নিউটনিয়ান বলবিদ্যা - অনুধাবনমূলক প্রশ্ন ও উত্তর

*

পদার্থবিজ্ঞান ১ম পত্র

৪র্থ অধ্যায় - নিউটনিয়ান বলবিদ্যা

অনুধাবনমূলক প্রশ্ন ও উত্তর

১) একজন অ্যাথলেট লং জাম্প দেওয়ার পূর্বে বেশ কিছুদুর থেকে দৌড় দেন কেন? 

উ: আমরা জানি, স্থির বস্তু হঠাৎ গতিশীল হলে গতি জড়তার কারণে তা পিছনের দিকে হেলে পড়ে। তাই অ্যাথলেট স্থির অবস্থান থেকে জাম্প না দিয়ে বেশ কিছু দূর দৌড়ে এসে জাম্প দেন। এতে তার শরীরে গতি জড়তার প্রভাব কাজ করে এবং এ গতি জড়তার প্রভাবে সে অধিক দূরত্ব অতিক্রম করার চেষ্টা করে।

২) একটি দেয়ালে একটি বল ধাক্কা খেয়ে পিছনে ফিরে আসে কেন? ব্যাখ্যা কর।

উ: একটি দেয়ালে বল ধাক্কা খেলে বলটি দেয়ালের উপর যে পরিমাণ বল প্রয়ােগ করে দেয়ালও বলের উপর সমপরিমাণ প্রতিক্রিয়া বল প্রয়ােগ করে। এখন দেয়ালের তুলনায় বলের ভর অনেক কম বলে দেয়াল স্থির থাকে কিন্তু বলটি পেছনের দিকে সরে আসে।

৩) একজন দৌড়বিদ দৌড়ের শুরুতে সামনের দিকে ঝুঁকে থাকে কেন? ব্যাখ্যা কর। 

উ: আমরা জানি, স্থির বস্তু হঠাৎ চলতে শুরু করলে স্থিতি জড়তার কারণে বস্তুটি পিছনের দিকে হেলে পড়ে। একজন দৌড়বিদ যদি দৌড়ের শুরুতে সােজাসুজি দাঁড়িয়ে থাকেন তাহলে তার পিছনের দিকে হেলে পড়ার সম্ভাবনা থাকে। স্থিতি জড়তাজনিত পিছনের দিকে হেলে পড়া 

পরিহার করার জন্যই দৌড়বিদ দৌড়ের শুরুতে সামনের দিকে ঝুঁকে থাকেন। 

৪) রাস্তার বাঁকের ভিতরের প্রান্ত থেকে বাইরের প্রান্ত উঁচু হয় কেন?

উ: বাঁকা পথে গাড়ি চলার সময় এর উপর ক্রিয়াশীল বস্তুর অভিমুখী জড়তা গাড়িটিকে ধাক্কা দিয়ে উল্টিয়ে ফেলতে পারে। এ জড়তা প্রতিহত করার জন্য গাড়িটিকে একটি কেন্দ্রমুখী বলের সৃষ্টি করতে হয়। এজন্য গাড়িটিকে কাত হওয়া প্রয়ােজন। কিন্তু সমতলে গাড়ি কাত হলে বিপর্যয় ঘটবে। এজন্য রাস্তার বাঁকের ভিতরের প্রান্ত থেকে বাইরের প্রান্ত উঁচু রাখা হয়।

৫) কাচে গুলি করলে ছিদ্র হয় কিন্তু ঢিল ছুঁড়লে কাচ চূর্ণবিচূর্ণ হয় ব্যাখ্যা কর।

উ: আমরা জানি, A ক্ষেত্রফলের উপর F বল প্রযুক্ত হলে উৎপন্ন চাপ, P = F/A  অর্থাৎ বলের মান যত বেশি হবে এবং ক্ষেত্রফল যত কম হবে প্রযুক্ত চাপের পরিমাণ তত বেশি হবে। বন্দুকের গুলির আকার ছােট এবং এটি অনেক গতিশক্তি নিয়ে কাচের উপর বল প্রয়ােগ করে। ফলে কাচের অনেক কম ক্ষেত্রফলের উপর অধিক বল প্রযুক্ত হয়। এতে কাচের উপর প্রযুক্ত চাপের পরিমাণ অনেক বেশি হয় এবং ঐ অংশের কাচ ছিদ্র হয়ে গুলি বেরিয়ে যায়। অপরদিকে, কাচে ঢিল ছুঁড়লে গুলির তুলনায় অনেক বেশি ক্ষেত্রফলের উপর কম বল প্রযুক্ত হয়। অর্থাৎ প্রযুক্ত চাপের পরিমাণ অনেক কম হয়। ফলে ঢিল কাচে ছিদ্র তৈরি করতে পারে। কিন্তু বল প্রয়ােগের স্থান এবং আশে পাশের অংশের কাচ ফেটে চৌচির হয়ে যায়। এ কারণেই কাচে গুলি করলে ছিদ্র হয় কিন্তু ঢিল ছুঁড়লে কাচটি চূর্ণ-বিচুর্ণ হয়। 

