ବୋର୍ଡ ଅଫ୍ ସେକେଣ୍ଡାରୀ ଏଜୁକେସନ୍ (BSE Odisha) — ସମ୍ପୂର୍ଣ୍ଣ ଅଧ୍ୟାୟ ମାଷ୍ଟର ନୋଟ୍ସ
ଶ୍ରେଣୀ: ନବମ ଶ୍ରେଣୀ (Class 9) | ବିଷୟ: ଭୌତିକ ବିଜ୍ଞାନ (Physical Science - SCP)
ଅଧ୍ୟାୟ ୮: କାର୍ଯ୍ୟ ଓ ଶକ୍ତି (Work and Energy)
ଭାଗ ୧: ଅଧ୍ୟାୟର ସମ୍ପୂର୍ଣ୍ଣ ବିଷୟବସ୍ତୁ ଓ ତତ୍ତ୍ୱ ବିଶ୍ଳେଷଣ (Complete Textbook Theory)
୮.୧ ବୈଜ୍ଞାନିକ ଦୃଷ୍ଟିକୋଣରୁ କାର୍ଯ୍ୟ (Work, W):
୧. କାର୍ଯ୍ୟର ସଂଜ୍ଞା:
ବୈଜ୍ଞାନିକ ଭାଷାରେ କାର୍ଯ୍ୟ ସମ୍ପାଦିତ ହେବା ପାଇଁ ଦୁଇଟି ସର୍ତ୍ତ ପୂରଣ ହେବା ଅନିବାର୍ଯ୍ୟ:
(i) ବସ୍ତୁ ଉପରେ ଏକ ବାହ୍ୟ ବଳ (F) ପ୍ରୟୋଗ ହେବା ଉଚିତ୍।
(ii) ବଳ ପ୍ରୟୋଗ ଦ୍ୱାରା ବସ୍ତୁର କିଛି ବିସ୍ଥାପନ (s) ଘଟିବା ଉଚିତ୍।
୨. କାର୍ଯ୍ୟର ଗାଣିତିକ ସୂତ୍ର ଓ SI ଏକକ:
$$W = F \times s$$
୩. ଧନାତ୍ମକ, ଋଣାତ୍ମକ ଓ ଶୂନ କାର୍ଯ୍ୟ:
୮.୨ ଶକ୍ତି (Energy):
୧. ଶକ୍ତିର ସଂଜ୍ଞା ଓ ଏକକ:
୨. ଗତିଜ ଶକ୍ତି (Kinetic Energy, E_k):
$$E_k = \frac{1}{2} m v^2$$
(ଯେଉଁଠାରେ m = ବସ୍ତୁତ୍ୱ, v = ପରିବେଗ)।
୩. ସ୍ଥିତିଜ ଶକ୍ତି (Potential Energy, E_p):
$$E_p = m \cdot g \cdot h$$
(h = ଭୂମିଠାରୁ ଉଚ୍ଚତା, g = ମାଧ୍ୟାକର୍ଷଣ ତ୍ୱରଣ)।
୪. ଯାନ୍ତ୍ରିକ ଶକ୍ତି (Mechanical Energy):
୮.୩ ଶକ୍ତି ସଂରକ୍ଷଣ ନିୟମ (Law of Conservation of Energy):
୮.୪ କ୍ଷମତା ଓ ଶକ୍ତିର ବ୍ୟାବସାୟିକ ଏକକ (Power & Commercial Unit):
୧. କ୍ଷମତା (Power, P):
$$P = \frac{\text{କାର୍ଯ୍ୟ (W)}}{\text{ସମୟ (t)}} = \frac{E}{t}$$
$$1\text{ Watt} = 1\text{ Joule / 1 Second} = 1\text{ J/s}$$
୨. ଶକ୍ତିର ବ୍ୟାବସାୟିକ ଏକକ (Commercial Unit of Electrical Energy):
୧ କିଲୋୱାଟ୍ କ୍ଷମତା ବିଶିଷ୍ଟ ଉପକରଣ ୧ ଘଣ୍ଟା ଚାଲିଲେ ଯେତିକି ବିଦ୍ୟୁତ୍ ଶକ୍ତି ବ୍ୟୟ ହୁଏ।
$$1\text{ kWh} = 1\text{ kW} \times 1\text{ h} = 1000\text{ W} \times 3600\text{ s} = 3.6 \times 10^6\text{ Joules (J)}$$
