রাজশাহী বিশ্ববিদ্যালয় — পদার্থবিজ্ঞান প্রশ্ন ও সমাধান
রাজশাহী বিশ্ববিদ্যালয় ভর্তি পরীক্ষার পদার্থবিজ্ঞান অংশ থেকে ১৯২টি প্রশ্ন, প্রতিটির সঠিক উত্তর আর পূর্ণ ব্যাখ্যাসহ।
-
৬১
50 kg ওজনবিশিষ্ট একজন ব্যক্তি একই সমতলে (ঘর্ষণহীন) সামনে অবস্থিত 100 kg ভরের একটি পাথরকে অন্য প্রান্তে নেওয়ার জন্য 50 N বল দিয়ে ধাক্কা দেয়। 10 s পরে পাথরটি সম্পর্কে কোন বক্তব্যটি সত্য?
- ক বেগ 5 ms−1 হবে
- খ টানা 10 s ধাক্কা দেওয়া সম্ভব নয়
- গ বেগ 10 ms−1 হবে
- ঘ বেগ 10 cm হবে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) টানা 10 s ধাক্কা দেওয়া সম্ভব নয়
ঘর্ষণহীন তলে ব্যক্তি পাথরকে 50 N বলে ঠেললে প্রতিক্রিয়ায় পাথরও তাকে 50 N বলে পেছনে ঠেলে (তৃতীয় সূত্র)। ঘর্ষণ না থাকায় ব্যক্তিকে জায়গায় ধরে রাখার কোনো বল নেই, তাই সে নিজেই a = 5050 = 1 ms−2 ত্বরণে পিছিয়ে গিয়ে সংস্পর্শ হারায়। ∴ টানা 10 s ধাক্কা দেওয়া সম্ভব নয়। -
৬২
1 N বল 2 kg ভরের ওপর প্রয়োগ করা হলো। আবার 2 N বল 4 kg ভরের ওপর প্রয়োগ করা হলো। ১ম ও ২য় ক্ষেত্রে ত্বরণের অনুপাত কত হবে?
- ক 1:1
- খ 2:1
- গ 4:1
- ঘ 1:2
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 1:1
a = Fm। প্রথম ক্ষেত্রে a1 = 12 = 0.5 ms−2, দ্বিতীয় ক্ষেত্রে a2 = 24 = 0.5 ms−2। ∴ a1 : a2 = 1 : 1। মূল কথা: বল ও ভর দুটোই একই অনুপাতে বাড়লে ত্বরণ অপরিবর্তিত থাকে। -
৬৩
850 kg ভরের একটি গাড়ি সমত্বরণে গতিশীল। গাড়ির উপর ক্রিয়ারত লব্ধিবল নির্ণয় করতে কোন সূত্র প্রয়োগ করতে হবে?
- ক নিউটনের ১ম সূত্র
- খ নিউটনের ২য় সূত্র
- গ নিউটনের ৩য় সূত্র
- ঘ ভরবেগের নিত্যতা সূত্র
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) নিউটনের ২য় সূত্র
লব্ধি বল ও ত্বরণের সম্পর্ক F = ma দেয় নিউটনের দ্বিতীয় সূত্র। প্রথম সূত্র শুধু বলে বল না থাকলে গতির অবস্থা বদলায় না (বলের মান দেয় না), তৃতীয় সূত্র ক্রিয়া-প্রতিক্রিয়ার কথা বলে, আর ভরবেগের নিত্যতা লাগে সংঘর্ষের সমস্যায়। এখানে ভর ও ত্বরণ থেকে বল বের করতে হবে — তাই দ্বিতীয় সূত্র। -
৬৪
দ্রুত ছুটে আসা দুটি গোলককে একই বল প্রয়োগে সমান সময়ে থামিয়ে দেওয়া হলো। ১ম গোলকের ভর ২য়টির দ্বিগুণ হলে, ১মটির বেগ ২য়টির—
- ক অর্ধেক
- খ দ্বিগুণ
- গ এক চতুর্থাংশ
- ঘ তথ্য অসম্পূর্ণ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) অর্ধেক
একই বল সমান সময় ধরে ক্রিয়া করলে ভরবেগের পরিবর্তন (FΔt) দুটোরই সমান। থামাতে হলে mv সমান হতে হবে: m1v1 = m2v2। m1 = 2m2 হলে v1 = v22 — অর্থাৎ ১মটির বেগ ২য়টির অর্ধেক। -
৬৫
3 kg ভরের একটি বন্দুক থেকে 210 g ভরের একটি গুলি 100 ms−1 বেগে বের হলে বন্দুকের পশ্চাৎবেগ কত ms−1?
