এই নিবন্ধে যান্ত্রিক শক্তির ব্যবহার সম্পর্কে আলোচনা করা হয়েছে। বস্তুর অবস্থান ও গতির কারণে যে শক্তি থাকে তাকে যান্ত্রিক শক্তি বলে।
যান্ত্রিক শক্তি প্রচুর পরিমাণে উপস্থিত রয়েছে এবং আমরা এটি আমাদের জীবনের প্রায় প্রতিটি ক্ষেত্রেই পর্যবেক্ষণ করতে পারি। আমাদের চারপাশের সবকিছু যান্ত্রিক শক্তি ধারণ করতে পারে। এই নিবন্ধে আমরা ব্যবহার এবং বিভিন্ন ধরনের যান্ত্রিক শক্তি সম্পর্কে আলোচনা করব।
যান্ত্রিক শক্তির ব্যবহার
যান্ত্রিক শক্তির ব্যবহার অগণিত। যদিও আমরা যান্ত্রিক শক্তির সবচেয়ে সাধারণ ব্যবহার নিয়ে আলোচনা করব। সেগুলো নিচে দেওয়া হল-
গাড়ি চালাচ্ছে
গাড়িটির ভর এবং বেগের কারণে গতিশক্তি রয়েছে। তাই এটি গতিশক্তি সম্পন্ন বস্তুর উদাহরণ।
দরজার নক বাঁকানো
দরজার গিঁট বাঁকানোর জন্য ঘূর্ণন গতিশক্তি প্রয়োজন। দরজার গাঁটের ঘূর্ণন গতি এবং এর জড়তার মুহূর্ত একত্রিত হয়ে ঘূর্ণন গতিশক্তি প্রদান করে।
একটি পেরেক হাতুড়ি
একটি পেরেক হাতুড়ি করা সম্ভাব্য শক্তি গতিশক্তিতে রূপান্তরিত হওয়ার একটি উদাহরণ হতে পারে। হাতুড়ি নিচের দিকে নামলে সম্ভাব্য শক্তি হ্রাস পায় এবং হাতুড়ির গতিশক্তি বৃদ্ধি পায়। এই গতিশক্তি পরে পেরেকের মধ্যে স্থানান্তরিত হয় যা দেয়াল/কাঠের ভিতরে স্থানচ্যুত হয়।
শ্বাসক্রিয়া
ডায়াফ্রামের সংকোচন এবং শিথিলকরণের ফলে শ্বাস নেওয়া এবং শ্বাস নেওয়া হয়। ইনহেলেশন এবং শ্বাস ছাড়ার প্রক্রিয়াটি স্থিতিস্থাপক সম্ভাব্য শক্তির একটি উদাহরণ।
দৌড়ানো এবং হাঁটা
দৌড়ানো এবং হাঁটা গতিশক্তির উদাহরণ।
বাতাসে উড়ছে বিমান
একটি নির্দিষ্ট উচ্চতায় উড়ন্ত বিমানের একটি সম্ভাব্য শক্তি রয়েছে। বিমানের উচ্চতার সাথে সম্ভাব্য পরিবর্তনের মাত্রা। তারা উভয়ই একে অপরের সাথে সরাসরি সমানুপাতিক।
বাইসাইকেল চালাচ্ছি
সাইকেল চালানো গতিশক্তির একটি উদাহরণ। সাইকেলের গতি যত বেশি হবে তার গতিশক্তি তত বেশি হবে।
মেঝে উপর স্পিনিং
মেঝে উপর একটি শীর্ষ স্পিনিং অধিকারী ঘূর্ণনশীল গতিশক্তি. শীর্ষের জড়তার মুহূর্ত এবং এর ঘূর্ণন গতি ঘূর্ণন গতিশক্তির মান দেবে।
অটোমোবাইলে ব্যবহৃত সাসপেনশন সিস্টেম
অটোমোবাইলে ব্যবহৃত সাসপেনশন সিস্টেমে ইলাস্টিক থাকে সম্ভাব্য শক্তি সঞ্চিত তাদের মধ্যে. সাসপেনশন সিস্টেম শক শোষণকারী হিসাবে কাজ করে এই শক্তি অটোমোবাইলগুলিকে আড়ষ্ট রাস্তাগুলি থেকে বাঁচতে সহায়তা করে।
পেন্ডুলাম সঙ্গে এবং থেকে গতি
একটি দোল পেন্ডুলাম একটি উদাহরণ সম্ভাব্য শক্তি তার গতিপথ জুড়ে গতিশক্তিতে রূপান্তরিত হচ্ছে।
একটি বল নিক্ষেপ
বাতাসে বল নিক্ষেপ আবার শক্তি রূপান্তরের উদাহরণ। বলের গতিশক্তি সম্ভাব্য শক্তিতে রূপান্তরিত হয় যখন বল তার অ্যাপোজিতে পৌঁছায় (সর্বোচ্চ উচ্চতা অর্জিত)। এবং তারপর সম্ভাব্য শক্তি ফিরে আসার সাথে সাথে গতিশক্তিতে রূপান্তরিত হয়।
গাছ কাটার জন্য কুড়াল ব্যবহার করা
কুড়ালের গতিশক্তি আছে যা গাছ কাটার জন্য স্থানান্তরিত হয়।
একটি বিল্ডিং এর বারান্দা থেকে একটি বস্তু নিক্ষেপ
এই বস্তুটি যখন নামতে শুরু করে তখন মহাকর্ষীয় সম্ভাব্য শক্তির প্রভাবে আসে। অভিকর্ষ বস্তুটিকে আঘাত না করা পর্যন্ত টানতে থাকে।
লিফটে দাঁড়িয়ে
একটি লিফটে দাঁড়িয়ে থাকা মহাকর্ষীয় সম্ভাব্য শক্তির একটি উদাহরণ। যদি লিফটের স্ট্রিংগুলি ভেঙে যায়, তবে একজন বিনামূল্যে পতন অনুভব করবে।
একটি টারবাইন চালানো
গতিশক্তি টারবাইন ব্লেডে স্থানান্তরিত হওয়ার ফলে টারবাইন ঘোরে। এই গতিশক্তি বাষ্প/জল বা সেই প্রক্রিয়ায় ব্যবহৃত যেকোন কার্যকরী তরল দ্বারা ধারণ করা হয়।
যান্ত্রিক শক্তি কি?