ଭାଗ ୨: ପାଠ୍ୟପୁସ୍ତକ ଅଭ୍ୟାସ ପ୍ରଶ୍ନାବଳୀ ୧ ର ୧୦୦% ସମ୍ପୂର୍ଣ୍ଣ ଗାଣିତିକ ସମାଧାନ
(a) କଳ୍ପନା ଗୋଟିଏ ପୋଖରୀରେ ପହଁରୁଛି ➔ କାର୍ଯ୍ୟ ସମ୍ପାଦିତ ହୋଇଛି (କଳ୍ପନା ହାତ-ଗୋଡ଼ ଦ୍ୱାରା ପାଣି ଉପରେ ପଛକୁ ବଳ ପ୍ରୟୋଗ କରୁଛି ଏବଂ ଆଗକୁ ବିସ୍ଥାପନ ଘଟୁଛି)।
(b) ଗୋଟିଏ ଗଧ ନିଜ ପିଠି ଉପରେ ଜିନିଷ ନେଇଯାଉଛି ➔ ମାଧ୍ୟାକର୍ଷଣ ବଳ ଦ୍ୱାରା କାର୍ଯ୍ୟ ଶୂନ (କାରଣ ମାଧ୍ୟାକର୍ଷଣ ବଳ ତଳକୁ ଲମ୍ବ ଏବଂ ବିସ୍ଥାପନ ଭୂସମାନ୍ତର, θ = ୯୦°)। କିନ୍ତୁ ଗଧର ମାଂସପେଶୀୟ ବଳ ଦ୍ୱାରା ଘର୍ଷଣ ବିରୁଦ୍ଧରେ କାର୍ଯ୍ୟ ହେଉଛି।
(c) ପବନ ଚକି କୂଅରୁ ପାଣି ଉଠାଉଛି ➔ କାର୍ଯ୍ୟ ସମ୍ପାଦିତ ହୋଇଛି (ପାଣି ଉପରେ ଉର୍ଦ୍ଧ୍ୱମୁଖୀ ବଳ ପ୍ରୟୋଗ ହୋଇ ଉପରକୁ ବିସ୍ଥାପନ ଘଟୁଛି)।
(d) ଗୋଟିଏ ସବୁଜ ଉଦ୍ଭିଦ ଆଲୋକ ସଂଶ୍ଳେଷଣ ପ୍ରକ୍ରିୟାରେ ଖାଦ୍ୟ ପ୍ରସ୍ତୁତ କରୁଛି ➔ କୌଣସି ଯାନ୍ତ୍ରିକ କାର୍ଯ୍ୟ ସମ୍ପାଦିତ ହୋଇନାହିଁ (କାରଣ କୌଣସି ଭୌତିକ ବିସ୍ଥାପନ ଘଟୁନାହିଁ)।
(e) ଗୋଟିଏ ଇଞ୍ଜିନ୍ ରେଳଗାଡ଼ିକୁ ଟାଣୁଛି ➔ କାର୍ଯ୍ୟ ସମ୍ପାଦିତ ହୋଇଛି (ଇଞ୍ଜିନ୍ ବଳ ପ୍ରୟୋଗ କରି ଟ୍ରେନ୍କୁ ଆଗକୁ ବିସ୍ଥାପିତ କରୁଛି)।
(f) ସୂର୍ଯ୍ୟକିରଣରେ ଖାଦ୍ୟଶସ୍ୟଗୁଡ଼ିକୁ ଶୁଖାଯାଉଛି ➔ କୌଣସି ଯାନ୍ତ୍ରିକ କାର୍ଯ୍ୟ ସମ୍ପାଦିତ ହୋଇନାହିଁ (ବିସ୍ଥାପନ ଶୂନ)।
(g) ଗୋଟିଏ ପାଲଟଣା ଜାହାଜ ପବନ ଯୋଗୁଁ ଦରିଆରେ ଭାସି ଭାସି ଚାଲୁଛି ➔ କାର୍ଯ୍ୟ ସମ୍ପାଦିତ ହୋଇଛି (ପବନର ବଳ ଦ୍ୱାରା ଜାହାଜର ବିସ୍ଥାପନ ଘଟୁଛି)।
───────────────────────────────────────────────────────────────────────────────
ସମାଧାନ:
ମଟର ସାଇକଲ ଚାଳକ ନିମ୍ନତମ ସ୍ଥାନରୁ ଯାତ୍ରା ଆରମ୍ଭ କରି ଶୀର୍ଷତମ ସ୍ଥାନକୁ ଯାଇ ପୁଣି ସେହି ନିମ୍ନତମ ପ୍ରାରମ୍ଭିକ ବିନ୍ଦୁକୁ ଫେରିଆସିଲେ।
ତେଣୁ ମୋଟ ବିସ୍ଥାପନ (s) = ୦
ମାଧ୍ୟାକର୍ଷଣ ବଳ ବିରୁଦ୍ଧରେ ମୋଟ କାର୍ଯ୍ୟ $W = F \times s = F \times 0 = 0$
ଉତ୍ତର: ଏକ ପୂର୍ଣ୍ଣ ଚକ୍କର ପରେ ସମ୍ପାଦିତ ମୋଟ କାର୍ଯ୍ୟ = "ଶୂନ (Zero)"।
