কাজ, শক্তি ও ক্ষমতা (পদার্থবিজ্ঞান ১ম পত্র)

প্রশ্ন-১। অসংরক্ষণশীল বলের উদাহরণ কোনটি?

উত্তর : ঘর্ষণ বল।

প্রশ্ন-২। বল ও সরণের মধ্যবর্তী কোণ কত হলে কাজ কাজ শূন্য হবে?

উত্তর : ৯০°।

প্রশ্ন-৩। কাজ কাকে বলে?

উত্তর : কোন বস্তুর উপর বলের ক্রিয়ায় বস্তুর সরণ ঘটলে প্রযুক্ত বল ও বলের দিকে সরণের উপাংশের গুণফলকে কাজ (Work) বলে।

প্রশ্ন-৪। ধনাত্মক কাজ কাকে বলে?

উত্তর : কোন বস্তুর উপর বলের ক্রিয়ায় বলের প্রয়োগবিন্দু বলের দিকে সরে গেলে বা বলের দিকে সরণের উপাংশ থাকলে বল এবং বলের দিকে সরণের উপাংশের গুণফলকে ধনাত্মক কাজ বা বলের দ্বারা কাজ বলে।

প্রশ্ন-৫। ঋণাত্মক কাজ কাকে বলে?

উত্তর : কোন বস্তুর উপর বলের ক্রিয়ায় বলের প্রয়োগবিন্দু বলের বিপরীত দিকে সরে গেলে বা বলের বিপরীত দিকে সরণের উপাংশ থাকলে বল এবং বলের বিপরীত দিকে সরণের উপাংশের গুণফলকে ঋণাত্মক কাজ বা বলের বিরুদ্ধে কাজ বলে।

প্রশ্ন-৬। সি.জি.এস. পদ্ধতিতে কাজের পরম একক কি?

উত্তর : সি.জি.এস. পদ্ধতিতে কাজের পরম একক আর্গ (erg)।

প্রশ্ন-৭। কাজ-শক্তি উপপাদ্য লিখ।

উত্তর : কোনো বস্তুর ওপর প্রযুক্ত বল দ্বারা কৃতকাজ বস্তুর গতিশক্তির পরিবর্তনের সমান।

প্রশ্ন-৮। শক্তি কাকে বলে?

উত্তর : কোন বস্তু বা সিস্টেমের কাজ করার সামর্থ্যকে শক্তি বলে। কোন বস্তু বা সিস্টেম যে পরিমাণ কাজ সম্পন্ন করতে পারে তা দ্বারা বস্তুর শক্তির পরিমাপ করা হয়।

প্রশ্ন-৯। গতিশক্তি কাকে বলে?

উত্তর : কোন গতিশীল বস্তু গতিশীল থাকার জন্য যে শক্তি অর্জন করে তাকে গতিশক্তি বলে।

প্রশ্ন-১০। বিভব শক্তি কাকে বলে?

উত্তর : স্বাভাবিক অবস্থান বা অবস্থা থেকে পরিবর্তন করে কোনো বস্তুকে অন্য কোনো অবস্থান বা অবস্থায় আনলে বস্তু কাজ করার যে সামর্থ্য অর্জন করে, তাকে বিভব শক্তি বলে।

প্রশ্ন-১১। কোনো বস্তুর বিভব শক্তি 60J বলতে কী বোঝায়? ব্যাখ্যা করো।

উত্তর : কোনো বস্তুর বিভব শক্তি 60J বলতে বোঝায়, বস্তুটির অবস্থান বা অবস্থার পরিবর্তন করতে 60J কাজ করতে হয়েছে এবং বস্তুটিতে 60J পরিমাণ শক্তি সঞ্চিত আছে। বস্তুটি তার স্বাভাবিক অবস্থা বা অবস্থানে ফিরে আসতে 60J পরিমাণ কাজ করবে।

প্রশ্ন-১২। একক কাজ কাকে বলে?

উত্তর : কোন বস্তুর উপর একক বলের ক্রিয়ায় বলের ক্রিয়ারেখা বরাবর বস্তুর সরণ একক হলে সম্পন্ন কাজের পরিমাণকে একক কাজ বলে।

প্রশ্ন-১৩। এক আর্গ কাকে বলে?

উত্তর : কোন বস্তুর উপর এক ডাইন বলের ক্রিয়ায় বলের ক্রিয়ারেখা বরাবর বস্তুর সরণ এক সিমি. হলে সম্পন্ন কাজের পরিমাণকে এক আর্গ বলে।

প্রশ্ন-১৪। এক জুল কাকে বলে?