৬) অভিকর্ষ বল সংরক্ষণশীল বল কেন ব্যাখ্যা কর। 

উ: আমরা যদি কোনাে বস্তুকে অভিকর্ষের বিরুদ্ধে খাড়া উপরের দিকে নিক্ষেপ করি, তবে এটি পুনরায় আমাদের হাতে ফিরে আসবে। এক্ষেত্রে বস্তুটির হাত থেকে নিক্ষিপ্ত হয়ে পুনরায় হাতে ফিরে আসা এই পূর্ণচক্রে বস্তুটির উপর অভিকর্ষ বলের সম্পাদিত কাজের পরিমাণ শূন্য। m ভরের একটি বস্তুকে ভূপৃষ্ঠের A বিন্দু থেকে h উচ্চতায় B বিন্দুতে উঠালে অভিকর্ষ বলের জন্য কৃতকাজ ঋণাত্মক হয়। বস্তুটি যে পথেই উঠানাে হােক না কেন সকল ক্ষেত্রেই এই কাজের মান হয় mgh. অতএব, অভিকর্ষ বল দ্বারা সম্পাদিত কাজের পরিমাণ কেবল বিন্দু দুটির অবস্থানের উপর নির্ভরশীল, কণাটির গতিপথের উপর নয়। তাই অভিকর্ষ বল একটি সংরক্ষণশীল বল । 

৭) ঘূর্ণন অক্ষের সাপেক্ষে বৈদ্যুতিক পাখার সকল বিন্দুর কৌণিক বেগ সমান কেন?

উ: আমরা জানি, সময় ব্যবধান শূন্যের কাছাকাছি হলে কৌণিক সরণের পরিবর্তনের হারকে কৌণিক বেগ বলা হয়। এখন ঘূর্ণন অক্ষের সাপেক্ষে বৈদ্যুতিক পাখা যে গতিতেই চলুক না কেন পাখার প্রতিটি বিন্দু সমান সময়ে সমান কৌণিক দূরত্ব অতিক্রম করে। এজন্যই ঘূর্ণন অক্ষের সাপেক্ষে বৈদ্যুতিক পাখার সকল বিন্দুর কৌণিক বেগ সমান।

৮) বলের ঘাতের বৈশিষ্ট্য কী কী? 

উ: বলের ঘাতের বৈশিষ্ট্য হলাে :

          ১. এটি বল ও বলের ক্রিয়াকালের গুণফলের সমান। 

          ২. এটি ভরবেগের পরিবর্তনের সমান। 

          ৩. এর একক ও মাত্রা যথাক্রমে 1/kgms ও 1/MLT

৯) সুষম বৃত্তাকার গতির বৈশিষ্ট্য লিখ। 

উ: সুষম বৃত্তাকার গতির বৈশিষ্ট্য হলাে :

          ১. গতিশীল বস্তু সমদ্রুতিতে বৃত্তের পরিধি বরাবর ঘুরতে থাকে। 

          ২. গতিশীল বস্তুর বেগের মানের কোনাে পরিবর্তন হয় না। ।

          ৩. গতিশীল বস্তুর বেগের দিকের পরিবর্তন হয়। 

          ৪. বস্তুর ত্বরণ থাকে।

১০) বৃত্তাকার পথে কেন্দ্রমুখী বল দ্বারা কৃতকাজ শূন্য কেন? ব্যাখ্যা কর।

উ: কেন্দ্রমুখী বল সবসময় গতিপথের লম্ব দিকে ক্রিয়া করায় ঐ বলের অভিমুখে বস্তুর কোনাে সরণ হয় না। আমরা জানি, কোনাে বস্তুর উপর বল প্রয়ােগে বস্তুর সরণ ঘটলে প্রযুক্ত বল ও বলের অভিমুখে সরণের উপাংশের গুণফলকে কাজ বলে। এখানে যেহেতু কেন্দ্রমুখী বলের দিকে বস্তুর সরণ হয় না সেহেতু কেন্দ্রমুখী বল দ্বারা কোনাে কাজ হয় না। অর্থাৎ বৃত্তাকার পথে কেন্দ্রমুখী বল দ্বারা কৃতকাজ শূন্য হয়।

১১) বৃত্তাকার পথে ঘূর্ণনরত কোনাে দৃঢ় বস্তুর প্রত্যেকটি কণার 'কৌণিক গতিশক্তি সমান হলেও রৈখিক গতিশক্তি ভিন্ন হবে ব্যাখ্যা দাও। 