───────────────────────────────────────────────────────────────────────────────
ଉତ୍ତର:
ନା, ଏହା ଶକ୍ତି ସଂରକ୍ଷଣ ନିୟମକୁ ଆଦୌ ଖଣ୍ଡନ କରୁନାହିଁ।
କାରଣ: ବସ୍ତୁଟି ଉପରୁ ତଳକୁ ଖସିବା ବେଳେ ତାର ଉଚ୍ଚତା (h) ହ୍ରାସ ପାଇବା ସହିତ ଯେତିକି ପରିମାଣର ସ୍ଥିତିଜ ଶକ୍ତି ($E_p = mgh$) କମିଯାଏ, ବସ୍ତୁର ପରିବେଗ (v) ବୃଦ୍ଧି ପାଇବା ଫଳରେ ଠିକ୍ ସେତିକି ପରିମାଣର ଗତିଜ ଶକ୍ତି ($E_k = \frac{1}{2}mv^2$) ବୃଦ୍ଧି ପାଏ। ପତନର ପ୍ରତ୍ୟେକ ବିନ୍ଦୁରେ ମୋଟ ଯାନ୍ତ୍ରିକ ଶକ୍ତି ($E_p + E_k$) ସର୍ବଦା ସ୍ଥିର ଓ ଅପରିବର୍ତ୍ତିତ ରହେ।
───────────────────────────────────────────────────────────────────────────────
ଉତ୍ତର:
୧. ସାଇକେଲ୍ ଚାଳକଙ୍କ ଶରୀରରେ ଥିବା ଖାଦ୍ୟର "ରାସାୟନିକ ଶକ୍ତି" ମାଂସପେଶୀର "ପେଶୀୟ ଶକ୍ତି" ରେ ପରିଣତ ହୁଏ।
୨. ପେଡାଲ୍ ମାରିବା ଦ୍ୱାରା ପେଶୀୟ ଶକ୍ତି ସାଇକେଲ୍ର "ଗତିଜ ଶକ୍ତି (ଯାନ୍ତ୍ରିକ ଶକ୍ତି)" ରେ ରୂପାନ୍ତରିତ ହୁଏ।
୩. ଏଥିସହିତ ରାସ୍ତା ଓ ଟାୟାର୍ ମଧ୍ୟରେ ଘର୍ଷଣ ଯୋଗୁଁ କିଛି ଶକ୍ତି "ତାପ ଶକ୍ତି ଓ ଶବ୍ଦ ଶକ୍ତି" ରେ ରୂପାନ୍ତରିତ ହୋଇ ପରିବେଶକୁ ନଷ୍ଟ ହୁଏ।
───────────────────────────────────────────────────────────────────────────────
ସମାଧାନ:
ଦତ୍ତ ଅଛି:
ବ୍ୟୟିତ ଶକ୍ତି (E) = କ୍ଷମତା (P) × ସମୟ (t)
$$E = 1.5\text{ kW} \times 10\text{ h} = 15\text{ kWh (ବା ୧୫ ୟୁନିଟ୍)}$$
ଜୁଲ୍ (J) ରେ:
$$E = 15 \times 3.6 \times 10^6\text{ J} = 5.4 \times 10^7\text{ Joules}$$
ଉତ୍ତର: ହିଟର୍ଟି ୧୫ kWh (ବା ୫.୪ × ୧୦⁷ ଜୁଲ୍) ଶକ୍ତି ବ୍ୟବହାର କରିବ।
───────────────────────────────────────────────────────────────────────────────
ସମାଧାନ:
କାର୍ଯ୍ୟ-ଶକ୍ତି ପ୍ରମେୟ (Work-Energy Theorem) ଅନୁସାରେ:
ସମ୍ପାଦିତ କାର୍ଯ୍ୟ = ଗତିଜ ଶକ୍ତିର ପରିବର୍ତ୍ତନ = ଅନ୍ତିମ ଗତିଜ ଶକ୍ତି - ପ୍ରାରମ୍ଭିକ ଗତିଜ ଶକ୍ତି
