যশোর বোর্ড ২০২৫

১. উদ্দীপক

একটি ভেক্টর রাশি $\vec{A}=4 x^3 y^2 \hat{i}-4 x^2 y^3 z \hat{j}-6 x y z^3 \hat{k}$ এবং একটি স্কেলার রাশি $\varphi=3 x y^2 z+3 x y z^2+3 y^2 z^3$.
উত্তর প্রসঙ্গ কাঠামোর মূল বিন্দুর সাপেক্ষে যে ভেক্টর দিয়ে কোনো বিন্দুর অবস্থান নির্দেশ করা হয় তাকে অবস্থান ভেক্টর বলে।
উত্তর

বালতির সর্বোচ্চ অবস্থানে পানিকে বৃত্তাকার পথে রাখতে কেন্দ্রের দিকে, অর্থাৎ নিচের দিকে, $mv^2/r$ লব্ধি বল দরকার। সেখানে পানির ওজন $mg$ ও বালতির তলের প্রতিক্রিয়া $N$ উভয়ই কেন্দ্রের দিকে হলে $mg+N=mv^2/r$।

সংযোগ বজায় রাখতে $N\ge0$, তাই $v^2/r\ge g$ বা $v\ge\sqrt{gr}$ হওয়া প্রয়োজন। পর্যাপ্ত দ্রুতিতে ঘোরালে পানি বালতির সঙ্গে চলে এবং পড়ে না। এর কারণ ওজন কোনো বাস্তব বহির্মুখী বল দ্বারা নিষ্ক্রিয় হওয়া নয়।

উত্তর

এখানে, ভেক্টর রাশি, $\vec{A}=4 x^3 y^2 \hat{i}-4 x^2 y^3 z \hat{j}-6 x y z^3 \hat{k}$

এখন, $\operatorname{curl}(\vec{A})=\vec{\nabla} \times \vec{A}$

$\begin{aligned}= & \left|\begin{matrix}\hat{i} & \hat{j} & \hat{k} \\ \frac{\partial}{\partial x} & \frac{\partial}{\partial y} & \frac{\partial}{\partial z} \\ 4 x^3 y^2 & -4 x^2 y^3 z & -6 x y z^3\end{matrix}\right| \\ = & \hat{i}\left\{\frac{\partial}{\partial y}\left(-6 x y z^3\right)-\frac{\partial}{\partial z}\left(-4 x^2 y^3 z\right)\right\} \\ & -\hat{j}\left\{\frac{\partial}{\partial x}\left(-6 x y z^3\right)-\frac{\partial}{\partial z}\left(4 x^3 y^2\right)\right\} \\ & +\hat{k}\left\{\frac{\partial}{\partial x}\left(-4 x^2 y^3 z\right)-\frac{\partial}{\partial y}\left(4 x^3 y^2\right)\right\}\end{aligned}$

$\begin{aligned} & =\hat{\mathrm{i}}\left(-6 x z^3+4 x^2 y^3\right)-\hat{\mathrm{j}}\left(-6 y z^3-0\right) \\ & +\hat{\mathrm{k}}\left(-8 x y^3 z-8 x^3 y\right) \\ & =\hat{\mathrm{i}}\left(4 x^2 y^3-6 x z^3\right)+\hat{\mathrm{j}}\left(6 y z^3\right)-\hat{\mathrm{k}}\left(8 x y^3 z+8 x^3 y\right)\end{aligned}$

অতএব, $\vec{A}$ ভেক্টরটির কার্ল $\hat{i}\left(4 x^2 y^3-6 x z^3\right)+\hat{j}\left(6 y z^3\right)-\hat{k}\left(8 x y^3 z+8 x^3 y\right)$.

উত্তর

এখানে, ভেক্টর রাশি, $\vec{A}=4 x^3 y^2 \hat{i}-4 x^2 y^3 z \hat{j}-6 x y z^3 \hat{k}$

স্কেলার রাশি, $\phi=3 x y^2 z+3 x y z^2+3 y^2 z^3$

স্কেলার ক্ষেত্রকে ভেক্টর ক্ষেত্রে রূপান্তর:

আমরা জানি,

$\begin{aligned} \operatorname{grad}(\phi)= & \vec{\nabla} \phi=\left(\frac{\partial}{\partial x} \hat{i}+\frac{\partial}{\partial y} \hat{j}+\frac{\partial}{\partial z} \hat{k}\right)\left(3 x y^2 z+3 x y z^2+3 y^2 z^3\right) \\ = & \hat{i}\left(3 y^2 z+3 y z^2+0\right)+\hat{j}\left(6 x y z+3 x z^2+6 y z^3\right) \\ & +\hat{k}\left(3 x y^2+6 x y z+9 y^2 z^2\right)\end{aligned}$