- ক 0.70
- খ 7.0
- গ 0.63
- ঘ 6.3
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 7.0
ভরবেগ সংরক্ষণ (শুরুতে মোট ভরবেগ শূন্য): Mv = mu ⇒ v = muM = 0.210 × 1003 = 213 = 7.0 ms−1। পশ্চাৎবেগ গুলির বেগের ঠিক বিপরীত দিকে; বন্দুকের ভর যত বেশি, পশ্চাৎবেগ তত কম — এ কারণেই ভারী বন্দুকের ধাক্কা কম লাগে। -
৬৬
4 মেট্রিক টন বালি বোঝাই ট্রাক 19 ms−1 বেগে ধাবমান। ট্রাক থেকে 50 kg ভরের চারটি বালুর বস্তা পড়ে গেল। ট্রাকের বেগের পরিবর্তন কত হবে?
- ক 20 ms−1
- খ 10 ms−1
- গ 2 ms−1
- ঘ 1 ms−1
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 1 ms−1
প্রশ্নটি ট্রাকের ভরবেগ সংরক্ষিত ধরে করা। শুরুতে M = 4000 kg, v = 19 ms−1; 4 × 50 = 200 kg পড়ে যাওয়ার পর ভর 3800 kg। 4000 × 19 = 3800 × v′ ⇒ v′ = 20 ms−1। তাই বেগের পরিবর্তন = 20 − 19 = 1 ms−1। -
৬৭
2 kg ভরের একটি v বেগে গতিশীল বস্তু অপর একটি স্থির বস্তুকে আঘাত করল। সংঘর্ষের পর উভয় বস্তু v4 বেগে গতিশীল থাকলে, প্রথমে স্থির থাকা বস্তুর ভর কত?
- ক 1.2 kg
- খ 8 kg
- গ 6 kg
- ঘ 3 kg
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 6 kg
সংঘর্ষের পর দুই বস্তুই একই বেগ v4-এ চলছে, অর্থাৎ পুরোপুরি অস্থিতিস্থাপক সংঘর্ষ। ভরবেগ সংরক্ষণ: 2 × v + M × 0 = (2 + M) × v4। v কাটাকাটি করে 2 = 2 + M4 ⇒ 8 = 2 + M ⇒ M = 6 kg। মনে রাখো, অস্থিতিস্থাপক সংঘর্ষে গতিশক্তি সংরক্ষিত নয়, তাই শুধু ভরবেগ সমীকরণই লিখতে হবে। -
৬৮
5 মেট্রিক টন ভরের বালু বোঝাই একটি ট্রাক 20 ms−1 বেগে চলন্ত অবস্থায় ট্রাকে ছিদ্র হয়ে প্রতি মিনিটে 20 kg হারে বালু ট্রাক থেকে নিচে পড়তে শুরু করল। ভরবেগ সংরক্ষিত হলে 50 মিনিট পর ট্রাকের বেগ কত হবে?