উ: আমরা জানি, কৌণিক গতিশক্তি কৌণিক বেগের বর্গের সমানুপাতিক। আবার, রৈখিক গতিশক্তি বেগের বর্গের সমানুপাতিক। বৃত্তাকার পথে আবর্তনরত কোনাে বস্তু যখন ঘূর্ণন অক্ষকে কেন্দ্র করে আবর্তন করে তখন সমবেগে আবর্তন করে। বেগের কোনাে পরিবর্তন হয় না বিধায় কৌণিক গতিশক্তির কোনাে পরিবর্তন হয় না। আবার, বৃত্তাকার পথে আবর্তন বস্তু বিভিন্ন সময় বিভিন্ন বিন্দুতে তার দিক বিভিন্ন হয় বিধায় রৈখিক বেগ ভিন্ন হয়। ফলে রৈখিক গতিশক্তি ভিন্ন হয়।

১২) একজন ক্রিকেট খেলােয়াড় মাঠে বল ধরার সময় হাত পেছনে নেন কেন?

উ: মনেকরি, m ভরের বল হাতে এসে পড়ার মুহূর্তে বেগ = u বলটি হাতের মধ্যে t সময়ে স্থির হলে বলটির ওপর হাত দ্বারা প্রযুক্তি বাধার মান, F = mu/t। এখানে, t-এর মান যত কম হবে F এর মান তাে বেশি হবে। হাত একই স্থানে রেখে বলটি লােফার সময় হাত দ্বারা প্রযুক্ত বাধা বলের ক্রীয়াকাল কম হয়। ফলে বলটি দ্বারা হাতে প্রযুক্ত বল ও বেশি হয়। যেহেতু ক্রিয়া ও প্রতিক্রিয়ার মান সমান। তাই হাতও বলের ওপর এই একই মানের বল প্রয়ােগ করে। অর্থাৎ F এর মত বেশি হবে, হাত থেকে ক্যাচ ফসকে যাওয়ার সম্ভাবনাও ততই বেশি হবে। পাশাপাশি হাতে আঘাতের মাত্রাও বেড়ে যাবে। এই সমস্যা এড়ানাের জন্য ক্যাচ লােফার সময় খেলােয়ার হতটিকে কিছুটা পিছন দিকে টেনে নেয় ।

১৩) বৃত্তাকার ট্র্যাকে কোনাে দৌড়বিদ সমবেগে দৌড়াতে পারে না কেন? ব্যাখ্যা কর। 

উ: বৃত্তাকার ট্র্যাকে কোনাে বস্তু ঘুরতে থাকলে তা অনবরত দিক পরিবর্তন করে। বস্তুটি সমদ্রুতিতে যদি চলে সেক্ষেত্রে বেগের মান অপরিবর্তিত থাকলেও দিক পরিবর্তনের ফলে বেগের পরিবর্তন যেকোনাে বিন্দুতে তার লম্ব রেখা বরাবর ক্রিয়া করে। ফলে বস্তুটিতে ত্বরণ ক্রিয়া করে। অর্থাৎ বস্তুর বৃত্তাকার ট্র্যাকে সমবেগে চলা সম্ভব নয়। এ কারণেই বৃত্তাকার ট্র্যাকে কোনাে | দৌড়বিদ সমবেগে দৌড়াতে পারে না। 

১৪) বায়ুশুন্য স্থানে রকেট উড়তে পারলেও হেলিকপ্টার পারে না কেন? ব্যাখ্যা কর।

উ: রকেট চলে জ্বালানি পুড়িয়ে উৎপন্ন গ্যাসকে উচ্চ গতিতে নির্গত করে তার প্রতিক্রিয়া বলকে কাজে লাগিয়ে। অপরদিকে হেলিকপ্টার চলে এর পাখার সাহায্যে ঘূর্ণনের মাধ্যমে বায়ুর ওপর চাপ প্রয়ােগ করে। অর্থাৎ, বায়ুতে ভাসমান থাকার জন্য হেলিকপ্টারের ক্ষেত্রে বায়ুর উপস্থিতি বাধ্যতামূলক কিন্তু রকেটের ক্ষেত্রে তা নয়। তাই বায়ুশূন্য স্থানে রকেট উড়তে পারলেও হেলিকপ্টার পারে না। 

১৫) রাস্তার বাঁকযুক্ত অংশে ভিতরের প্রান্ত অপেক্ষা বাইরের প্রান্ত উঁচু রাখা হয় কেন? ব্যাখ্যা কর।

উ: রাস্তার বাঁকযুক্ত অংশে বাঁক নেওয়ার সময় কেন্দ্রবিমুখী বলের কারণে গাড়ী যেন ছিটকে বাইরে চলে না যায় সেজন্য রাস্তার বাকযুক্ত অংশে ভিতরের প্রান্ত অপেক্ষা বাইরের প্রান্ত কিছুটা উঁচু রাখা হয় যাতে ওজন (mg) এর উপাংশ ভিতরের দিকে কাজ করে কেন্দ্রবিমুখী বলকে প্রশমিত করতে পারে। 