উত্তর : কোন বস্তুর উপর এক নিউটন বলের ক্রিয়ায় বলের ক্রিয়ারেখা বরাবর বস্তুর সরণ এক মিটার হলে সম্পন্ন কাজের পরিমাণকে এক জুল (J) বলে।

প্রশ্ন-১৫। এক ওয়াট কাকে বলে?

উত্তর : এক সেকেন্ডে এক জুল কাজ করা বা শক্তি রূপান্তরের হারকে এক ওয়াট বলে।

প্রশ্ন-১৬। সরল দোলকের শক্তির জন্য নিত্যতা নীতি কী?

উত্তর : স্পন্দনরত সরল দোলকের ক্ষেত্রে প্রতি মুহূর্তে বিভবশক্তি ও গতিশক্তির পরিবর্তন ঘটলেও বিভবশক্তি ও গতিশক্তির সমষ্টি অর্থাৎ মোট শক্তি সমান থাকে। এটিই সরল দোলকের জন্য শক্তির নিত্যতার নীতি।

প্রশ্ন-১৭। ক্ষমতা কাকে বলে? ক্ষমতা কিভাবে পরিমাপ করা হয়?

উত্তর : কোন বল দ্বারা কৃত কাজের হারকে ক্ষমতা বলে। কোন যন্ত্র বা সিস্টেমের একক সময়ে সম্পাদনকৃত কাজ দ্বারা ঐ যন্ত্র বা সিস্টেমের ক্ষমতা পরিমাপ করা হয়।

প্রশ্ন-১৮। কোন বস্তুর উপর ক্রিয়াশীল বল কত প্রকার ও কি কি?

উত্তর : কোন বস্তুর উপর ক্রিয়াশীল বল দুই প্রকার। যথাঃ ১। সংরক্ষণশীল বল (Conservative Force) ও অসংরক্ষণশীল বল (Nonconservative Force)।

প্রশ্ন-১৯। সংরক্ষণশীল বল কাকে বলে?

উত্তর : যে বল কোনো বস্তুর উপর ক্রিয়া করলে তাকে যে কোনো পথে ঘুরিয়ে পুনরায় প্রাথমিক অবস্থানে আনলে বল কর্তৃক কৃতকাজ শূন্য হয় তাকে সংরক্ষণশীল বল বলে।

প্রশ্ন-২০। কর্মদক্ষতা কাকে বলে?

উত্তর : কোনো যন্ত্র থেকে প্রাপ্ত মোট কার্যকর শক্তি এবং যন্ত্রে প্রদত্ত মোট শক্তির অনুপাতকে ঐ যন্ত্রের কর্মদক্ষতা বলে।

প্রশ্ন-২১। অভিকর্ষীয় বিভবশক্তি কাকে বলে?

উত্তর : অভিকর্ষীয় বলের প্রভাবে কোনো বস্তুতে সৃষ্ট শক্তিকে অভিকর্ষীয় বিভবশক্তি বলে।

প্রশ্ন-২২। স্থিতিস্থাপক বিভবশক্তি কাকে বলে?

উত্তর : স্থিতিস্থাপক বলের প্রভাবে কোনো বস্তুতে সৃষ্ট বিভবশক্তিকে স্থিতিস্থাপক বিভবশক্তি বলে।

প্রশ্ন-২৩। শক্তির সমবিভাজন নীতিটি লিখ।

উত্তরঃ কোনো গতীয় সংস্থার মোট শক্তি তাপীয় সাম্যাবস্থায় বিভিন্ন স্বাতন্ত্র্য সংখ্যার মধ্যে সমভাবে বণ্টিত হয়। প্রত্যেক স্বাতন্ত্র্য সংখ্যার মাথাপিছু শক্তির পরিমাণ হয় 1/2kT।

প্রশ্ন-২৪। অশ্বক্ষমতা কী?

উত্তরঃ 550 পাউন্ড ভরের কোনো বস্তুকে অভিকর্ষের বিরুদ্ধে এক সেকেন্ডে এক ফুট ওঠানোর ক্ষমতাকে এক অশ্বক্ষমতা বলে।

প্রশ্ন-২৫। বলের বিরুদ্ধে কাজ বলতে কী বোঝ?

উত্তর : যদি বল প্রয়োগের ফলে বলের প্রয়োগ বিন্দু বলের বিপরীত দিকে সরে যায় বা বলের বিপরীত দিকে সরণের উপাংশ থাকে তাহলে সেই বল এবং বলের বিপরীত দিকে সরণের উপাংশের গুণফলকে ঋণাত্নক কাজ বা বলের বিরুদ্ধে কাজ।

প্রশ্ন-২৬। শক্তির নিত্যতার সূত্র কি?

