কাজ শক্তি ও ক্ষমতা – এইচএসসি – পদার্থবিজ্ঞান ১মপত্র সংক্ষিপ্ত প্রশ্নের উত্তর

উচ্চমাধ্যমিক একাদশ-দ্বাদশ শ্রেনীর কাজ শক্তি ও ক্ষমতা পদার্থবিজ্ঞান ১মপত্র সংক্ষিপ্ত প্রশ্নের উত্তর। একাদশ-দ্বাদশ শ্রেণির শিক্ষার্থীদের জন্য এই কাজ শক্তি ও ক্ষমতা খুবই গুরুত্বপূর্ণ। প্রতি বছরই এইচএসসি পরিক্ষায় কাজ শক্তি ও ক্ষমতা থেকে সৃজনশীল, ও এমসিকিউ প্রশ্ন আসে। আজকের আর্টিকেলে কাজ শক্তি ও ক্ষমতা – এইচএসসি – পদার্থবিজ্ঞান ১মপত্র সংক্ষিপ্ত প্রশ্নের উত্তর শেয়ার করা হবে। কথা না বাড়িয়ে তাহলে চলুন শুরু করি।

কাজ শক্তি ও ক্ষমতা সংক্ষিপ্ত প্রশ্নের উত্তর

প্রশ্ন- নিউক্লীয় শক্তি কিভাবে উৎপন্ন হয়-ব্যাখ্যা কর।

উত্তর: নিউক্লীয় চেইন বিক্রিয়াকে নিউক্লীয় রিয়াক্টর এ নিয়ন্ত্রণ করা হয়। পারমাণবিক শক্তি থেকে তড়িৎ উৎপাদনে এ যন্ত্র ব্যবহার করা হয়। পারমাণবিক চুল্লীতে সাধারণত ইউরেনিয়াম ব্যবহার করা হয়। ইউরেনিয়াম-২৩৫ এ পরমাণু স্বত:স্ফূর্তভাবে ভেঙ্গে নিম্নতর ভর বিশিষ্ট পরমাণু সৃষ্টি করে। এই সময় শক্তি নির্গত হয় এবং উচ্চ দ্ৰুতিসম্পন্ন নিউট্রন নির্গত হয়। এদের একটি নিউট্রন পার্শ্ববর্তী পরমাণুর নিউক্লিয়াসকে আঘাত করলে পুনরায় শক্তি উৎপন্ন হয়। এইভাবে নিউক্লীয় শক্তি উৎপন্ন হয় ।

প্রশ্ন- 200MeV বলতে কী বোঝ?

উত্তর: 200 MeV বিভব সম্পন্ন কোনো বিন্দু থেকে একটি ইলেকট্রনকে মুক্ত করতে যে পরিমাণ কাজ সম্পাদন করতে হয়, তাই 200 MeV. 200 MeV = 200 × 10° eV = 200 × 10° × 1.6 × 109 J = 3.2 × 101 J.

প্রশ্ন- ভর-শক্তির সম্পর্ক ব্যাখ্যা করো ।

উত্তর: নিউক্লিয় বিক্রিয়ায় পদার্থ তথা ভর শক্তিতে রূপান্তরিত হয় । অবশ্য নিউক্লিয় বিক্রিয়ায় মোট ভরের কেবল একটি ক্ষুদ্রাংশ শক্তিতে রূপান্তরিত হয়। পদার্থ শক্তিতে রূপান্তরিত হলে যদি E পরিমাণ শক্তি পাওয়া যায়, তাহলে— mc2 E = mc এখানে, m হচ্ছে শক্তিতে রূপান্তরিত ভর এবং c হচ্ছে আলোর বেগ যা 3 × 108 ms এর সমান ।

প্রশ্ন- 60W এর বৈদ্যুতিক বালবের অর্থ কী?

