সব অধ্যায় / ৪

নবম–দশম শ্রেণি · পদার্থবিজ্ঞান

কাজ, ক্ষমতা ও শক্তি

বদলে দেখো

কাজ, ক্ষমতা ও শক্তি

mgh½mv²
নামার সময় বিভবশক্তি গতিশক্তিতে বদলায়।
এই অধ্যায়ের পাঠ
  1. কাজ ও দিক
  2. গতিশক্তি
  3. বিভবশক্তি
  4. শক্তি সংরক্ষণ
  5. ক্ষমতা
  6. কর্মদক্ষতা
  7. শক্তির উৎস
  8. লিভার ও পুলি

পাঠগুলো

১

কাজ ও দিক

mgh½mv²
নামার সময় বিভবশক্তি গতিশক্তিতে বদলায়।

বলের দিকে সরণের উপাংশকে বল দিয়ে গুণ করলে কাজ। একই দিকে ধনাত্মক, বিপরীতে ঋণাত্মক ও লম্ব হলে শূন্য। ভার হাতে স্থির দাঁড়ালে ভারের ওপর যান্ত্রিক কাজ শূন্য, যদিও শরীরে শক্তি ব্যয় হতে পারে।

সম্পর্কটি মনে রাখো

W = Fs cosθ; 1 J = 1 N m

উদাহরণ দিয়ে বোঝো

10 N বলের দিকে 4 m সরণে কাজ 40 J। বিপরীত ঘর্ষণ 3 N হলে তার কাজ −12 J। মোট কাজ 28 J।

২

গতিশক্তি

mgh½mv²
নামার সময় বিভবশক্তি গতিশক্তিতে বদলায়।

চলার কারণে বস্তুর গতিশক্তি থাকে। বেগ দ্বিগুণে শক্তি চার গুণ। সব বলের মোট কাজ গতিশক্তির পরিবর্তনের সমান। F = ma ও v²−u² = 2as থেকে W = ½m(v²−u²) পাওয়া যায়।

সম্পর্কটি মনে রাখো

Ek = ½mv²; Wnet = ΔEk

উদাহরণ দিয়ে বোঝো

2 kg বস্তু 3 m/s-এ চললে গতিশক্তি 9 J। 6 m/s-এ 36 J। এই পরিবর্তনে মোট 27 J কাজ লাগে।

৩

বিভবশক্তি

mgh½mv²
নামার সময় বিভবশক্তি গতিশক্তিতে বদলায়।

অবস্থান বা বিন্যাসের জন্য সঞ্চিত শক্তি বিভবশক্তি। পৃথিবীপৃষ্ঠের কাছে নির্বাচিত শূন্য স্তর থেকে উচ্চতা বাড়লে mgh পরিমাণ অভিকর্ষীয় শক্তি বাড়ে। টানা স্প্রিংয়েও বিভবশক্তি সঞ্চিত হয়।

সম্পর্কটি মনে রাখো

Ep = mgh; spring energy = ½kx²

উদাহরণ দিয়ে বোঝো

2 kg বই 1.5 m তুললে বিভবশক্তি বাড়ে 2×9.8×1.5 = 29.4 J।

৪

শক্তি সংরক্ষণ

mgh½mv²
নামার সময় বিভবশক্তি গতিশক্তিতে বদলায়।

শক্তি এক রূপ থেকে অন্য রূপে যায়, সৃষ্টি বা ধ্বংস হয় না। বাধাহীন পতনে বিভবশক্তি কমে গতিশক্তি বাড়ে। ঘর্ষণে যান্ত্রিক শক্তির কিছু অংশ তাপ বা শব্দে যায়, মোট শক্তি তখনও সংরক্ষিত।

সম্পর্কটি মনে রাখো

no resistance: mgh = ½mv² ⇒ v = √(2gh)

উদাহরণ দিয়ে বোঝো

5 m উচ্চতা থেকে স্থির বস্তু ফেললে বায়ুর বাধা বাদ দিয়ে v = √(2×9.8×5) ≈ 9.9 m/s।

৫

ক্ষমতা

mgh½mv²
নামার সময় বিভবশক্তি গতিশক্তিতে বদলায়।

একক সময়ে কাজ করা বা শক্তি সঞ্চারের হার ক্ষমতা। একই কাজ কম সময়ে করলে ক্ষমতা বেশি। সুষম বেগে বল ও বেগ একই দিকে হলে P = Fv। মোট শক্তি বের করতে সময়ও জানতে হবে।