- ক 20 ms−1
- খ 25 ms−1
- গ 25.5 ms−1
- ঘ কোনোটিই নয়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 25 ms−1
50 মিনিটে ঝরে পড়া বালু = 20 × 50 = 1000 kg, তাই অবশিষ্ট ভর = 5000 − 1000 = 4000 kg। প্রশ্নমতে ভরবেগ সংরক্ষিত: 5000 × 20 = 4000 × v ⇒ v = 25 ms−1। -
৬৯
1200 kg ভরের একটি গাড়ি 20 ms−1 দ্রুতি নিয়ে চলছিল। অতঃপর গাড়িটি 800 kg ভরের একটি স্থির গাড়িকে ধাক্কা দিল। ধাক্কার পর গাড়ি দুটি একত্রিত হয়ে 120 m পিছলিয়ে থেমে গেল। বাধাদানকারী বলের মান কত?
- ক 600 N
- খ 800 N
- গ 1000 N
- ঘ 1200 N
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 1200 N
প্রথমে সংঘর্ষ — ভরবেগ সংরক্ষণ থেকে একত্রে বেগ v = 1200 × 201200 + 800 = 12 ms−1। এরপর 120 m গিয়ে থামে: a = v22s = 144240 = 0.6 ms−2। তাই বাধাদানকারী বল F = 2000 × 0.6 = 1200 N। -
৭০
আমরা যখন সামনের দিকে হাঁটি, তখন মাটির উপর প্রযুক্ত ঘর্ষণ বল কোন দিকে কাজ করে?
- ক সামনে
- খ পেছনে
- গ উপরে
- ঘ নিচে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) সামনে
হাঁটার সময় পা মাটিকে পেছনের দিকে ঠেলে; নিউটনের তৃতীয় সূত্র অনুযায়ী মাটি পায়ের উপর সামনের দিকে সমান ঘর্ষণ বল প্রয়োগ করে — এই সামনের দিকের ঘর্ষণ বলই আমাদের এগিয়ে নেয়। ঘর্ষণ না থাকলে (যেমন মসৃণ বরফে) হাঁটাই যেত না। -
৭১
2 kg ভরের একটি ব্লককে একটি অনুভূমিক তলের উপর দিয়ে কত বল টানলে বস্তুটি সমবেগে চলবে? (গতীয় ঘর্ষণ গুণাঙ্ক = 0.1)
- ক 2.96 N
- খ 0.296 N
- গ 1.96 N
- ঘ 0.196 N
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 1.96 N
সমবেগে চলা মানে ত্বরণ শূন্য, তাই প্রযুক্ত টান ঠিক গতীয় ঘর্ষণ বলের সমান। অনুভূমিক তলে লম্ব প্রতিক্রিয়া N = mg, সুতরাং F = μk N = μk mg = 0.1 × 2 × 9.8 = 1.96 N। ঘর্ষণ গুণাঙ্ক মাত্রাহীন, তাই উত্তরের একক N-ই থাকে। -
৭২
8.6 N বাতাসের বাধা অতিক্রম করে 2 kg ভরের একটি কাঠফল, গাছ থেকে সোজা নিচের দিকে পড়ছে। তাহলে কাঠফলের ত্বরণ কত?
- ক 5.55 ms−1
- খ 5.5 ms−2
- গ 6.5 ms−2
- ঘ 5.6 ms−1
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 5.5 ms−2
কাঠফলের উপর নিচের দিকে ওজন W = mg = 2 × 9.8 = 19.6 N, উপরের দিকে বাতাসের বাধা 8.6 N। লব্ধি বল = 19.6 − 8.6 = 11 N (নিচের দিকে)। তাই a = 112 = 5.5 ms−2। -
৭৩
একই ঘনত্বের দুটি কঠিন গোলকের একটির ব্যাসার্ধ অপরটির দ্বিগুণ হলে, কেন্দ্রগামী অক্ষ বরাবর ঘূর্ণনে তাদের জড়তার ভ্রামকের অনুপাত কত?
