প্রত্যেকে বোঝে যে কাজ একজন ব্যক্তির এক ধরণের সামাজিক কার্যকলাপ যা তার অস্তিত্ব নিশ্চিত করার জন্য প্রয়োজন। যাইহোক, পদার্থবিজ্ঞানে একটি অনুরূপ ধারণা রয়েছে যার সম্পূর্ণ ভিন্ন অর্থ রয়েছে। পদার্থবিজ্ঞানে কাজ কি, এই নিবন্ধটি উত্তর দেবে।
দৈহিক পরিমাণ হিসেবে কাজ করুন
পদার্থবিজ্ঞানে কি কাজ এই প্রশ্নের উত্তরে, এটি পরিষ্কার করা উচিত যে এটি এমন শক্তি যা কোনও কাজ সম্পাদন করার জন্য ব্যয় করা হয়। উদাহরণস্বরূপ, একজন ব্যক্তি একটি লোড এক জায়গা থেকে অন্য জায়গায় স্থানান্তর করে, যখন সে ঘর্ষণ শক্তির বিরুদ্ধে কাজ করে। যদি এই ব্যক্তি লোড তুলতে শুরু করে, তবে তার কাজটি গ্রহের মাধ্যাকর্ষণ শক্তিকে অতিক্রম করার লক্ষ্যে থাকবে। আরেকটি উদাহরণ: গরম করার ফলে পিস্টনের নীচের গ্যাস তার আয়তন বাড়াতে শুরু করে, এই ক্ষেত্রে বলা হয় যে এটি কিছু কাজ করে।
উপরের সমস্ত ক্ষেত্রে, একটি সাধারণ বৈশিষ্ট্য রয়েছে: কাজটি শূন্য থেকে আলাদা হয় যখন বস্তু বা তাদের অংশগুলির কিছু ধরণের যান্ত্রিক গতিবিধি থাকে।(লোড সহ শ্রমিকের চলাচল, গ্যাসের প্রসারণ)।
এইভাবে, কাজ হল একটি নির্দিষ্ট শরীরের জন্য এক অবস্থা থেকে অন্য অবস্থায় শক্তি স্থানান্তর করার প্রক্রিয়া, যার ফলস্বরূপ এই দেহটি মহাকাশে অবস্থান পরিবর্তন করে।
কাজের সূত্র
এখন দেখা যাক কিভাবে অধ্যয়নের অধীনে মানটি পরিমাণগতভাবে গণনা করা যায়। বিভিন্ন রাজ্যের মধ্যে শক্তি স্থানান্তর শুধুমাত্র কিছু বল উপস্থিত থাকলেই সম্ভব। এটি হতে পারে মানুষের হাত ও পায়ের শারীরিক পরিশ্রম, মেশিনের বল, সৃষ্ট চাপ, যা সহজেই শক্তিতে রূপান্তরিত হয়, একটি সিলিন্ডারে জ্বালানি দহনের ঘটনা, বৈদ্যুতিক মোটরের ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক আবেশের বল এবং তাই।
নিম্নলিখিত সূত্রটি কীভাবে পদার্থবিজ্ঞানে চাকরি খুঁজে পাবে সেই প্রশ্নের উত্তর দেবে:
A=(F¯l¯)
Work A হল একটি স্কেলার পরিমাণ, যেখানে বল F¯ এবং স্থানচ্যুতি l¯ হল ভেক্টরের পরিমাণ। এ কারণেই A গণনার সূত্রটি বন্ধনী ব্যবহার করে দেখায় যে আমরা ভেক্টরের স্কেলার গুণের কথা বলছি। স্কেলার আকারে, উপরের অভিব্যক্তিটি নিম্নরূপ পুনরায় লেখা যেতে পারে:
A=Flcos(φ)
এখানে φ বল ভেক্টর F¯ এবং স্থানচ্যুতি l¯ এর মধ্যে কোণ।
যেহেতু স্থানচ্যুতি মিটারে পরিমাপ করা হয় এবং বল নিউটনে থাকে, তাই কাজের একক নিউটন প্রতি মিটার (Nm)। এসআই ইউনিটের নিজস্ব নাম আছে, জুল (জে)। দেখা যাচ্ছে যে 1 J এর কাজ 1 N এর একটি শক্তির সাথে মিলে যায়, যা স্থানচ্যুতির দিক বরাবর কাজ করে, শরীরকে স্থানান্তরিত করে1 মিটার।
