গতিশক্তি (Kinetic Energy)

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

কোনো স্থির বস্তুতে বেগের সঞ্চার করা বা গতিশীল বস্তুর বেগ বৃদ্ধি করার অর্থ হচ্ছে বস্তুটিতে ত্বরণ সৃষ্টি করা। আর এর জন্য বল প্রয়োগ করতে হবে। ফলে বস্তুর ওপর কাজ করা হবে। এতে বস্তুটি কাজ করার সামর্থ্য লাভ করবে এবং এ কাজ বস্তুতে গতিশক্তি হিসেবে জমা থাকবে। যখন একটি বস্তুর উপর কাজ করা হয় তখন শক্তি স্থানান্তরিত হয়। ফলে বস্তুটি একটি নির্দিষ্ট বেগে চলতে থাকে। বল প্রয়োগে বস্তুতে যে শক্তির স্থানান্তরিত হয় তাকে আমরা গতিশক্তি বলি।

এটি নির্ভর করে বস্তুর ভর এবং বেগের উপর। সে কারণে সকল সচল বস্তুই এই শক্তির অধিকারী। বস্তু স্থিতিতে আসার পূর্বে এ পরিমাণ কাজ সম্পন্ন করতে পারবে। ঢিল ছুঁড়ে আম বা বরই পাড়ার সময় ঢিলের গতিশক্তি আম বা বরইকে বৃস্তচ্যুত করে দূরে ফেলে দেয়।

 

গতিশক্তির পরিমাপ

কোনো বস্তু যখন স্থির অবস্থায় থাকে তখন এই ধরণের কোনো শক্তি থাকে না। ধরা যাক, m ভরের একটি স্থির বস্তুর ওপর F বল প্রয়োগ করায় বস্তুটি v বেগ প্রাপ্ত হল। ধরা যাক, এ সময় বস্তুটি বলের দিকে s দূরত্ব অতিক্রম করে। বস্তুটিকে এই বেগ দিতে কৃত কাজই বস্তুর গতিশক্তি।

গতিশক্তি = কৃতকাজ

= বল x সরণ

= Fs

or, Ek = mas [যেহেতু F = ma]

কিন্তু v² = u² + 2as

or, as = v² / 2 [আদি বেগ u = 0 ধরে]

so, Ek = (1/2) mv²

অর্থাৎ, বস্তুর গতিশক্তি-

Ek = (1/2) x ভর x বেগ²

যেহেতু বস্তুর ভর m একটি ধ্রুব রাশি, সুতরাং-

Ek ~ v²

অর্থাৎ, নির্দিষ্ট ভরের কোনো বস্তুর গতিশক্তি এর বেগের বর্গের সমানুপাতিক।

বস্তুর বেগ দ্বিগুণ হলে গতি শক্তি চারগুণ হবে, বেগ তিনগুণ হলে গতিশক্তি নয়গুণ হবে। কোনো গাড়ির গতি শক্তি 2 × 10⁶ J বলতে বুঝায় গাড়িটি থেমে যাওয়ার আগে তার গতির জন্য 2 × 10⁶ J কাজ করতে পারে।

গতিশক্তির রূপান্তর

গতিশক্তি নির্দিষ্ট বস্তুর মধ্যে স্থানান্তরিত হয় এবং শক্তির অন্যান্য রূপে রূপান্তরিত হয়। গতিশক্তির রূপান্তর বর্ণনা করার জন্য বাচ্চাদের খেলনা ইয়ো-ইয়ো হচ্ছে একটি উদাহরণ। এটি খেলার শুরুতে কেউ একে হাতে স্থির অবস্থায় রাখে। এই সময়ে শক্তিটা বিভব শক্তির আকারে বলের মধ্যে সঞ্চিত হয়। একবার ব্যক্তিটি ইয়ো-ইয়ো নিচের দিকে ড্রপ করলে সঞ্চিত বিভব শক্তি তখন গতিশক্তিতে রূপান্তরিত হয়। যখন বলটি ইয়ো-ইয়োর একদম নীচে পৌঁছে যায়, তখন সমস্ত বিভবশক্তি গতিশক্তিতে রূপান্তরিত হয়।

গতিশক্তির উদাহরণ

• একই বেগে চলা একটা গাড়ির তুলনায় একটি ট্রাকের গতিশক্তি বেশি। কারণ ট্রাকের ভর গাড়ির থেকে অনেক বেশি।
• একটি নির্দিষ্ট বেগে প্রবাহিত একটি নদী গতিশক্তি নিয়ে গঠিত। কারণ পানির একটি নির্দিষ্ট বেগ এবং ভর রয়েছে।
• পৃথিবীর দিকে আছড়ে পড়া গ্রহাণুর গতিশক্তি অনেক বেশি।
• বিমানের বিশাল ভর এবং দ্রুত বেগের কারণে বিমানের গতিশক্তি ফ্লাইটের সময় বেশি থাকে।