$\therefore \phi$ স্কেলার ক্ষেত্র থেকে $\operatorname{grad}(\phi)$ ভেক্টর ক্ষেত্রে রূপান্তরিত হলো।

ভেক্টর ক্ষেত্রকে স্কেলার ক্ষেত্রে রূপান্তর:

আমরা জানি,

$\begin{aligned} \operatorname{div}(\vec{A}) & =\left(\frac{\partial}{\partial x} \hat{i}+\frac{\partial}{\partial y} \hat{j}+\frac{\partial}{\partial z} \hat{k}\right) \cdot\left(4 x^3 y^2 \hat{i}-4 x^2 y^3 z \hat{j}-6 x y z^3 \hat{k}\right) \\ & =\frac{\partial}{\partial x}\left(4 x^3 y^2\right)-\frac{\partial}{\partial y}\left(4 x^2 y^3 z\right)-\frac{\partial}{\partial z}\left(6 x y z^3\right) \\ & =12 x^2 y^2-12 x^2 y^2 z-18 x y z^2\end{aligned}$

$\therefore \vec{\mathrm{A}}$ ভেক্টর ক্ষেত্র থেকে $\operatorname{div}(\vec{A})$ স্কেলার ক্ষেত্রে রুপান্তরিত হলো। সুতরাং, গ্রেডিয়েন্টের মাধ্যমে একটি স্কেলার ক্ষেত্রকে একটি ভেক্টর ক্ষেত্রে এবং ডাইভারজেন্সের মাধ্যমে একটি ভেক্টর ক্ষেত্রকে একটি স্কেলার ক্ষেত্রে রূপান্তরিত করা যায়।

২. উদ্দীপক

$\vec{A}=2 \hat{i}-2 \hat{j}+2 \hat{k}$ এবং $\vec{B}=\hat{i}-3 \hat{j}+6 \hat{k}$

একই আদিবিন্দু থেকে অঙ্কিত ভেক্টর A ও B-এর মধ্যবর্তী কোণ θ₁। পৃথক আরেকটি একই-আদিবিন্দুর বিন্যাসে A + B ও A − B ভেক্টরের মধ্যবর্তী কোণ θ₂। কোণদুটি যথাক্রমে এই ভেক্টরযুগলের অন্তর্গত কোণ নির্দেশ করে।

উত্তর ভেক্টর ক্ষেত্রে অবস্থিত একটি বিন্দুর চারদিকে এর লাইন ইন্টিগ্রালের মান প্রতি একক ক্ষেত্রফলে সর্বোচ্চ হলে তা উক্ত বিন্দুতে ভেক্টর ক্ষেত্রের কার্ল প্রকাশ করে।
উত্তর

$|\vec A|=|\vec B|=A$ এবং অন্তর্গত কোণ $0\le\alpha<\pi$ হলে, লব্ধি $\vec R=\vec A+\vec B$-এর সঙ্গে $\vec A$-এর কোণ $\theta$ এর জন্য $\tan\theta=A\sin\alpha/[A+A\cos\alpha]=\tan(\alpha/2)$।

এই সীমায় $\theta=\alpha/2$, তাই অশূন্য লব্ধি অন্তর্গত কোণকে সমদ্বিখণ্ডিত করে। তবে $\alpha=\pi$ হলে সমান বিপরীত ভেক্টরের লব্ধি শূন্য, তার নির্দিষ্ট দিক বা কোণসমদ্বিখণ্ডক বলা যায় না।

উত্তর

এখানে, $\vec{A}=2 \hat{i}-2 \hat{j}+2 \hat{k}$ এবং $\vec{B}=\hat{i}-3 \hat{j}+6 \hat{k}$

এখন, $\vec{B}$ বরাবর $\vec{A}$ এর লম্ব অভিক্ষেপ,

$\begin{aligned} A \cos \theta=\frac{\vec{A} \cdot \vec{B}}{B} & =\frac{(2 \hat{i}-2 \hat{j}+2 \hat{k}) \cdot(\hat{i}-3 \hat{j}+6 \hat{k})}{\sqrt{1^2+(-3)^2+6^2}} \\ & =\frac{2+6+12}{\sqrt{46}}\end{aligned}$