যেমনটি আমরা উপরের বিভাগে আলোচনা করেছি, যান্ত্রিক শক্তিকে একটি বস্তুর গতি বা অবস্থানের কারণে শক্তি হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা যেতে পারে।
এই ধরনের শক্তি জিনিসের গতিশীলতার জন্য দায়ী। অনেক ধরণের যান্ত্রিক শক্তি রয়েছে, আমরা পরবর্তী বিভাগে সেগুলি সম্পর্কে আলোচনা করব।
যান্ত্রিক শক্তির প্রকার
যান্ত্রিক শক্তিকে বিস্তৃতভাবে তিন প্রকারে শ্রেণীবদ্ধ করা হয়। এই প্রকারগুলি বস্তুর গতি বা অবস্থানের ভিত্তিতে শ্রেণীবদ্ধ করা হয়।
আসুন বিভিন্ন ধরনের যান্ত্রিক শক্তি দেখি-
- বিভবশক্তি- এই ধরনের শক্তি বিদ্যমান যখন বস্তুর অবস্থান মাটির উপরে একটি নির্দিষ্ট দূরত্বে থাকে। সম্ভাব্য শক্তি মাটি থেকে তার উচ্চতা/অবস্থানের গুণে বস্তুর কাছে থাকে। অর্থাৎ, সম্ভাব্য শক্তি হল ভূমি থেকে বস্তুর উচ্চতা/অবস্থানের একটি ফাংশন। গাণিতিকভাবে, গতিশক্তি দেওয়া যেতে পারে যেমন-
PE=mgh
কোথায়,
m হল বস্তুর ভর
g হল অভিকর্ষের কারণে ত্বরণ
h হল ভূমি থেকে বস্তুর উচ্চতা
- গতিসম্পর্কিত শক্তি- বস্তুর গতির কারণে এই ধরনের শক্তি বিদ্যমান। গতিশক্তি হল ভর এবং বেগের বর্গক্ষেত্রের একটি ফাংশন। গতিশক্তির সূত্র নিচের অংশে আলোচনা করা হয়েছে
KE = 1/2 mv2
কোথায়,
m হল বস্তুর ভর
v হল বস্তুর বেগ
- বসন্ত শক্তি– বসন্তের অবস্থান/স্থিতিস্থাপকতার কারণে এই ধরনের শক্তি বিদ্যমান। স্ট্রিংটি তার বিশ্রামের অবস্থান থেকে যত বেশি প্রসারিত বা সংকুচিত হয়, আকরিক হবে বসন্তের শক্তির অধিকারী। বসন্তের শক্তি সরাসরি বসন্তের স্থানচ্যুতির সমানুপাতিক। বসন্ত শক্তির সূত্র নিচে দেওয়া হল-
SE = 1/2 kx2
কোথায়,
k হল উপাদানের দৃঢ়তা সহগ
x হল উপাদানটির যে পরিমাণ স্থানচ্যুতি হয়
সম্ভাব্য শক্তির প্রকারগুলি কী কী?
সম্ভাব্য শক্তিও দুই প্রকারে বিভক্ত। আসুন দেখি সম্ভাব্য শক্তির প্রকারগুলি কী কী-
- অভিকর্ষজ বিভব শক্তি- এই ধরনের সম্ভাব্য শক্তি মাটি থেকে বস্তুর অবস্থান/উচ্চতার গুণ হিসাবে বিদ্যমান। মহাকর্ষের মাত্রা সম্ভাব্য শক্তি সরাসরি উচ্চতার সমানুপাতিক মাটি থেকে বস্তুর।
- ইলাস্টিক সম্ভাব্য শক্তি- এই ধরনের সম্ভাব্য শক্তি বস্তুর অবস্থার গুণ হিসাবে বিদ্যমান। অবস্থা বস্তুর উপাদান উপর নির্ভর করে. আমরা বলতে পারি যে বসন্ত শক্তি নিজেই এক প্রকার সম্ভাব্য শক্তি।
ছবির ক্রেডিট: পেনি মেইস, মধ্যযুগীয় তীরন্দাজ পুনর্বিন্যাস, সিসি বাই-এসএ 2.0
ঘূর্ণন গতিশক্তি কি?
নামটি থেকে বোঝা যায়, একটি বস্তুর ঘূর্ণনশীল গতিশক্তি হল একটি বস্তুর কাছে থাকা গতিশক্তি যখন বস্তুটি ঘূর্ণায়মান গতিতে থাকে। ভরের কনজুগেট হল জড়তা এবং রৈখিক বেগের জন্য কনজুগেট হল ঘূর্ণন শক্তি।
গতিশক্তির অনুরূপ, যদি বস্তুর জড়তা এবং বৃহত্তর ঘূর্ণন গতি থাকে তবে ঘূর্ণন গতিশক্তির মাত্রা বেশি হবে। গাণিতিকভাবে, ঘূর্ণন গতিশক্তি দেওয়া যেতে পারে-
RE = 1/2 I ω2
কোথায়,
আমি বস্তুর জড়তার মুহূর্ত
ওমেগা হল বস্তুর ঘূর্ণন গতি।