উত্তর:

i. বাল্বটিকে জ্বালাতে যে পরিমাণ বিদ্যুৎ সরবরাহ করতে হয় তার দ্বারা প্রতি সেকেন্ডে 60J কাজ করা যাবে ।
ii. বাল্বটির বৈদ্যুতিক ক্ষমতা 60 ওয়াট

প্রশ্ন- কাজ ও ক্ষমতার পার্থক্য নির্ণয় কর।

উত্তর: কাজ ও ক্ষমতার পার্থক্য নিম্নে দেওয়া হল।

কোনো বস্তুর কাজ করার সামর্থ্যই হলো শক্তি । অন্যদিকে কোনো বস্তু একক সময়ে যে কাজ করতে পারে তা হলো ঐ বস্তুর ক্ষমতা। মোট নিষ্পন্ন কাজ দিয়ে শক্তি নির্ধারণ করা হয়। শক্তি নির্ণয়ে তাই সময়ের প্রশ্ন আসে না। ক্ষমতা নির্ধারণে মোট কাজের কোনো প্রয়োজন নেই । নির্দিষ্ট পরিমাণ কাজ রকতে যার সময় যত কম লাগবে তার ক্ষমতা ততো বেশি। ক্ষমতা নির্ণয়ে তাই সময়ের প্রশ্ন আসে। শক্তির বিভিন্ন রূপ আছে। শক্তি একরূপ থেকে অন্য রূপে রূপান্তরিত হয় । ক্ষমতার রূপভেদ নেই, তাই রূপান্তরের প্রশ্ন উঠে না।

i. কাজ: কোনো বস্তুর উপর প্রযুক্ত বল ও বলের দিকে বস্তুর অতিক্রান্ত দূরত্বের গুণফল দ্বারা কাজ পরিমাণ করা হয় ।

ii. কাজের পরিমাণ নির্ভর করে প্রযুক্ত বলের অতিক্রান্ত দূরত্বের উপর ।

ক্ষমতা

কোনো বস্তু বা ব্যক্তি একক সময়ে কতটুকু কাজ করল তা দ্বারা ক্ষমতা পরিমাপ করা হয়।
ক্ষমতার পরিমাণ নির্ভর করে কাজ করার বা শক্তি রূপান্তরের হারের উপর। iii. কাজের একক ও মাত্রা । ক্ষমতার একক ও মাত্রা ‘W’ যথাক্রমে ‘J’

প্রশ্ন- একটি মোটরের ক্ষমতা 2 অশ্বক্ষমতা বলতে কী বোঝ?

উত্তর: কোনো ব্যক্তি বা বস্তুর কাজ কাজ করার হার বা শক্তি ক্ষয়ের হারই হলো ঐ ব্যক্তি বা বস্তুর ক্ষমতা। কোনো মোটরের ক্ষমতা 2 · অশ্বক্ষমতা বা (2 x 746W) = 1492 W বলতে বুঝায়, মোটরটি প্রতি সেকেন্ডে 1492 J পরিমাণ কাজ করতে বা শক্তি রূপান্তরে সক্ষম।

প্রশ্ন- বাস্তব ক্ষেত্রে কর্মদক্ষতা কি কখনো 100% বা এর চেয়ে বেশি হতে পারে? ব্যাখ্যা কর।

উত্তর: বাস্তব ক্ষেত্রে কর্মদক্ষতা কখনোই 100% বা এর চেয়ে বেশি হতে পারে না। কারণ কোনো যন্ত্রে মোট যে শক্তি প্রদান করা হয় তার কিছু অংশই কার্যকর শক্তিতে রূপান্তরিত হয়, আর বাকি অংশ অন্যান্যভাবে ব্যয়িত হয়। তাই কর্মদক্ষতা কখনোই । হতে পারবে না অর্থাৎ 100 % বা এর চেয়ে বেশি হতে পারবে না ।

প্রশ্ন- কর্মদক্ষতাকে শতকরায় প্রকাশ করা হয় কেন? ব্যাখ্যা করো।

উত্তর: কর্মদক্ষতা শতকরা এককে প্রকাশ করা হয়। প্রাপ্ত কার্যকর শক্তি এবং মোট প্রদত্ত শক্তির অনুপাতকে কর্মদক্ষতা বলে। শতকরা কর্মদক্ষতা থেকে আমরা সহজেই জানতে পারি ইঞ্জিন গৃহীত শক্তির শতকরা কী পরিমাণ কাজে ব্যয় করছে। যেমন— কোনো ইঞ্জিনের কর্মদক্ষতা 50% বলতে বোঝায় যে, এটি গৃহীত মোট শক্তির 50% কাজে পরিণত করে। অর্থাৎ এক্ষেত্রে আমরা সর্বদা মোট শক্তিকে 100 হিসেব করে তার সাথে প্রাপ্ত শক্তি তুলনা করি। তাই কর্মদক্ষতাকে শতকরা এককে প্রকাশ করা হয় ।

প্রশ্ন- কর্মদক্ষতা বলতে কী বোঝ?