= 2.95 একক

অতএব, ভেক্টর $\vec{B}$ বরাবর ভেক্টর $\vec{A}$ এর লম্ব অভিক্ষেপ 2.95 একক।

উত্তর

এখানে, $\vec{A}=2 \hat{i}-2 \hat{j}+2 \hat{k}$ এবং $\vec{B}=\hat{i}-3 \hat{j}+6 \hat{k}$

$\therefore \vec{A}+\vec{B}=(2 \hat{i}-2 \hat{j}+2 \hat{k})+(\hat{i}-3 \hat{j}+6 \hat{k})=3 \hat{i}-5 \hat{j}+8 \hat{k}$

এবং $\vec{A}-\vec{B}=(2 \hat{i}-2 \hat{j}+2 \hat{k})-(\hat{i}-3 \hat{j}+6 \hat{k})=\hat{i}+\hat{j}-4 \hat{k}$

এখন, $\vec{\mathrm{A}}$ ও $\vec{\mathrm{B}}$ এর মধ্যবর্তী কোণ $\theta_1$ হলে,

$\vec{\mathrm{A}} \cdot \vec{\mathrm{B}}=\mathrm{AB} \cos \theta_1$

বা, $\cos \theta_1=\frac{\vec{A} \cdot \vec{B}}{A B}=\frac{(2 \hat{i}-2 \hat{j}+2 \hat{k}) \cdot(\hat{i}-3 \hat{j}+6 \hat{k})}{\sqrt{2^2+(-2)^2+2^2} \times \sqrt{1^2+(-3)^2+6^2}}$

$=\frac{2+6+12}{\sqrt{12} \times \sqrt{46}}$

বা, $\theta_1=\cos ^{-1}\left(\frac{20}{\sqrt{12 \times 46}}\right)=31.65^{\circ}$

আবার, $(\vec{\mathrm{A}}+\vec{\mathrm{B}})$ ও $(\vec{\mathrm{A}}-\vec{\mathrm{B}})$ এর মধ্যবর্তী কোণ $\theta_2$ হলে,

$(\vec{A}+\vec{B}) \cdot(\vec{A}-\vec{B})=|(\vec{A}+\vec{B})||(\vec{A}-\vec{B})| \cos \theta_2$.

বা, $\cos \theta_2=\frac{(\vec{A}+\vec{B}) \cdot(\vec{A}-\vec{B})}{|(\vec{A}+\vec{B})||(\vec{A}-\vec{B})|}$

$\begin{aligned} & =\frac{(3 \hat{i}-5 \hat{j}+8 \hat{k}) \cdot(\hat{i}+\hat{j}-4 \hat{k})}{\sqrt{3^2+(-5)^2+8^2} \times \sqrt{1^2+1^2+(-4)^2}} \\ & =\frac{3-5-32}{\sqrt{9+25+64} \times \sqrt{1+1+16}}\end{aligned}$

বা, $\theta_2=\cos ^{-1}\left(\frac{-34}{\sqrt{98 \times 18}}\right)=144.05^{\circ}$

এখানে, $\theta_1 \neq \theta_2$

সুতরাং, উদ্দীপকের আলোকে $\theta_1=\theta_2$ হওয়া সম্ভব না।

৩. উদ্দীপক

AB দণ্ডের ভর 8 kg এবং PQ ও XY ঘূর্ণন অক্ষ।
উদ্দীপকের ছবি
উত্তর খুব অল্প সময়ের জন্য খুব বড় মানের যে বল কোনো বস্তুর উপর প্রযুক্ত হয় তাকে ঘাতবল বলে।
উত্তর চাকার সঙ্গে লেগে থাকা কাদাকে বৃত্তাকার পথে রাখতে কেন্দ্রের দিকে বল দরকার। কাদার সংযোগবল বা আনুগত্য প্রয়োজনীয় কেন্দ্রমুখী বল জোগাতে না পারলে কাদা চাকা থেকে বিচ্ছিন্ন হয়।\n\nবিচ্ছিন্ন হওয়ার মুহূর্তে জড়তার কারণে কাদা তার তৎক্ষণাৎ বেগের দিকে, অর্থাৎ বৃত্তের স্পর্শক বরাবর চলে; পরে মাধ্যাকর্ষণে পথ বাঁকে। কেন্দ্রমুখী বল কাদাকে বাইরে ঠেলে দেয়—এটি ভুল।
উত্তর