১৬) জড়তা হতে বলের ধারণা পাওয়া যায় কি? -আলােচনা কর। 

উ: কোনাে বস্তু যে অবস্থায় আছে তা বজায় রাখার যে ধর্ম হই জড়তা। আবার নিউটনের ১ম সূত্রানুসারে বাহ্যিক বল প্রয়ােগ না করলে স্থির বস্তু চিরকাল স্থির এবং গতিশীল বস্তু চিরকাল একই বেগে চলতে থাকবে। অর্থাৎ বস্তুর জড়তা বিনষ্টের জন্য বলের প্রয়ােজন তথা বল হচ্ছে বস্তুর জড়তা বিনষ্টকারী। অতএব বলা যায়, জড়তা হতে বলের ধারণা পাওয়া যায় ।

১৭) রাস্তায় ব্যাংকিং এর প্রয়ােজনীয়তা ব্যাখ্যা কর। 

উ: বাঁকা পথে গাড়ি চলার সময় এর উপর ক্রিয়াশীল বস্তুর অভিমুখী জড়তা গাড়িটিকে ধাক্কা দিয়ে উল্টিয়ে ফেলতে পারে। এ জড়তা প্রতিহত করার জন্য গাড়িটিকে একটি কেন্দ্রমুখী বলের সৃষ্টি করতে হয়। এজন্য গাড়িটিকে কাত হওয়া প্রয়ােজন। কিন্তু সমতলে গাড়ি কাত হলে বিপর্যয় ঘটবে। এ কারণেই রাস্তার বাঁকের ভিতরের প্রান্ত থেকে বাইরের প্রান্ত কিছুটা উঁচু রাখতে হয় অর্থাৎ ব্যাংকিং এর প্রয়ােজন হয়।

১৮) ঘর্ষণ বল একটি অসংরক্ষণশীল বল কেন? ব্যাখ্যা কর।

উ: যে বলের বিরুদ্ধে করা কাজের পুনরুদ্ধার সম্ভব নয় তাকে অসংরক্ষণশীল হল বলে। কোনাে বস্তুকে একটি মসৃণ তলের উপর দিয়ে টেনে নিয়ে যাওয়ার সময় ঘর্ষণ বলের বিরুদ্ধে কাজ করতে হয়। অমসৃণ তলটি অনুভূমিক হলে এই কৃতকাজ বস্তুটির মধ্যে স্থিতিশক্তিরূপে সঞ্চিত হয় 

এবং বস্তুটিও কোনাে কাজ করার সামর্থ্য লাভ করে না। বস্তুটিকে তার প্রাথমিক অবস্থানে ফিরিয়ে আনার সময় আবার ঘর্ষণ বলের বিরুদ্ধে কাজ করতে হয়। সুতরাং ঘর্ষণ বলের বিরুদ্ধে কৃতকাজের পুনরুদ্ধার সম্ভব নয়। তাই ঘর্ষণ বল অসংরক্ষণশীল। 

নিজে কর 

১) ঘাত বল এবং বলের ঘাতের মধ্যে পার্থক্য লিখ।

২) বন্দুক থেকে গুলি বের হলে কার গতিশক্তি বেশি হবে-ব্যাখ্যা কর।

৩) ক্যারম বাের্ডের গুটিগুলােকে একটির উপর একটি সাজিয়ে নিচের গুটিকে স্ট্রাইকার দিয়ে আঘাত করলে সবগুলাে গুটি না সরে কেবল নিচের গুটি সরে যায় কেন?

৪) কাজ ও টক এর মান এবং একক সমান হলেও এরা কি রাশি-ব্যাখ্যা দাও।

৫) একজন নৃত্যশিল্পী নাচতে গিয়ে ঘূর্ণনের সময় দুই হাতভাঁজ করে নেয় কেন? ব্যাখ্যা কর।

৬) বৃত্তাকার পথে গতিশীল গাড়ি কী কী কারণে উল্টে যায় ব্যাখ্যা কর।

৭) জড়তার ভ্রামক বলতে কী বুঝায়?

৮) একটি উচ্চাপিত বায়ুমণ্ডলে পুড়ে গেলে ভরবেগ সংরক্ষিত হবে কি-না ব্যাখ্যা কর।

৯) ভাসমান নৌকা থেকে লাফ দেওয়ার সময় নৌকা পিছিয়ে যায় কেন? 

Next : পদার্থবিজ্ঞান ১ম পত্র - ৪র্থ অধ্যায় - নিউটনিয়ান বলবিদ্যা - জ্ঞান ও অনুধাবনের কিছু গুরুত্বপূর্ণ টপিক/প্রশ্ন