উত্তর: কোনো যন্ত্রের মোট কার্যকর ক্ষমতা ও মোট প্রদত্ত ক্ষমতার অনুপাতই হলো কর্মদক্ষতা । অর্থাৎ কর্মদক্ষতা H মোট কার্যকর ক্ষমতা X 100% মোট প্রদত্ত ক্ষমতা একে সাধারণত শতকরা হিসেবে প্রকাশ করা হয়ে থাকে।

প্রশ্ন- মহাকর্ষীয় বিভব শক্তি ব্যাখ্যা কর।

উত্তর: অসীম দূরের কোনো বিন্দু হতে একক ভরের কোন বস্তুকে মহাকর্ষীয় ক্ষেত্রের কোন বিন্দুতে আনতে যে পরিমাণ কাজ করতে হয় তাকে ঐ বিন্দুর মহাকর্ষীয় বিভব বলে । মহাকর্ষীয় বিভব, V = – যেখানে M মহাকর্ষীয় ক্ষেত্রের কোন GM বস্তু, g মহাকর্ষীয় ধ্রুবক ও r হচ্ছে m ভরের বস্তু হতে একক ভরের বস্তুর দূরত্ব।

প্রশ্ন- স্প্রিংকে সংকুচিত করলে এটি কী ধরনের শক্তি অর্জন করে ব্যাখ্যা কর।

উত্তর: স্প্রিংকে সংকুচিত করলে এটি স্বাভাবিক অবস্থা হতে পরিবর্তিত অবস্থায় আসে এবং এ পরিবর্তনের ফলে এটি বিভবশক্তি অর্জন করে । এ শক্তি পরিবর্তীতে গতিশক্তিতে রূপান্তরিত হতে পারে বা এ শক্তির দ্বারা স্প্রিংটি সমপরিমাণ কাজ ও করতে সক্ষম ।

প্রশ্ন- ভূ-পৃষ্ঠ হতে 20m উচ্চতায় কোনো বস্তুর বিভব শক্তি 11765 বলতে কী বোঝায়?

উত্তর: আমরা জানি,
V = mgh
m gh 1176
9.8 x 20 = 6kg

ভূ-পৃষ্ঠ হতে 20m উচ্চতায় কোনো বস্তুর বিভব শক্তি 1176J বলতে বুঝায়, ভূ-পৃষ্ঠ হতে 5kg ভরের কোনো বস্তুকে 20m উচ্চতায় তুললে বস্তুটির মধ্যে 1176J শক্তি জমা হবে।

প্রশ্ন- Hot Spot কী? ইহা কীভাবে মানব কল্যাণে ব্যবহার করা যায়?

উত্তর: ভূপৃষ্ঠের নিচে জমাকৃত উত্তপ্ত গলিত ম্যাগমার স্তরই Hot Spot । ভূ-অভ্যন্তরের গভীরে তাপের পরিমাণ এত বেশি যে তা শিলাখণ্ডকে গলিয়ে ফেলতে পারে। এ গলিত শিলাকে ম্যাগমা বলে। ভূ তাত্ত্বিক পরিবর্তনের ফলে এই ম্যাগমা উপরে উঠে আসে যা ভূ-পৃষ্ঠের খানিক নিচে জমা হয় । এ সকল জায়গা হটস্পট নামে পরিচিত। হটস্পটের উপর গর্ত করে পাইপ ঢুকিয়ে উচ্চ চাপে এই বাষ্পকে বের করে আনা যায় যা দিয়ে টার্বাইন ঘুরিয়ে বিদ্যুৎ উৎপাদন সম্ভব।

প্রশ্ন- জীবাশ্ম জ্বালানী বলতে কী বুঝায়?

উত্তর: জীবদেহ (উদ্ভিদ ও প্রাণী উভয়ই) মাটির নিচে চাপা পড়ে লক্ষ লক্ষ বছর পর তা কয়লা, প্রাকৃতিক গ্যাস বা খনিজ তেল এ পরিণত হয়। শক্তির এই সকল উৎসকেই জীবাশ্ম জ্বালানি বলা হয়। জীবদেহ থেকে এইসব জ্বালানি উৎপন্ন’ হয় বলে এদের এরূপ নামকরণ করা হয়েছে।

প্রশ্ন- “আলো এক প্রকার শক্তি”- ব্যাখ্যা কর। .