$A$ থেকে $B$-এর দূরত্ব $r=2.5+2.5=5\,\mathrm m$ এবং বল $F=400\,\mathrm N$ দণ্ডের লম্ব। তাই $A$ বিন্দুর সাপেক্ষে টর্ক ভেক্টরের মান $|\vec r\times\vec F|=5(400)=2000\,\mathrm{N\,m}$; দিক চিত্রতলের লম্ব।

কিন্তু চিত্রে $PQ$ অক্ষ বলের সমান্তরাল আঁকা। অক্ষের সাপেক্ষে টর্ক হলো $\tau_{PQ}=(\vec r\times\vec F)\cdot\hat e_{PQ}$; আক্ষরিক এই জ্যামিতিতে তা শূন্য। $2000\,\mathrm{N\,m}$-কে অক্ষীয় টর্ক বলতে অক্ষটি $A$ দিয়ে চিত্রতলের লম্ব হতে হবে। তাই প্রদত্ত অক্ষচিত্র ও প্রত্যাশিত হিসাবের মধ্যে অসঙ্গতি রয়েছে।

উত্তর

এখানে, দণ্ডের ভর, m = 8kg

দণ্ডের দৈর্ঘ্য, $l=(2.5+2.5)=5 \mathrm{~m}$

এখন, PQ অক্ষের সাপেক্ষে জড়তার ভ্রামক,

$\mathrm{I}_1=\frac{\mathrm{m} l^2}{3}=\frac{8 \times 5^2}{3}=66.67 \mathrm{~kg} \mathrm{~m}^2$

এবং XY অক্ষের সাপেক্ষে জড়তার ভ্রামক,

$\mathrm{I}_2=\frac{\mathrm{m} l^2}{12}=\frac{8 \times 5^2}{12}=16.67 \mathrm{~kg} \mathrm{~m}^2$

এখানে, $\mathrm{I}_1>\mathrm{I}_2$

সুতরাং XY অক্ষের সাপেক্ষে দণ্ডটিকে ঘুরানো অধিকতর সহজ হবে।

৪. উদ্দীপক

চিত্রে $30~gm$ ভরের একটি বব সুতার সাহায্যে ঝুলানো আছে। যেখানে $OC = 1 m, AM = 30 cm$ এবং $BN = 20 cm$
উদ্দীপকের ছবি
উত্তর কোনো ব্যবস্থা বা যন্ত্র থেকে প্রাপ্ত মোট কার্যকর শক্তি এবং ব্যবস্থায় বা যন্ত্রে প্রদত্ত মোট শক্তির অনুপাতকে ঐ ব্যবস্থার বা যন্ত্রের কর্মদক্ষতা বলে।
উত্তর স্প্রিং সম্প্রসারণে বাহ্যিক বল দ্বারা কাজ সম্পাদিত হয়। এ কাজ স্প্রিং এর মধ্যে বিভবশক্তি হিসেবে জমা থাকে। এ বিভবশক্তি দ্বারা স্প্রিং বাইরের কোনো বস্তুর উপর কাজ করতে পারে। খেলনা গাড়িতে স্প্রিং টানলে এতে বিভবশক্তি সঞ্চিত হয়। পরে ছেড়ে দিলে এ বিভবশক্তি গাড়িটির উপর কাজ করে গাড়িটিকে সামনের দিকে এগিয়ে নিয়ে যায়। এজন্য খেলনা গাড়িতে স্প্রিং যুক্ত করা হয়।
উত্তর

$C$ বিন্দুকে বিভবশক্তির শূন্য স্তর ধরলে $OM=\sqrt{OA^2-AM^2}=\sqrt{1^2-0.3^2}=0.953939\,\mathrm m$। তাই $h_A=MC=1-OM=0.046061\,\mathrm m$।

বিভবশক্তি $U_A=mgh_A=0.03(9.8)(0.046061)=0.01354\,\mathrm J$।

উত্তর

চিত্র থেকে $h_A=1-\sqrt{1-0.3^2}=0.046061\,\mathrm m$ এবং $h_B=1-\sqrt{1-0.2^2}=0.020204\,\mathrm m$।

$A$ থেকে স্থির অবস্থায় ছেড়ে দেওয়া ও শক্তিক্ষয় না থাকা ধরলে $K_C=mgh_A$ এবং $K_B=mg(h_A-h_B)$। তাই $K_B/K_C=1-h_B/h_A\approx0.5614$; এটি $1/2$ নয়।

