পাঠ ২: গতিশক্তি, বিভব শক্তি ও শক্তির বিভিন্ন রূপ

১. গতিশক্তি (Kinetic Energy)

কোনো বস্তু তার গতির জন্য কাজ করার যে সামর্থ্য লাভ করে, তাকে গতিশক্তি বলে।

গতিশক্তির সমীকরণ প্রতিপাদন:

ধরি, $m$ ভরের একটি স্থির বস্তুর ($u = 0$) ওপর $F$ বল প্রয়োগ করায় বস্তুটি $a$ ত্বরণে $s$ দূরত্ব অতিক্রম করে $v$ বেগ লাভ করল।

সম্পন্ন কাজ = গতিশক্তি ($E_k$) = $F \times s = (ma) \times s = m(as)$

গতির সমীকরণ হতে আমরা জানি: $v^2 = u^2 + 2as = 0 + 2as \implies as = \frac{v^2}{2}$

অতএব, গতিশক্তি:

গতিশক্তি ও ভরবেগের সম্পর্ক (বোর্ড পরীক্ষার জন্য অতি গুরুত্বপূর্ণ):
ভরবেগ $p = mv \implies v = \frac{p}{m}$। এই মানটি গতিশক্তিতে বসালে পাওয়া যায়:

$$E_k = \frac{1}{2}m\left(\frac{p}{m}\right)^2 = \frac{p^2}{2m}$$

অর্থাৎ, গতিশক্তি ভরবেগের বর্গের সমানুপাতিক ($E_k \propto p^2$)। ভরবেগ দ্বিগুণ করলে গতিশক্তি ৪ গুণ বৃদ্ধি পাবে!

২. বিভব শক্তি (Potential Energy)

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

• অভিকর্ষজ বিভব শক্তি: $m$ ভরের কোনো বস্তুকে ভূ-পৃষ্ঠ থেকে $h$ উচ্চতায় তুলতে অভিকর্ষ বলের বিরুদ্ধে যে কাজ করা হয়:

• স্প্রিংয়ের সঞ্চিত বিভব শক্তি: কোনো স্প্রিংকে স্বাভাবিক অবস্থান থেকে $x$ পরিমাণ সংকুচিত বা প্রসারিত করলে সঞ্চিত বিভব শক্তি: $E_p = \frac{1}{2}kx^2$ (যেখানে $k$ হলো স্প্রিং ধ্রুবক)।