সম্পর্কটি মনে রাখো

P = W/t; 1 W = 1 J/s

উদাহরণ দিয়ে বোঝো

600 J কাজ 3 s-এ হলে 200 W। একই কাজ 6 s-এ হলে 100 W। কাজ সমান, ক্ষমতা আলাদা।

৬

কর্মদক্ষতা

mgh½mv²
নামার সময় বিভবশক্তি গতিশক্তিতে বদলায়।

ইনপুট শক্তির যে অংশ কাঙ্ক্ষিত কাজে লাগে তার শতকরা হার কর্মদক্ষতা। ঘর্ষণ ও অন্যান্য প্রভাবে বাস্তব যন্ত্রে উপযোগী আউটপুট কম হয়। একই সময়ের ইনপুট ও আউটপুট ক্ষমতা দিয়েও অনুপাত করা যায়।

সম্পর্কটি মনে রাখো

η = useful output/input × 100%

উদাহরণ দিয়ে বোঝো

500 J ইনপুটে 350 J কাজে লাগলে কর্মদক্ষতা 350/500×100 = 70%। বাকি 150 J অন্য রূপে গেছে।

৭

শক্তির উৎস

mgh½mv²
নামার সময় বিভবশক্তি গতিশক্তিতে বদলায়।

সূর্য, বায়ু ও প্রবাহিত পানি পুনর্নবায়নযোগ্য উৎস। কয়লা, তেল ও গ্যাসের মজুত সীমিত। সৌরকোষ আলো থেকে বিদ্যুৎ দেয়, জলবিদ্যুতে পানি টারবাইন ঘোরায়। উৎস বিচার করতে পরিবেশ, ধারাবাহিকতা ও সঞ্চয়ের সুযোগ দেখো।

সম্পর্কটি মনে রাখো

E = Pt; 1 kWh = 3.6 × 10⁶ J

উদাহরণ দিয়ে বোঝো

100 W বাতি 5 h জ্বললে শক্তি 0.1 kW×5 h = 0.5 kWh।

৮

লিভার ও পুলি

mgh½mv²
নামার সময় বিভবশক্তি গতিশক্তিতে বদলায়।

লিভারে আলম্বের দুই পাশে বল ও লম্ব বাহুর গুণফল সাম্যে সমান। স্থির পুলি প্রধানত বলের দিক বদলায়; চল পুলিতে একাধিক দড়ির অংশ বোঝা ধরে। কম বল দিতে বেশি দূর টানতে হয়।

সম্পর্কটি মনে রাখো

MA = load/effort; VR = effort distance/load distance; η = MA/VR × 100%

উদাহরণ দিয়ে বোঝো

আদর্শ চল পুলিতে 200 N ভার দুই অংশ ধরে থাকলে প্রচেষ্টা 100 N। ভার 1 m তুলতে দড়ি 2 m টানতে হয়।

নিজে যাচাই করো

আগে নিজে উত্তর করো। তারপর প্রশ্ন খুলে সমাধান মিলিয়ে নাও।

১. বেগ তিন গুণে গতিশক্তি কত গুণ?

গতিশক্তি বেগের বর্গের সঙ্গে বাড়ে, তাই 9 গুণ।

২. 20 N বল সরণের লম্ব, সরণ 5 m। কাজ?

W = Fs cos90° = 0 J।

৩. 800 J কাজ 4 s-এ হলে ক্ষমতা?

P = 800/4 = 200 W।

৪. 500 J ইনপুটে 400 J কাজে লাগলে কর্মদক্ষতা?

400/500 × 100 = 80%।

৫. একই উচ্চতা থেকে আদর্শ পতনের বেগে ভরের প্রভাব?

mgh = ½mv²-তে m কেটে যায়; বেগ ভরের ওপর নির্ভর করে না।

বই, সূত্র ও পাঠের পরিধি

এগুলো GetReady-এর নিজস্ব ব্যাখ্যা। মূল ১৩টি অধ্যায় সাইটের প্রচলিত ক্রমে সাজানো। আগের সংস্করণের জীবন বাঁচাতে পদার্থবিজ্ঞান অতিরিক্ত পাঠ। পরীক্ষার পরিধি চলতি বই ও বোর্ডের নির্দেশনার সঙ্গে মিলিয়ে নাও। চিত্র মাপ অনুযায়ী নয়। অন্য মান না থাকলে g = 9.8 m/s²। বিষয়বস্তু ও সংস্করণের পরিধি শিক্ষকের পর্যালোচনা প্রয়োজন।