তবে উদ্দীপকে $A$-তে প্রাথমিক বেগ বা মুক্ত করার শর্ত স্পষ্ট নেই। প্রাথমিক গতিশক্তি $K_A$ থাকলে অনুপাত $[K_A+mg(h_A-h_B)]/[K_A+mgh_A]$ হবে। তাই $0.5614$ ফলটি উপরোক্ত অতিরিক্ত শর্তের অধীন।

৫. উদ্দীপক

O পৃথিবীর কেন্দ্র এবং O, A, B, C একই বহির্মুখী রশ্মির উপর এই ক্রমে অবস্থিত। B পৃথিবীপৃষ্ঠে; OB = R। OA = AB = BC = R/2। অর্থাৎ A অভ্যন্তরে এবং C পৃষ্ঠের বাইরে অবস্থিত।

এখানে পৃথিবীর ভর $\mathrm{M}=6 \times 10^{24} \mathrm{~kg}$, ব্যাসার্ধ, $\mathrm R=6.4\times10^6\,\mathrm m$ এবং মহাকর্ষীয় ধ্রুবক, $\mathrm{G}=6.67 \times 10^{-11} \mathrm{Nm}^2 \mathrm{~kg}^{-2}$

উত্তর বৃত্তপথে ঘূর্ণনরত কণা বা বস্তুর একটি ত্বরণ থাকে যার অভিমুখ কেন্দ্রের দিকে। একে কেন্দ্রমুখী ত্বরণ বলে।
উত্তর

মুক্তিবেগ $v_e=\sqrt{2GM/R}$। ভর $M$ অপরিবর্তিত রেখে ব্যাসার্ধ বদলালে $v_e\propto R^{-1/2}$; ব্যাসার্ধ বাড়লে মুক্তিবেগ কমে।

অন্যদিকে গড় ঘনত্ব $\rho$ অপরিবর্তিত থাকলে $M=4\pi\rho R^3/3$ এবং $v_e=R\sqrt{8\pi G\rho/3}$; তখন $v_e\propto R$। তাই ব্যাসার্ধের নির্ভরতা বলতে কোন রাশি স্থির রাখা হয়েছে তা উল্লেখ করতে হয়; এই দুই পরিস্থিতি এক নয়।

উত্তর

উদ্দীপক হতে,

পৃথিবীর ভর, $\mathrm{M}=6 \times 10^{24} \mathrm{~kg}$

পৃথিবীর ব্যাসার্ধ, $\mathrm{R}=6.4 \times 10^6 \mathrm{~m}$

মহাকর্ষীয় ধ্রুবক, $\mathrm{G}=6.67 \times 10^{-11} \mathrm{Nm}^2 \mathrm{~kg}^{-2}$

পৃথিবীর কেন্দ্র হতে C বিন্দুর দূরত্ব, $r=R+\frac{R}{2}=\frac{3 R}{2}$

আমরা জানি,

$\begin{aligned} \mathrm{E} & =\frac{\mathrm{GM}}{\mathrm{r}^2}=\frac{\mathrm{GM}}{\frac{9 \mathrm{R}^2}{4}}=\frac{4}{9} \times \frac{\mathrm{GM}}{\mathrm{R}^2} \\ & =\frac{4}{9} \times \frac{6.67 \times 10^{-11} \times 6 \times 10^{24}}{\left(6.4 \times 10^6\right)^2}=4.342 \mathrm{~N} \mathrm{~kg}^{-1}\end{aligned}$

অতএব, C বিন্দুতে মহাকর্ষীয় প্রাবল্য $4.342 \mathrm{~N} \mathrm{~kg}^{-1}$.

উত্তর

উদ্দীপক হতে,

বস্তুর ভর, $\mathrm{m}=10 \mathrm{~kg}$

পৃথিবীর ভর, $M=6 \times 10^{24} \mathrm{~kg}$

পৃথিবীর ব্যাসার্ধ, $R=6.4 \times 10^6 \mathrm{~m}$

মহাকর্ষীয় ধ্রুবক, $\mathrm{G}=6.67 \times 10^{-11} \mathrm{Nm}^2 \mathrm{~kg}^{-2}$

∴ B বিন্দুত তথা ভূপৃষ্ঠে অভিকর্ষজ ত্বরণ,

$g=\frac{G M}{R^2}=\frac{6.67 \times 10^{-11} \times 6 \times 10^{24}}{\left(6.4 \times 10^6\right)^2}=9.771 \mathrm{~m} \mathrm{~s}^{-2}$

∴ B বিন্দুতে ওজন, $\mathrm{W}_{\mathrm{B}}=\mathrm{mg}=10 \times 9.771=97.71 \mathrm{~N}$