উত্তর: পৃথিবীতে সকল শক্তির উৎস হলো সূর্য। প্রাণী ও উদ্ভিদ কোষে মজুদকৃত আলোক শক্তি থেকেই তেল, কয়লা, প্রাকৃতিক গ্যাস প্রভৃতি জীবাশ্ম জ্বালানির সৃষ্টি হয়েছে। লেন্স বা দর্পণের সাহায্যে আলোক শক্তিকে অভিসারিত করে আগুন জ্বালানো যায়। এছাড়াও সোলার ওয়াটার হিটার, সোলার কুকার ইত্যাদিতে ব্যবহৃত শক্তি আলো থেকেই আসে । তাই আলো এক প্রকার শক্তি ।

প্রশ্ন- শক্তির প্রচলিত উৎসসমূহের মধ্যে বেশির ভাগই অনবায়নযোগ্য ব্যাখ্যা কর।

উত্তর: শক্তির প্রচলিত উৎসসমূহের অধিকাংশই হলো জীবাশ্ম জ্বালানি। এগুলো একবার ব্যবহার করে ফেললে তাপ ও কার্বন-ডাই-অক্সাইড রূপে পরিবেশে মিশে যায় এবং পুনরায় ফেরত আনা সম্ভব নয়। এ জ্বালানি গুলো দ্রুত ফুরিয়ে যায় এবং বারবার চক্রাকারে ব্যবহার করা যায় না বলে এগুলোকে অনবায়নযোগ্য বলা হয়। লক্ষ করি, দৈনন্দিন জীবনে বিদ্যুৎ উৎপাদন ও যানবাহন চালনা হতে শুরু করে সর্বক্ষেত্রেই প্রধানত জীবাশ্ম জ্বালানি ব্যবহার করা হয়। সুতরাং শক্তির প্রচলিত উৎস সমূহের বেশির ভাগই অনবায়নযোগ্য ।

প্রশ্ন- জলবিদ্যুৎ কীভাবে উৎপাদন করা হয় ?

উত্তর: পানির প্রবাহ বা স্রোতকে কাজে লাগিয়ে যে তড়িৎ বা বিদ্যুৎ উৎপাদন করা হয় তাকে বলা হয় জলবিদ্যুৎ বা Hydroelectricity | প্রবাহিত পানির স্রোতের সাহায্যে একটি টার্বাইন ঘোরানো হয়। এই টার্বাইনের ঘূর্ণন থেকেই এখানে যান্ত্রিক শক্তি ও চৌম্বক শক্তির সমন্বয় ঘটানো হয়। অতঃপর এই যান্ত্রিক শক্তি সংগ্রহ করে চৌম্বক শক্তির সমন্বয়ে তড়িৎ উৎপাদন করা হয়। আমাদের দেশে কাপ্তাই বিদ্যুৎ উৎপাদন কেন্দ্রে পানির বিভব শক্তিকে বহ্যবহার করে জলবিদ্যুৎ উৎপাদন করা হয়।

প্রশ্ন- আলোক হতে তড়িৎ শক্তিতে রূপান্তর প্রক্রিয়া—ব্যাখ্যা কর।

উত্তর: ফটো-ভোল্টেইক কোষের ওপর আলোক আপতিত হলে সংশ্লিষ্ট শক্তি শোষণ করে অনেক মুক্ত ইলেকট্রন নির্গত হয় যা তড়িৎপ্রবাহের উদ্ভব ঘটায়। এই তড়িৎপ্রবাহকে সরাসরি ব্যবহার করা যেতে পারে। অথবা এর দ্বারা ব্যাটারীকে চার্জ করে পরবর্তীতে ব্যবহার করা যেতে পারে।

প্রশ্ন- সৌর শক্তি ব্যবহারের সুবিধা ব্যাখ্যা কর।

উত্তর: সৌরশক্তি ব্যবহারের সুবিধা হলো এ শক্তি ব্যবহারে পরিবেশ দূষণের সম্ভাবনা কম। এ শক্তি ব্যবহারে বিপদের আশংকা নেই বললেই চলে । সৌর শক্তি সহসা নি:শেষ হয়ে যাওয়ার কোনো সম্ভাবনা নেই।

প্রশ্ন- কাজ বলতে কী বোঝায়?

