মহাকর্ষীয় ক্ষেত্র ও মহাকর্ষীয় বিভব [Gravitational Field and Gravitational Potential ] :
যে কোন বস্তুরই নিজস্ব ভর আছে। আর এই ভরের দরুন ওই বস্তুটি
তার পারিপার্শ্বিক যতটা অঞ্চল পর্যন্ত তার মহাকর্ষীয় বলের প্রভাব বিস্তার করে, অর্থাৎ
যতটা অঞ্চলের মধ্যে অন্য কোন বস্তু আনলে সেটির ওপর ওই বস্তুটি দ্বারা মহাকর্ষীয় বল
ক্রিয়া করে, সেই অঞ্চলটিকেই ওই প্রথম বস্তুর মহাকর্ষীয় ক্ষেত্র বলা হয়।
প্রকৃতপক্ষে, কোন বস্তুর মহাকর্ষীয় ক্ষেত্র অসীম পর্যন্ত
বিস্তারিত কিন্তু যে দূরত্বের পরে মহাকর্ষ বলটি বাস্তবে প্রায় নগন্য হয়ে পড়ে, সেই অঞ্চলটিকে
মহাকর্ষীয় ক্ষেত্রের মধ্যে নাও ধরা যেতে পারে।
শুধু মহাকর্ষীয় ক্ষেত্র চিহ্নিত করা নয়, ওই ক্ষেত্রের প্রতিটি
বিন্দুর মহাকর্ষীয় প্রভাব নির্ণয় করাটাও দরকার। যে ভৌত রাশিটি এ জন্য ব্যবহৃত হয়, তা
হল- মহাকর্ষীয় ক্ষেত্রপ্রাবল্য।
মহাকর্ষীয়
ক্ষেত্রপ্রাবল্যের সংজ্ঞা :
কোন মহাকর্ষীয় ক্ষেত্রের যে কোন বিন্দুতে একটি একক ভরের বস্তুকে
রাখলে, তার ওপর ক্রিয়াশীল মহাকর্ষীয় বলকে ওই বিন্দুর মহাকর্ষীয় ক্ষেত্রপ্রাবল্য বলে।
ধরা যাক, কোন বস্তুর ভর M এবং বস্তুর কেন্দ্র থেকে r দুরত্বে অবস্থিত কোন বিন্দুর ওপর বস্তুটি দ্বারা মহাকর্ষীয়
ক্ষেত্রপ্রাবল্য নির্ণয় করতে হবে। ওই বিন্দুতে একক ভরের একটি বস্তু রাখলে, মহাকর্ষ
সূত্র অনুসারে,
মহাকর্ষ বল = =
সুতরাং, ওই বিন্দুতে মহাকর্ষীয় ক্ষেত্রপ্রাবল্য, g =
v মহাকর্ষীয়
ক্ষেত্রপ্রাবল্য ও মহাকর্ষীয় ত্বরন অভিন্ন ভৌত রাশি।
v মহাকর্ষীয়
ক্ষেত্রপ্রাবল্যকে আগে F বা I দ্বারা সূচিত করা হলেও বর্তমানে,
g দ্বারাই সূচিত
করা হয়।
উল্লেখযোগ্য কয়েকটি পয়েন্ট :
¯ যেহেতু,
বল ও ত্বরন উভয়ই ভেক্টর রাশি, তাই মহাকর্ষীয় ক্ষেত্রপ্রাবল্যও একটি ভেক্টর রাশি।
¯ একটিমাত্র
ভরের পরিবর্তে বহুসংখ্যক ভরের সমষ্টিতেও কোন বিন্দুতে মহাকর্ষীয় প্রভাব অনুভূত হতে
পারে, তার ক্ষেত্রে প্রতিটি ভরের জন্য সৃষ্ট মহাকর্ষীয় ক্ষেত্রপ্রাবল্যকে ভেক্টর পদ্ধতিতে
যোগ করা হয়।
¯ কোন
বিন্দুতে মহাকর্ষীয় ক্ষেত্রপ্রাবল্য অর্থাৎ একক ভরের ওপর ক্রিয়াশীল বল যদি g হয়, তবে, ওই বিন্দুতে m ভরের একটি কনা রাখলে, তার ওপর ক্রিয়াশীল বলটি হবে- F = mg
একক :
CGS পদ্ধতিতে মহাকর্ষীয় ক্ষেত্রপ্রাবল্যের
একক হল- cm.s-1 এবং
SI পদ্ধতিতে মহাকর্ষীয় ক্ষেত্রপ্রাবল্যের
একক হল- m. s-1
মহাকর্ষীয় বিভবের সংজ্ঞা :
একক ভরের কোন বস্তুকে, অসীম দূরত্ব থেকে মহাকর্ষ ক্ষেত্রের
কোন বিন্দুতে আনার জন্য যে পরিমান কার্য করতে হয়, তাকে ওই বিন্দুর মহাকর্ষীয় বিভব বলা
হয়।
M ভরের একটি বস্তুর কেন্দ্র থেকে r দুরত্বে মহাকর্ষীয় ক্ষেত্রপ্রাবল্য
অর্থাৎ একক ভরের ওপর ক্রিয়াশীল মহাকর্ষ বলটি হল, g =
একক ভরটির সরণ হলে, কৃতকার্য =
.
= - (-gdr) ( যেহেতু, =
ও
বিপরীতমুখী, সেহেতু
.
= - gdr )
। সুতরাং, একক ভরটিকে অসীম দূরত্ব থেকে r অবস্থানে আনতে কৃতকার্য বা r দুরত্বে মহাকর্ষীয়
বিভব হল
V =
= dr
= GM
= GM
=
সুতরাং, মহাকর্ষীয় ক্ষেত্রপ্রাবল্য এবং মহাকর্ষীয় বিভবের সম্পর্ক হল
V =
অথবা g =
একক :
CGS পদ্ধতিতে মহাকর্ষীয় বিভবের একক
হল- erg.g-1 এবং
SI পদ্ধতিতে মহাকর্ষীয় বিভবের
একক হল- J. kg-1
উল্লেখযোগ্য
কয়েকটি পয়েন্ট:
¯ যেহেতু
কার্য একটি স্কেলার রাশি, তাই মহাকর্ষীয় বিভবও একটি স্কেলার রাশি।
¯ অসীম
দুরত্বে অর্থাৎ যেখানে কোন মহাকর্ষীয় ক্ষেত্রই নেই, সেখানে মহাকর্ষীয় বিভবের মান শূন্য
ধরা হয়।
¯ একক
ভরের একটি বস্তুকে অসীম দুরত্ব থেকে মহাকর্ষীয় ক্ষেত্রের কোন বিন্দুতে আনা হলে মহাকর্ষীয়
আকর্ষণ দ্বারাই সমস্ত কার্য করা হয়।
¯ বল
দ্বারা কৃতকার্য ঋনাত্মক হওয়ায় এবং মহাকর্ষীয় বল সর্বদাই আকর্ষণ বল হওয়ায়, মহাকর্ষীয়
বিভবও ঋনাত্মক হয়।
¯ কোন
বিন্দুতে মহাকর্ষীয় বিভব V
হলে, ওই বিন্দুতে রাখা m
ভরের বস্তুর স্থিতিশক্তি =
mV ; অর্থাৎ M ভরের কোন বস্তুর দ্বারা r দুরত্বে থাকা m ভরের একটি বস্তুর স্থিতিশক্তি=

Comments
Post a Comment