গ্যাসের কাজ
আমরা পদার্থবিজ্ঞানে যান্ত্রিক কাজ কী সেই প্রশ্নটি বিশ্লেষণ করেছি এবং একটি সূত্র দিয়েছি যার দ্বারা এটি গণনা করা যেতে পারে। প্রসারিত গ্যাসের ক্ষেত্রে, তবে, একটি ভিন্ন অভিব্যক্তি ব্যবহৃত হয়।
অনুমান করুন যে আমাদের একটি গ্যাস সিস্টেম আছে যা ভলিউম V1 পূরণ করে এবং P চাপে রয়েছে। সিস্টেমে কিছু বাহ্যিক বা অভ্যন্তরীণ প্রভাবের ফলে এর আয়তন পরিবর্তন হতে দিন এবং V2 এর সমান হয়ে গেছে। তারপর গ্যাস A এর কাজ নিম্নলিখিত সূত্র দ্বারা নির্ধারণ করা যেতে পারে:
A=∫V(P(V)dV)
যদি আপনি P-V অক্ষে P(V) ফাংশনটি প্লট করেন, তাহলে বক্ররেখার নিচের ক্ষেত্রফল সংখ্যাগতভাবে A-এর সমান হবে।
একটি আদর্শ গ্যাসের জন্য একটি আইসোবারিক প্রক্রিয়ার (P=const) ক্ষেত্রে, পদার্থবিজ্ঞানে কীভাবে কাজ খুঁজে পাওয়া যায় সেই প্রশ্নের উত্তর হবে নিম্নোক্ত সরল অভিব্যক্তি:
A=P(V2-V1)
যদি একটি থার্মোডাইনামিক প্রক্রিয়ার ফলে গ্যাসের আয়তনের কোনো পরিবর্তন না হয়, তাহলে এর কাজ হবে শূন্যের সমান। যদি V2>V1, তাহলে গ্যাস ইতিবাচক কাজ করে যদি V1>V 2, তারপর নেতিবাচক।
শক্তির মুহূর্তের কাজ
বলের মুহূর্ত হল একটি ভৌত পরিমাণ, যা নিম্নোক্ত সূত্র দ্বারা প্রকাশ করা হয়:
M=[F¯r¯]
অর্থাৎ, M হল ঘূর্ণনের অক্ষ সম্পর্কে F বল এবং ব্যাসার্ধ ভেক্টর r এর ভেক্টর গুণফলের সমান। শক্তির মুহূর্তটি Nm এ প্রকাশ করা হয়।
পদার্থবিদ্যায় এক মুহূর্তের শক্তির কাজ কী? এই প্রশ্নেনিম্নলিখিত সূত্রটি উত্তর দেবে:
A=Mθ
এই সমতার অর্থ হল যে M যে মুহূর্তটি সিস্টেমে কাজ করে, এটিকে অক্ষের চারপাশে একটি কোণ θ দ্বারা ঘোরায়, তবে এটি A কাজ করে। কাজ পেতে এখানে কোণ θ অবশ্যই রেডিয়ানে প্রকাশ করতে হবে জুলে।
বলের মুহুর্তের কাজের গণনা সমস্ত যান্ত্রিক সিস্টেমে একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে যেখানে ঘূর্ণন রয়েছে, যেমন চাকা, গিয়ার, শ্যাফ্ট ইত্যাদি৷
অভিকর্ষের কাজ
পদার্থবিজ্ঞানে কী কাজ করে তা খুঁজে বের করার পরে, আসুন মাধ্যাকর্ষণ শক্তির জন্য এই মানটি গণনা করি। ধরুন m ভরের একটি বডি h উচ্চতা থেকে পড়ে। যেহেতু মাধ্যাকর্ষণ F উল্লম্বভাবে নিচের দিকে কাজ করে, তাই এটি ইতিবাচক কাজ করে। এটি নিম্নলিখিত সূত্র দ্বারা নির্ধারিত হয়:
A=mgh, যেখানে F=mg
A এর মানের জন্য প্রাপ্ত সূত্রে অনেকেই মহাকর্ষীয় শক্তির ক্ষেত্রে একটি শরীরের সম্ভাব্য শক্তির অভিব্যক্তি দেখতে পারেন। শরীরের পতনের সময়, মাধ্যাকর্ষণ শরীরের সম্ভাব্য শক্তিকে তার গতিশীলতার গতিশক্তিতে স্থানান্তর করার কাজ করে।
