r দৈর্ঘ্যের একটি সুতায় বাঁধা একটি বস্তুকে সর্বনিম্ন বিন্দুতে 3gr বেগ দিয়ে উলম্ব বৃত্তে ছাড়া হলো। সুতাটি কোন অবস্থানে গিয়ে ঢিলা হয়ে যাবে?
- ক ঠিক অনুভূমিক অবস্থানে
- খ উলম্ব ঊর্ধ্বমুখী দিকের সাথে cos−1(1 ÷ 3) কোণে
- গ ঠিক সর্বোচ্চ বিন্দুতে
- ঘ সুতা কখনোই ঢিলা হবে না
সঠিক উত্তর
খ) উলম্ব ঊর্ধ্বমুখী দিকের সাথে cos−1(1 ÷ 3) কোণে
ব্যাখ্যা
কেন্দ্র থেকে ঊর্ধ্বমুখী উলম্বের সাথে α কোণে বস্তুটি আছে ধরি। তখন সর্বনিম্ন বিন্দু থেকে উচ্চতা h = r + r cos α
শক্তির সংরক্ষণ:
v2 = 3gr − 2g(r + r cos α) = gr(1 − 2 cos α)
ঐ বিন্দুতে ব্যাসার্ধ বরাবর: T + mg cos α = mv2r
সুতা ঢিলা হওয়ার মুহূর্তে T = 0:
g cos α = g(1 − 2 cos α) ⟹ 3 cos α = 1 ⟹ cos α = 13
α = cos−1(1 ÷ 3) ≈ 70.5° — অর্থাৎ অনুভূমিকের উপরে, কিন্তু সর্বোচ্চ বিন্দুর নিচে।
যাচাই: 3gr < 5gr তাই পূর্ণ ঘূর্ণন সম্ভব নয় ✔ আবার 3gr ঠিক ততটুকু যাতে অনুভূমিক পর্যন্ত পৌঁছানো যায়, তাই সুতা অনুভূমিকের উপরেই ঢিলা হবে ✔
এরপর বস্তুটি প্রাসের মতো মুক্তভাবে উড়ে যাবে।
শক্তির সংরক্ষণ:
v2 = 3gr − 2g(r + r cos α) = gr(1 − 2 cos α)
ঐ বিন্দুতে ব্যাসার্ধ বরাবর: T + mg cos α = mv2r
সুতা ঢিলা হওয়ার মুহূর্তে T = 0:
g cos α = g(1 − 2 cos α) ⟹ 3 cos α = 1 ⟹ cos α = 13
α = cos−1(1 ÷ 3) ≈ 70.5° — অর্থাৎ অনুভূমিকের উপরে, কিন্তু সর্বোচ্চ বিন্দুর নিচে।
যাচাই: 3gr < 5gr তাই পূর্ণ ঘূর্ণন সম্ভব নয় ✔ আবার 3gr ঠিক ততটুকু যাতে অনুভূমিক পর্যন্ত পৌঁছানো যায়, তাই সুতা অনুভূমিকের উপরেই ঢিলা হবে ✔
এরপর বস্তুটি প্রাসের মতো মুক্তভাবে উড়ে যাবে।
এরকম আরও প্রশ্ন নিয়ে পরীক্ষা দাও
নিউটনীয় বলবিদ্যা অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে নিজের এক্সাম বানাও — সময় ধরে, ফল সাথে সাথে।
নিউটনীয় বলবিদ্যা অধ্যায়ের আরও প্রশ্ন
একটি সরু সুষম দণ্ডের দৈর্ঘ্য 2m এবং ভর 12 kg। এর মধ্যবিন্দু দি…ভরবেগের পরিবর্তন শূন্য হয় কখন?3 ms−1 বেগে 2 kg ভরের একটি বস্তু 0.5 kg ভরের অন্য একটি স্থির ব…একটি চাকার ভর 10 kg এবং চক্রগতির ব্যাসার্ধ 0.5 m। টর্ক প্রয়োগ …মসৃণ ৩০° আনত তলে বস্তুর ত্বরণ কত? (g = 10 ms−2)m1 ও m2 ভরের দুইটি স্থির বস্তুর ওপর সমান বল সমান সময় ধরে প্রয…একই ভর ও ব্যাসার্ধের একটি নিরেট গোলক ও একটি বলয় একই ঢালের একই…স্থিতিস্থাপক গুণাঙ্কের একক কী?