উত্তর: কোনো বস্তুর উপর প্রযুক্ত বল এবং বলের দিকে বস্তুর দূরত্বের গুণফল দ্বারা কাজ পরিমাপ করা হয় ।
সুতরাং, কাজ = বল x বলের দিকে অতিক্রান্ত দূরত্ব। অতিক্রান্ত
কোনো বস্তুর উপর F বল প্রয়োগে যদি বস্তুটি বলের দিকে s দূরত্ব অতিক্রম করে তবে কৃত কাজ W হবে, W = Fs
কাজ অদিক রাশি এবং এর একক জুল (J)।

প্রশ্ন- তুমি একটি বই মাটি থেকে টেবিলে তুললে, তোমার বলের জন্য কাজটি কীরূপ?

উত্তর: একটি বই মাটি থেকে টেবিলে তোলা, আমার বলের জন্য ধনাত্মক কাজ। আমরা জানি, বস্তুর সরণ যদি বল প্রয়োগের দিকে হয় তাহলে যে কাজ করা হয় তা ধনাত্মক হয়। একটি বইকে মাটি থেকে টেবিলে তুলতে আমাদের বল প্রয়োগ করতে হয়। এই বল অভিকর্ষজ বলের বিপরীত দিকে ক্রিয়া করে এবং বইয়ের সরণ প্রযুক্ত বলের দিকে । সুতরাং আমার বলের সাপেক্ষে বই মাটি থেকে টেবিলে তোলা ঘটে ধনাত্মক কাজ

প্রশ্ন- বল ও সরণের মান একই হলেও কাজ ধনাত্মক বা ঋণাত্মক হয় কেন?

উত্তর: কোনো বস্তুর উপর প্রযুক্ত বল এবং বলের দিকে বস্তুর অতিক্রান্ত দূরত্বের গুণফল দ্বারা কাজ পরিমাপ করা হয়। বল ও সরণের দিক একই দিকে থাকলে কাজ ধনাত্মক হয় কিন্তু বল ও সরণের মান একই হওয়া সত্ত্বেও তাদের দিক বিপরীত হলে কাজ ঋণাত্মক হয় ।

প্রশ্ন- “গতিশীল গাড়ীতে ব্রেক কষলে গাড়ী কিছুদূর গিয়ে থেমে যায়। এটি কোন ধরনের কাজ? ব্যাখ্যা করো।

উত্তর: গতিশীল গাড়ীতে ব্রেক কষলে গাড়ী কিছু দূর গিয়ে থেমে যায়। ব্রেক কষলে এক ধরনের প্রতিরোধ বলের উৎপন্ন হয় এবং গতি জড়তার কারণে গাড়িটি কিছু সময় পরে একটু দূরে গিয়ে থেমে যায় । এক্ষেত্রে বল ও সরণ বিপরীতমূখী তাই কাজ ব্রেকজনিত এক্ষেত্রেও ঘর্ষণ জনিত লব্ধি বলের বিরুদ্ধে কৃতকাজ।

প্রশ্ন- 250J কাজ বলতে কী বুঝায়?

উত্তর: 250 J কাজ বলতে বুঝায়-

i. 1 N বল প্রয়োগে বলের দিকে বলের প্রয়োগ বিন্দুর সরণ 250m হলে যে কাজ সম্পন্ন হয় তার পরিমাণ 250 J ।

ii. 250 N বল প্রয়োগে বলের দিকে বলের প্রয়োগ বিন্দুর সরণ 1 m হলে যে কাজ সম্পন্ন হয় তার পরিমাণ 250 J

প্রশ্ন-১৬. পড়ন্ত বস্তুর গতিশক্তি বৃদ্ধির কারণ কী?

উত্তর: পড়ন্ত বস্তুর বেগ সময়ের সমানুপাতে বাড়ে বলে বস্তুর গতিশক্তি বৃদ্ধি পায়। নির্দিষ্ট ভরের কোনো বস্তুর গতিশক্তি এর বেগের বর্গের সমানুপাতিক। অর্থাৎ বেগ ২ গুণ হলে গতিশক্তি চারগুণ হয়, বেগ তিনগুণ হলে গতিশক্তি নয়গুণ হয়। আবার নির্দিষ্ট ভরের কোনো বস্তুকে উপর থেকে মুক্তভাবে পড়তে দিলে সময়ের সাথে এর বেগও বৃদ্ধি পায় । আর বেগ বৃদ্ধি পেলে বস্তুর গতি শক্তিও বৃদ্ধি পায় ।

আরো পড়ুনঃ নিউটনিয়ান বলবিদ্যা