পদার্থবিজ্ঞানে কাজ

দৈনন্দিন জীবনে কোনো কিছু করাকে কাজ (Work) কালেও পদার্থবিজ্ঞানে এটি দ্বারা বল এবং সরণ সংক্রান্ত একটি বিশেষ অবস্থাকে বুঝায়। কোনো বস্তুর ওপর বল প্রয়োগ করলে যদি বলের প্রয়োগ বিন্দুর কিছু সরণ ঘটে – তাহলেই কেবল কাজ হয়।

কোনো বস্তুর ওপর বল প্রয়োগে যদি বস্তুটির সরণ ঘটে। তাহলে বল এবং বলের দিকে বলের প্রয়োগবিন্দুর সরণের উপাংশের গুণফলকে কাজ বলে।

ধরা যাক A বিন্দুতে অবস্থিত কোনো বস্তুর ওপর AB বরাবর F বল প্রয়োগ করা হল। এতে বস্তুটি AB বরাবরই x দূরত্ব অতিক্রম করে B বিন্দুতে পৌঁছাল। তাহলে F বল দ্বারা সম্পন্ন Work হবে-

Work = বল × বলের দিকে সরণের উপাংশ

or, W = Fx

আবার, ধরা যাক A বিন্দুতে বস্তুর ওপর AB বরাবর এ বল প্রয়োগ করা হলো। ফলে AC বরাবর s দূরত্ব অতিক্রম করে বস্তুটি C বিন্দুতে আসে। AB ও AC এর অন্তর্ভুক্ত কোণ θ।

C বিন্দু থেকে AB এর ওপর CD লম্ব টানা হল। তাহলে AB বরাবর বস্তুর সরণের উপাংশ হল AD = x।

এক্ষেত্রে F বল দ্বারা সম্পন্ন Work হবে-

Work = বল × বলের দিকে সরণের উপাংশ

or, W = Fx

কিন্তু ADC সমকোণী ত্রিভুজে-

cosθ = AD / AC = x / s

or, x = scosθ

তাহলে, W = Fscosθ

কাজের কোনো দিক নেই, সুতরাং কাজ একটি স্কেলার রাশি।

মাত্রা :  বল x সরণ এর মাত্রা।

Work = বল x সরণ 

= ভর × ত্বরণ x সরণ

= ভর x (সরণ² / সময়²)

তাই, [W] = [ML² / T²] = [ML²T^-2]

একক : যেহেতু W = Fx

সুতরাং বলের একককে সরণের একক দিয়ে গুণ করলে কাজের একক পাওয়া যায়। কাজের একক জুল (J)। যদি বল F = 1N এবং বলের দিকে সরণ x = 1m হয়, তাহলে W = 1J হবে।

কোনো বস্তুর ওপর এক নিউটন (N) বল প্রয়োগের ফলে যদি বলের দিকে বলের প্রয়োগ বিন্দুর এক মিটার (m) সরণ হয় তবে সম্পন্ন কাজের পরিমাণকে এক জুল (J) বলে।

1 J = 1 Nm

25J Work বলতে বুঝায় 1N বল প্রয়োগে বলের দিকে বলের প্রয়োগ বিন্দুকে 25m সরাতে যে Work হয় তা।

বিভিন্ন প্রকারের কাজ (Different Types of Work)

Work দুই প্রকারের হতে পারে। বলের দ্বারা Work বা ধনাত্মক Work এবং বলের বিরুদ্ধে Work বা ঋণাত্মক Work।

বলের দ্বারা কাজ বা ধনাত্মক Work :

যদি বল প্রয়োগের ফলে বলের প্রয়োগ বিন্দু বলের দিকে সরে যায় বা বলের দিকে সরণের উপাংশ থাকে তাহলে সেই কাজকে ধনাত্মক Work বা বলের দ্বারা Work বলে।

একটি ডাস্টার টেবিলের উপর থেকে মাটিতে ফেলে দিলে ডাস্টারটি অভিকর্ষ বলের দিকে নিচে পড়বে। এক্ষেত্রে অভিকর্ষ বলের দ্বারা Work বলা হয়েছে বা অভিকর্ষ বলের জন্য ধনাত্মক Work হয়েছে বুঝায়।

বলের বিরুদ্ধে কাজ বা ঋণাত্মক Work :

যদি বল প্রয়োগের ফলে বলের প্রয়োগ বিন্দু বলের বিপরীত দিকে সরে যায় বা বলের বিপরীত দিকে সরণের উপাংশ থাকে তাহলে সেই কাজকে ঋণাত্মক Work বা বলের বিরুদ্ধে Work বলে।

এখন তুমি একটি ডাস্টারকে মেঝে থেকে টেবিলের উপর উঠালে। তাহলে অভিকর্ষ বলের বিরুদ্ধে তুমি Work করবে বা অভিকর্ষ বলের জন্য ঋণাত্মক Work হবে। কেননা, এ ক্ষেত্রে অভিকর্ষ বল যে দিকে ক্রিয়া করে, সরণ তার বিপরীত দিকে হয়।