উত্তর : শক্তির নিত্যতার সূত্রটি হলো– “শক্তির সৃষ্টি বা বিনাশ নেই, শক্তি কেবল এক রূপ থেকে অপর এক বা একাধিক রূপে পরিবর্তিত হতে পারে। মহাবিশ্বে মোট শক্তির পরিমাণ নির্দিষ্ট ও অপরিবর্তনীয়।” এর আরেকটি নাম হলো ‘শক্তির সংরক্ষণশীলতা নীতি’। যেমন– ব্যাটারি, এখানে রাসায়নিক শক্তিকে বিদ্যুৎ শক্তিতে রূপান্তর করা হয় কিন্তু শক্তি সৃষ্টি বা ধ্বংস হয় না।

প্রশ্ন-২৭। পরিবর্তনশীল বল দ্বারা কাজ বলতে কী বুঝায়?

উত্তর : যে বলের মানের ও দিকের অথবা যে কোনো একটির পরিবর্তন হয় তা-ই পরিবর্তনশীল বল। যেমন একটি স্প্রিংকে টেনে লম্বা করলে বা সংকুচিত করলে যে কাজ হবে তা পরিবর্তনশীল বল দ্বারা কাজ বুঝায়। আবার মহাকর্ষীয় ক্ষেত্রে কোনো বস্তুর স্থান পরিবর্তনও পরিবর্তনশীল বল দ্বারা কাজ বুঝায়।

প্রশ্ন-২৮। 250J কাজ বলতে কী বোঝো?

উত্তর : 250J কাজ বলতে বোঝায়—

ক) 250N বল প্রয়োগের ফলে বলের দিকে বলের প্রয়োগ বিন্দুকে 1m সরাতে যে কাজ সম্পাদিত হয়।

খ) 1N বল প্রয়োগের ফলে বলের দিকে বলের প্রয়োগ বিন্দুকে 250m সরাতে যে কাজ সম্পাদিত হয়।

প্রশ্ন-২৯। বিভব শক্তি কিসের ওপর নির্ভরশীল? ব্যাখ্যা করো।

উত্তর : m ভরের কোনো বস্তুকে ভূ-পৃষ্ঠ থেকে h উচ্চতায় উঠাতে কৃতকাজই হচ্ছে বস্তুতে সঞ্চিত বিভব শক্তির পরিমাপ। আমরা জানি,

বিভব শক্তি = বস্তুর ওজন x উচ্চতা

V= mgh

অর্থাৎ বিভব শক্তি = বস্তুর ভর x অভিকর্ষ ত্বরণ x উচ্চতা

সমীকরণ হতে দেখা যায়, উচ্চতা যত বেশি হবে বস্তুর বিভব শক্তিও তত বেশি হবে। অতএব, আমরা বলতে পারি, বিভব শক্তি বস্তুর উচ্চতার ওপর নির্ভরশীল।

প্রশ্ন-২৯। 400 MeV শক্তিকে জুল (J)-এ রূপান্তর করো।

উত্তর : প্রদত্ত শক্তি = 400 MeV

= 400×106 eV

= (400 x 106 x 1.6 x 10-19) J

= 6.4 x 10-11J

প্রশ্ন-৩০। একটি ইঞ্জিনের কর্মদক্ষতা 70% বলতে কী বোঝায়?

উত্তর : একটি ইঞ্জিনের কর্মদক্ষতা 70% বলতে বোঝায়, ইঞ্জিনটিতে 100J শক্তি সরবরাহ করলে আমরা তা থেকে 70J শক্তি পাই। বাকি 30J শক্তি অপচয় হয়।

প্রশ্ন-৩১। 1 Unit বিদ্যুৎ বলতে কী বোঝায়?

উত্তর : 1 কিলোওয়াট ক্ষমতাসম্পন্ন একটি যন্ত্র 1 ঘণ্টা ধরে যে বিদ্যুৎশক্তি সরবরাহ বা ব্যয় করে তার পরিমাণকে 1 unit বিদ্যুৎ বলে। 1 unit = 1kWh

প্রশ্ন-৩২। বল প্রয়োগ করলে সব ক্ষেত্রে কাজ সম্পন্ন হয় না কেন— ব্যাখ্যা করো।

উত্তর : আমরা জানি, কাজ = বল x সরণ। সরণ মানে নির্দিষ্ট দিকে বস্তুর অবস্থানের পরিবর্তন। কিন্তু বল প্রয়োগের ফলে যদি বস্তুর আদি অবস্থান ও শেষ অবস্থানের কোনো পার্থক্য না হয়, তবে কোনো বস্তুর সরণ হয় না। অর্থাত্ বস্তুর কৃত কাজের পরিমাণ শূন্য হয়। সুতরাং বলা যায় যে বল প্রয়োগ করলেই সব সময় কাজ সম্পন্ন হয় না। কাজ তখনই হবে যখন বল প্রয়োগের ফলে বস্তুর সরণ হবে।