আবার, C বিন্দুতে অভিকর্ষজ ত্বরণ,

$\mathrm{g}^{\prime}=\frac{\mathrm{GM}}{(\mathrm{R}+\mathrm{h})^2}=\frac{6.67 \times 10^{-11} \times 6 \times 10^{24}}{\left(6.4 \times 10^6+\frac{6.4 \times 10^6}{2}\right)^2}=4.342 \mathrm{~m} \mathrm{~s}^{-2}$

∴ C বিন্দুতে ওজন, $\mathrm{W}_{\mathrm{C}}=\mathrm{mg}^{\prime}=10 \times 4.342=43.42 \mathrm{~N}$

যেহেতু, $\mathrm{W}_{\mathrm{B}} \neq \mathrm{W}_{\mathrm{C}}$

সুতরাং, B ও C বিন্দুতে 10 kg ভরের একটি বস্তুর ওজন সমান নয়।

৬. উদ্দীপক

একই দৈর্ঘ্যের তিনটি তারের ব্যাস যথাক্রমে 3 mm, 4 mm এবং 5 mm। তার তিনটির প্রত্যেকটিতে $6 \times 10^3 \mathrm{~N}$ বল প্রয়োগ করায় এদের দৈর্ঘ্য যথাক্রমে 4%, 2% এবং 1% বৃদ্ধি পেল।
উত্তর হুকের সূত্রটি হলো- স্থিতিস্থাপক সীমার মধ্যে বস্তুর উপর প্রযুক্ত পীড়ন এর বিকৃতির সমানুপাতিক।
উত্তর তরল ও গ্যাস স্থির অবস্থায় স্থায়ী শিয়ার পীড়ন ধরে রাখতে পারে না; সামান্য শিয়ার বলেও সময়ের সঙ্গে প্রবাহিত হয়। তাই তাদের স্থিতিসাম্যের শিয়ার বা দৃঢ়তার গুণাঙ্ক শূন্য ধরা হয়।\n\nপ্রবাহের সময় সান্দ্রতার কারণে শিয়ার পীড়ন থাকতে পারে; সেটি বিকৃতির স্থায়ী মানের পরিবর্তে বিকৃতির হারের সঙ্গে সম্পর্কিত। তাই সান্দ্র প্রতিরোধকে কঠিনের স্থিতিস্থাপক দৃঢ়তার গুণাঙ্কের সঙ্গে এক করা যায় না।
উত্তর

উদ্দীপক হতে,

১ম তারের ব্যাসার্ধ, $\mathrm{r}=\frac{3}{2} \mathrm{~mm}=1.5 \times 10^{-3} \mathrm{~m}$

প্রযুক্ত বল, $\mathrm{F}=6 \times 10^3 \mathrm{~N}$

বিকৃতি $=4 \%=0.04$

তারের প্রস্থচ্ছেদের ক্ষেত্রফল,

$\begin{aligned} A & =\pi r^2 \\ & =3.1416 \times\left(1.5 \times 10^{-3}\right)^2 \\ & =7.07 \times 10^{-6} \mathrm{~m}^2\end{aligned}$

পীড়ন $=\frac{F}{A}=\frac{6 \times 10^3}{7.07 \times 10^{-6}}=8.5 \times 10^8 \mathrm{Nm}^{-2}$

আমরা জানি,

একক আয়তনে সঞ্চিত শক্তি $=\frac{1}{2}$× পীড়ন × বিকৃতি

$\begin{aligned} & =\frac{1}{2} \times 8.5 \times 10^8 \times 0.04 \\ & =1.7 \times 10^7 \mathrm{Jm}^{-3}\end{aligned}$

অতএব উদ্দীপকের ১ম তারের একক আয়তনে সঞ্চিত শক্তি $1.7 \times 10^7 \mathrm{Jm}^{-3}$

উত্তর

দ্বিতীয় তারের ক্ষেত্রফল $A_2=\pi(2\times10^{-3})^2=1.2566\times10^{-5}\,\mathrm{m^2}$ এবং বিকৃতি $0.02$। তাই $Y_2=F/(A_2\epsilon_2)=2.387\times10^{10}\,\mathrm{Pa}$।

তৃতীয় তারের জন্য $A_3=\pi(2.5\times10^{-3})^2=1.9635\times10^{-5}\,\mathrm{m^2}$ ও বিকৃতি $0.01$; তাই $Y_3=3.056\times10^{10}\,\mathrm{Pa}$।

