বিভব শক্তি কাকে বলে?, সূত্র, একক, প্রকার, মাত্রা, চিহ্ন, রাশি

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

একটি বস্তু তার অবস্থানের ফলে শক্তি সঞ্চয় করতে পারে।

উদাহরণ

আপনি একটি বস্তুকে ওপরের দিকে ছুড়লেন, এটি হল গতিশক্তির উদাহরণ।

বস্তুটি ওপরে উঠতে উঠতে ক্রমাগত গতিশক্তি হ্রাস পাবে এবং বিভব শক্তি বৃদ্ধি পাবে। সর্বোচ্চ উচ্চতায় বস্তুটির গতিশক্তি শূন্য হয়ে যাবে এবং বিভব শক্তি সর্বোচ্চ হবে। এবং ওই বিভব শক্তির কারণেই ওই বস্তুটি নিচের দিকে নেমে আসবে।

বিভব শক্তি সূত্র

m ভরের কোনো বস্তুকে ভূ-পৃষ্ঠ থেকে h উচ্চতায় উঠাতে কৃতকাজ হচ্ছে বস্তুর উপর প্রযুক্ত অভিকর্ষ বল তথা বস্তুর ওজন এবং উচ্চতার গুণফলের সমান।

বিভব শক্তির (Potential Energy) সূত্র দুটি বস্তুর উপর ক্রিয়াশীল বলের উপর নির্ভর করে। মহাকর্ষীয় শক্তির জন্য সূত্রটি হল:

বিভব শক্তি (W) = m×g×h = mgh

এখানে,
m হল কিলোগ্রামে ভর
g হল অভিকর্ষ ত্বরণ
h হল মিটারে উচ্চতা

বিভব শক্তির একক কি?

• SI পদ্ধতিতে বিভব শক্তির একক হলো joule (J)
• CGS পদ্ধতিতে বিভব শক্তির একক হলো erg

বিভব শক্তির প্রকার

গতিশক্তি সহ বিভব শক্তি শক্তির দুটি প্রধান রূপের মধ্যে একটি। দুটি প্রধান ধরণের বিভব শক্তি রয়েছে এবং সেগুলি হল:

1. অভিকর্ষজ বিভব শক্তি
2. স্থিতি-স্থাপক বিভব শক্তি

১. অভিকর্ষজ বিভব শক্তি

একটি বস্তুর মহাকর্ষীয় বিভব শক্তিকে অভিকর্ষের বিপরীতে একটি নির্দিষ্ট উচ্চতায় একটি বস্তুর ধারণ করা শক্তি হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়। আমরা নিম্নলিখিত উদাহরণ দিয়ে মহাকর্ষীয় শক্তি গঠন করব।

• ভর = m একটি বস্তু বিবেচনা করুন।
• ভূমি থেকে h উচ্চতায় স্থাপন করা হয়েছে, যেমন চিত্রে দেখানো হয়েছে।

এখন, আমরা জানি, বস্তুটিকে বাড়াতে যে বল প্রয়োজন তা বস্তুর m×g এর সমান।

২. স্থিতি-স্থাপক বিভব শক্তি

স্থিতিস্থাপক সম্ভাব্য শক্তি হল রাবার ব্যান্ড, ট্রামপোলিন এবং বাঞ্জি কর্ডের মতো সংকুচিত বা প্রসারিত করা বস্তুতে সঞ্চিত শক্তি। একটি বস্তু যত বেশি প্রসারিত করতে পারে, তত বেশি স্থিতিস্থাপক সম্ভাব্য শক্তি রয়েছে।

অনেক বস্তু বিশেষভাবে স্থিতিস্থাপক সম্ভাব্য শক্তি সঞ্চয় করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে যেমন নিম্নলিখিত:

• একটি বাঁকানো রাবার ব্যান্ড যা একটি খেলনা প্লেনকে শক্তি দেয়
• তীরন্দাজের প্রসারিত ধনুক
• একজন ডুবুরি ডুব দেওয়ার ঠিক আগে একটি বাঁকানো ডুবুরির বোর্ড
• একটি বায়ু আপ ঘড়ি কুণ্ডলী বসন্ত

স্থিতিস্থাপক সম্ভাব্য শক্তি সঞ্চয় করে এমন একটি বস্তুর সাধারণত একটি উচ্চ স্থিতিস্থাপক সীমা থাকে। তবে, সমস্ত স্থিতিস্থাপক বস্তুর লোডের একটি প্রান্তিক সীমা থাকে যা তারা ধরে রাখতে পারে। স্থিতিস্থাপক সীমা ছাড়িয়ে বিকৃত হয়ে গেলে, বস্তুটি আর তার আসল আকারে ফিরে আসবে না।

স্থিতিস্থাপক সম্ভাব্য শক্তি নিম্নলিখিত সূত্র ব্যবহার করে গণনা করা যেতে পারে:

এখানে,
U হল স্থিতিস্থাপক সম্ভাব্য শক্তি
k হল স্প্রিং বল ধ্রুবক
x হল m এ স্ট্রিং স্ট্রেচ দৈর্ঘ্য