবো সর্বাত্মক সাহায্য করার। 

ধন্যবাদ।

---

এসএসসি'২২ শেষ মুহূর্তের প্রস্তুতি (10 Minute School)

শেষ মুহূর্তে পরীক্ষার প্রস্তুতি নিয়ে হিমশিম খাওয়া? আর নয় চিন্তা! টেন মিনিট স্কুল নিয়ে এলো এসএসসি’২২ পরীক্ষার শেষ মুহূর্তে প্রস্তুতি কোর্স!

কোর্সে থাকছেঃ

• ৫ টি বিষয় ( সাধারণ গণিত, উচ্চতর গণিত, জীববিজ্ঞান, পদার্থবিজ্ঞান, রসায়ন )
• ৩৫টি লাইভ ক্লাস
• ৩৫টি লেকচার শিট

Join Course

আরো পড়ুনঃ

• এসএসসি পদার্থবিজ্ঞান ২য় অধ্যায়ের নোট ও পিডিএফ
• এসএসসি পদার্থবিজ্ঞান ৭ম অধ্যায়ের নোট ও পিডিএফ
• পদার্থবিজ্ঞানের প্রয়োজনীয় সকল সূত্রাবলীর পিডিএফ (৮ম-উচ্চতর শ্রেনী)
• বীজগাণিতিক সূত্রাবলীর পিডিএফ (৭ম-এইচএসসি)

Go to Link