$Y_3>Y_2$; অর্থাৎ একই পীড়নে তৃতীয় তারের বিকৃতি কম হয়। ইয়ং গুণাঙ্কের বিচারে তৃতীয় তারের স্থিতিস্থাপক দৃঢ়তা বেশি।

৭. উদ্দীপক

একটি সেকেন্ড দোলক ভূ-পৃষ্ঠে সঠিক সময় দেয়। দোলকটিকে এমন একটি উপগ্রহে নিয়ে যাওয়া হয় যার ব্যাসার্ধ পৃথিবীর ব্যাসার্ধের $\frac{1}{4}$ গুণ এবং ভর পৃথিবীর ভরের $\frac{1}{50}$ গুণ। পৃথিবীর ভর $6 \times 10^{24} \mathrm{~kg}$, ব্যাসার্ধ $6.4 \times 10^6 \mathrm{~m}$ এবং অভিকর্ষজ ত্বরণ $9.81 \mathrm{~m} \mathrm{~s}^{-2}$
উত্তর সরল ছন্দিত স্পন্দনের দশা সময়ের সঙ্গে যে হারে পরিবর্তিত হয়, তাকে কৌণিক কম্পাঙ্ক বলে। $\omega=2\pi/T=2\pi f$; এর একক $\mathrm{rad\,s^{-1}}$। এটি কণার বাস্তব গতিপথের কৌণিক দূরত্বের হার বোঝায় না।
উত্তর সরল ছন্দিত গতি হলো এমন গতি যেখানে বস্তু একটি নির্দিষ্ট বিন্দুর দুই পাশে সামনে-পিছনে দুলতে থাকে এবং ত্বরণ সবসময় উক্ত বিন্দুর দিকে থাকে। কিন্তু পৃথিবীর গতি এমন নয়- পৃথিবী একদিকে গিয়ে থামে না বা ফিরে আসে না, বরং চলতে চলতে একই দিকে ঘোরে এবং কখনো গতি থামে না বা দোলায়িত হয় না। তাই পৃথিবীর গতিকে সরল ছন্দিত গতি বলা যায় না।
উত্তর

উদ্দীপক হতে, পৃথিবীর ভর, $\mathrm{M}_{\mathrm{e}}=6 \times 10^{24}$

পৃথিবীর ব্যাসার্ধ, $\mathrm{R}_{\mathrm{e}}=6.4 \times 10^6 \mathrm{~m}$

অভিকর্ষজ ত্বরণ, $g_{\mathrm{e}}=9.81 \mathrm{~m} \mathrm{~s}^{-2}$

উপগ্রহের ভর, $M=\frac{M_e}{50}$

উপগ্রহের ব্যাসার্ধ, $R=\frac{R_e}{4}$

উপগ্রহটির পৃষ্ঠে মাধ্যাকর্ষণজনিত ত্বরণ, g= ?

আমরা জানি,

$\begin{aligned} g=\frac{G M}{R^2} & =\frac{G \times \frac{M_e}{50}}{\left(\frac{R_e}{4}\right)^2}=\frac{16}{50} \times \frac{G M_e}{R_e^2} \\ & =\frac{16}{50} g_e=\frac{16}{50} \times 9.81=3.14 \mathrm{~m} \mathrm{~s}^{-2}\end{aligned}$

অতএব, উপগ্রহটির পৃষ্ঠে মাধ্যাকর্ষণজনিত ত্বরণ $3.14 \mathrm{~m} \mathrm{~s}^{-2}$.

উত্তর

উদ্দীপক হতে,

ভূপৃষ্ঠে দোলনকাল, $\mathrm{T}_e=2 \mathrm{~s}$

অভিকর্ষজ ত্বরণ, $\mathrm{g}_{\mathrm{e}}=9.81 \mathrm{~m} \mathrm{~s}^{-2}$

'গ' হতে, উপগ্রহের মাধ্যাকর্ষণজনিত ত্বরণ, $\mathrm{g}=3.14 \mathrm{~m} \mathrm{~s}^{-2}$

উপগ্রহের পৃষ্ঠে দোলকের দোলনকাল T হলে,

$\frac{\mathrm{T}}{\mathrm{T}_{\mathrm{e}}}=\sqrt{\frac{\mathrm{g}_{\mathrm{e}}}{\mathrm{g}}}$