$$W = \frac{1}{2}m(0)^2 - \frac{1}{2}mv^2 = -\frac{1}{2}mv^2$$
ଉତ୍ତର: ବସ୍ତୁକୁ ସ୍ଥିର କରିବା ପାଇଁ ଗତିର ବିପରୀତ ଦିଗରେ $\frac{1}{2}mv^2$ ପରିମାଣର କାର୍ଯ୍ୟ କରିବାକୁ ହେବ।
───────────────────────────────────────────────────────────────────────────────
ସମାଧାନ:
ଦତ୍ତ ଅଛି:
କାର୍ଯ୍ୟର ପରିମାଣ = କାର୍ର ପ୍ରାରମ୍ଭିକ ଗତିଜ ଶକ୍ତି
$$W = \frac{1}{2} m u^2 = \frac{1}{2} \times 1500 \times \left(\frac{50}{3}\right)^2 = 750 \times \frac{2500}{9} = \frac{1875000}{9} \approx 208333.33\text{ J} \approx 208.33\text{ kJ}$$
ଉତ୍ତର: କାର୍କୁ ସ୍ଥିର କରିବା ପାଇଁ ୨,୦୮,୩୩୩.୩୩ ଜୁଲ୍ (ବା ୨୦୮.୩୩ kJ) କାର୍ଯ୍ୟ କରିବାକୁ ହେବ।
───────────────────────────────────────────────────────────────────────────────
ପାଠ୍ୟପୁସ୍ତକ ଚିତ୍ରଭିତ୍ତିକ ପ୍ରଶ୍ନୋତ୍ତର (Page 15 Images):
୧. ଧନୁର ଟଣା ଯାଇଥିବା ଗୁଣରେ କେଉଁ ଶକ୍ତି ସଞ୍ଚିତ ଅଛି?
ଉତ୍ତର: "ସ୍ଥିତିସ୍ଥାପକ ସ୍ଥିତିଜ ଶକ୍ତି (Elastic Potential Energy)"। (ତୀର ଛାଡ଼ିଦେଲେ ଏହା ତୀରର ଗତିଜ ଶକ୍ତିରେ ରୂପାନ୍ତରିତ ହୁଏ)।
୨. ଇଲେକ୍ଟ୍ରିକ୍ ରୁମ୍ ହିଟର୍ରେ କେଉଁ ଶକ୍ତି କେଉଁ ଶକ୍ତିକୁ ରୂପାନ୍ତରିତ ହେଉଛି?
ଉତ୍ତର: "ବିଦ୍ୟୁତ୍ ଶକ୍ତି (Electrical Energy)" ➔ "ତାପ ଶକ୍ତି (Heat Energy) ଏବଂ ଆଲୋକ ଶକ୍ତି (Light Energy)" ରେ ରୂପାନ୍ତରିତ ହେଉଛି।
───────────────────────────────────────────────────────────────────────────────
(ନୋଟ୍ସ ପ୍ରସ୍ତୁତି: ଉତ୍କଳ ସ୍କିଲ୍ ସେଣ୍ଟର - BSE Odisha 100% Full Textbook Master Edition)
🤖 Have a Doubt in this Chapter?
Ask Gundulu AI Voice Tutor to explain any question in bilingual Odia & English with 24/7 step-by-step guidance!
🚀 Try Gundulu AI on Utkal Skill Centre App