অধ্যায় ৫ · WBBSE নবম শ্রেণি পদার্থবিজ্ঞান

কাজ, ক্ষমতা ও শক্তি

কাজ, ক্ষমতা, গতিশক্তি ও স্থিতিশক্তি এবং শক্তির সংরক্ষণ।

⚡ অধ্যায় ৫

শক্তির সংরক্ষণ পতনের সময় স্থিতিশক্তি কমে গতিশক্তি বাড়ে, মোট শক্তি একশো জুল থাকে। সর্বোচ্চ বিন্দু: h = 5 m স্থিতি 100 J গতি 0 J মাঝপথে: h = 2.5 m স্থিতি 50 J গতি 50 J মাটিতে: h = 0 m স্থিতি 0 J গতি 100 J 2 kg ভরের বস্তু 5 m উচ্চতা থেকে পড়লে: স্থিতিশক্তি = mgh = 2 × 10 × 5 = 100 J। মাটিতে বেগ v = √(2gh) = 10 m/s, গতিশক্তি = 100 J; মোট শক্তি সর্বদা 100 J। কাজ W = F × s = 50 × 4 = 200 J; ক্ষমতা P = W ÷ t = 200 ÷ 10 = 20 W।

↔ পুরো চিত্র দেখতে পাশে সোয়াইপ করো

৫.১

কাজ ও ক্ষমতা

বল প্রয়োগে বস্তুর সরণ ঘটলে কাজ হয়: কাজ = বল × বলের অভিমুখে সরণ (W = F × s), SI একক জুল (J)। সরণ না হলে বা বলের সঙ্গে সরণ লম্ব হলে বিজ্ঞানের ভাষায় কাজ হয় না — দেয়ালে ঠেলা দিলে কাজ শূন্য। কাজ করার হারকে ক্ষমতা বলে: P = W ÷ t, একক ওয়াট (W); 1 W = 1 J/s। 1 অশ্বক্ষমতা (HP) = 746 W।

1

50 N বল প্রয়োগে বস্তু বলের অভিমুখে 4 m সরলে কাজ কত?

W = 50 × 4 = 200 J।

2

ওই কাজ 10 s-এ হলে ক্ষমতা কত?

P = 200 ÷ 10 = 20 W।

3

সমতল পথে মাথায় বোঝা নিয়ে হাঁটলে অভিকর্ষের বিরুদ্ধে কাজ কত?

শূন্য, কারণ বল (ওপরে) এবং সরণ (অনুভূমিক) পরস্পর লম্ব।

৫.২

গতিশক্তি, স্থিতিশক্তি ও সংরক্ষণ

কাজ করার সামর্থ্যই শক্তি, এর একক জুল। গতির জন্য শক্তি হল গতিশক্তি: KE = ½mv²। উচ্চতার জন্য শক্তি হল স্থিতিশক্তি: PE = mgh। শক্তির সংরক্ষণ সূত্র অনুযায়ী শক্তিকে সৃষ্টি বা ধ্বংস করা যায় না, শুধু এক রূপ থেকে অন্য রূপে বদলানো যায়। মুক্তভাবে পড়ন্ত বস্তুর PE + KE ধ্রুবক থাকে। ডায়নামোতে যান্ত্রিক শক্তি বিদ্যুৎশক্তিতে এবং বাল্বে বিদ্যুৎশক্তি আলো ও তাপে রূপান্তরিত হয়।

1

2 kg ভরের বস্তুর 5 m উচ্চতায় স্থিতিশক্তি কত (g = 10)?

PE = 2 × 10 × 5 = 100 J।

2

বস্তুটি ছেড়ে দিলে মাটিতে পড়ার মুহূর্তে বেগ কত?

mgh = ½mv² থেকে v = √(2gh) = √100 = 10 m/s এবং KE = 100 J।

3

1000 kg ভরের গাড়ি 20 m/s বেগে চললে গতিশক্তি কত?

½ × 1000 × 20² = 200000 J।

৫.৩

শক্তির রূপান্তর ও ব্যবহার

শক্তির নানা রূপ আছে: যান্ত্রিক, তাপ, আলো, শব্দ, বিদ্যুৎ, রাসায়নিক ও নিউক্লীয় শক্তি। সূর্য আমাদের প্রধান শক্তির উৎস। জল-বিদ্যুৎ কেন্দ্রে জলের স্থিতিশক্তি → টারবাইনের গতিশক্তি → বিদ্যুৎশক্তি। বাণিজ্যিক এককে বিদ্যুতের খরচ মাপা হয় কিলোওয়াট-ঘণ্টায় (kWh): 1 kWh = 1000 W × 1 h = 3.6 × 10⁶ J।

1

100 W-এর একটি বাল্ব 5 ঘণ্টা জ্বললে কত kWh খরচ হয়?

100 × 5 ÷ 1000 = 0.5 kWh।

2

জল-বিদ্যুৎ কেন্দ্রে শক্তির রূপান্তরের ধারা লেখো।

জলের স্থিতিশক্তি → টারবাইনের গতিশক্তি → বিদ্যুৎশক্তি।

3

2 HP মোটরের ক্ষমতা ওয়াটে কত?

2 × 746 = 1492 W।

অনুশীলন

অনুশীলনী

1. কাজের সংজ্ঞা ও SI একক লেখো।

2. 10 kg ভর 2 m উঁচুতে তুললে কাজ কত (g = 10)?

3. ক্ষমতা কাকে বলে? এর একক কী?

4. একটি মোটর 10 s-এ 5000 J কাজ করে। ক্ষমতা কত?

5. গতিশক্তি ও স্থিতিশক্তির সূত্র লেখো।

6. শক্তির সংরক্ষণ সূত্রটি লেখো।

7. 2 kg ভরের বস্তু 10 m/s বেগে চললে গতিশক্তি কত?

8. 1 kWh কত জুল?

9. 2 kW হিটার 3 ঘণ্টা চললে কত kWh খরচ?

10. বাল্বে কোন কোন শক্তির রূপান্তর হয়?

পরবর্তী অধ্যায় — তাপ →