বা, $\frac{T}{2}=\sqrt{\frac{9.81}{3.14}}$

$\therefore \quad \mathrm{T}=3.54 \mathrm{~s}$

যেহেতু $\mathrm{T}>\mathrm{T}_e$

সুতরাং, দোলকটি পৃথিবী পৃষ্ঠের চেয়ে উপগ্রহের পৃষ্ঠে ধীরে চলবে।

৮. উদ্দীপক

A ও B দুটি পাত্রে দুটি গ্যাস রক্ষিত আছে যাদের আয়তন যথাক্রমে 3V ও 6V এবং মোল সংখ্যা যথাক্রমে 6 mole ও 3 mole। উভয়ের চাপ সমান এবং B এর আণবিক ভর A এর আণবিক ভরের 36 গুণ।
উত্তর গ্যাসের ক্ষেত্রে বয়েলের সূত্রটি হলো- নির্দিষ্ট ভরের গ্যাসের তাপমাত্রা স্থির থাকলে তার আয়তন চাপের ব্যস্তানুপাতে পরিবর্তিত হয়।
উত্তর

পরম আর্দ্রতা হলো প্রতি একক আয়তনের বায়ুতে জলীয় বাষ্পের ভর; সাধারণ একক $\mathrm{g\,m^{-3}}$। আপেক্ষিক আর্দ্রতা হলো একই তাপমাত্রায় প্রকৃত জলীয় বাষ্পচাপ ও সম্পৃক্ত বাষ্পচাপের অনুপাতের শতকরা মান।

ঘাম শুকানো, বাষ্পায়ন ও বায়ু সম্পৃক্ততার কত কাছে আছে তা বিচার করতে আপেক্ষিক আর্দ্রতা অধিক সরাসরি উপযোগী। তবে সব প্রয়োগে একটি রাশি অন্যটির চেয়ে সর্বজনীনভাবে বেশি গুরুত্বপূর্ণ নয়; প্রয়োজন অনুযায়ী পরম আর্দ্রতাও গুরুত্বপূর্ণ।

উত্তর

এখানে,

তাপমাত্রা, $\mathrm{T}=37^{\circ} \mathrm{C}=(37+273) \mathrm{K}=310 \mathrm{~K}$

বোল্টজম্যান ধ্রুবক, $\mathrm{k}=1.38 \times 10^{-23} \mathrm{JK}^{-1}$

আমরা জানি, গ্যাসের অণুপ্রতি গড় গতিশক্তি,

$\begin{aligned} \mathrm{E}=\frac{3}{2} \mathrm{kT} & =\frac{3}{2} \times 1.38 \times 10^{-23} \times 310 \\ & =6.417 \times 10^{-21} \mathrm{~J}\end{aligned}$

অতএব, A পাত্রের গ্যাসটির 37° C তাপমাত্রায় অণুপ্রতি গড় গতিশক্তি $6.417 \times 10^{-21} \mathrm{~J}$.

উত্তর

এখানে, A পাত্রের আয়তন, $V_A=3 V$

B পাত্রের আয়তন, $V_B=6 V$

A পাত্রের গ্যাসের আণবিক ভর $=\mathrm{M}_{\Lambda}$

B পাত্রের গ্যাসের আণবিক ভর $=M_B=36 M_A$

A পাত্রের গ্যাসের মোল সংখ্যা, $\mathrm{n}_{\mathrm{A}}=6 \mathrm{~mol}$

B পাত্রের গ্যাসের মোল সংখ্যা, $\mathrm{n}_{\mathrm{B}}=3 \mathrm{~mol}$

উভয়ের চাপ, $P_1=P_2=P$

∴ A ও B পাত্রের গ্যাসের অণুগুলোর মূল গড় বর্গবেগের অনুপাত,

$\frac{C_{r m s A}}{ \{C\}_{r m s . B}}=\frac{\sqrt{\frac{3 P_1 V_1}{n_A M_A}}}{\sqrt{\frac{3 P_2 V_2}{n_B M_B}}}=\sqrt{\frac{P_1 V_1 n_B M_B}{P_2 V_2 n_A M_A}}$

$=\sqrt{\frac{\mathrm{P} \times 3 \mathrm{~V} \times 3 \times 36 \mathrm{M}_{\mathrm{A}}}{\mathrm{P} \times 6 \mathrm{~V} \times 6 \times \mathrm{M}_{\mathrm{A}}}}=3$

$\therefore \quad \mathrm{C}_{\mathrm{rms} . \mathrm{A}}=3 \times \mathrm{C}_{\mathrm{rms} . \mathrm{B}}$

অতএব, গ্যাসদ্বয়ের অণুগুলোর মূল গড় বর্গবেগ সমান হবে না।