- ক 1:2
- খ 1:4
- গ 1:8
- ঘ 1:32
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 1:32
একই ঘনত্ব হওয়ায় M ∝ R3। নিরেট গোলকের I = (25)MR2 ∝ R3 × R2 = R5। R দ্বিগুণ হলে I হয় 25 = 32 গুণ, তাই অনুপাত 1 : 32। -
৭৪
রৈখিক গতির ক্ষেত্রে ভর যে ভূমিকা পালন করে, ঘূর্ণন গতির ক্ষেত্রে সেই ভূমিকা পালন করে কোনটি?
- ক টর্ক
- খ কৌণিক ভরবেগ
- গ কৌণিক বেগ
- ঘ জড়তার ভ্রামক
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) জড়তার ভ্রামক
রৈখিক গতিতে ভর যেমন জড়তার পরিমাপ (F = ma), ঘূর্ণন গতিতে সেই ভূমিকা রাখে জড়তার ভ্রামক I (τ = Iα)। তবে I শুধু ভরের উপর নয়, ভর কীভাবে অক্ষ থেকে ছড়িয়ে আছে তার উপরও নির্ভর করে। -
৭৫
জড়তার ভ্রামকের মাত্রা—
- ক ML−1T−2
- খ ML2
- গ ML−3
- ঘ MT−3
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) ML2
জড়তার ভ্রামক I = Σmr2 = ভর × (অক্ষ থেকে দূরত্ব)2। ∴ [I] = M × L2 = ML2 — সময়ের কোনো ঘাত নেই। SI একক kg m2। এটাই ঘূর্ণন গতিতে ভরের ভূমিকা পালন করে, যেমন τ = Iα সমীকরণে দেখা যায়। -
৭৬
নিজ অক্ষের সাপেক্ষে ঘূর্ণায়মান নিরেট সিলিন্ডারের ক্ষেত্রে জড়তার ভ্রামক কিসের উপর নির্ভরশীল?
- ক ব্যাসার্ধ ও ভর
- খ দৈর্ঘ্য ও ভর
- গ ব্যাসার্ধ ও দৈর্ঘ্য
- ঘ ব্যাসার্ধ, দৈর্ঘ্য ও ভর
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) ব্যাসার্ধ ও ভর
নিজ (জ্যামিতিক) অক্ষের সাপেক্ষে নিরেট সিলিন্ডারের I = ½MR2 — এখানে শুধু ভর M ও ব্যাসার্ধ R আছে, দৈর্ঘ্য নেই। তাই এটি ব্যাসার্ধ ও ভরের উপর নির্ভর করে। -
৭৭
দ্বিগুণ চক্রগতির ব্যাসার্ধের একটি বস্তুর জড়তার ভ্রামক একই রাখতে হলে এর ভর প্রথম বস্তুর তুলনায় কত হবে?
- ক 2
- খ 12
- গ 12
- ঘ 14
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 14
I = MK2 একই রাখতে হলে MK2 ধ্রুবক, অর্থাৎ M ∝ 1K2। K দ্বিগুণ হলে K2 চারগুণ হয়, তাই ভর হতে হবে আগের 14 অংশ। এটাই বোঝায় — অক্ষ থেকে ভর দূরে সরিয়ে দিলে অল্প ভরেই একই ঘূর্ণন-জড়তা পাওয়া যায়। -
৭৮
কোনো অক্ষ সাপেক্ষে একটি বস্তুর জড়তার ভ্রামক 256 kgm2। উক্ত অক্ষ সাপেক্ষে বস্তুর চক্রগতির ব্যাসার্ধ কত? (বস্তুর ওজন = 39.2 N)
- ক 4 m
- খ 8 m
- গ 12 m
- ঘ 16 m
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 8 m
প্রথমে ওজন থেকে ভর বের করো: m = Wg = 39.29.8 = 4 kg। এবার I = mK2 ⇒ 256 = 4 × K2 ⇒ K2 = 64 ⇒ K = 8 m। ফাঁদ: 39.2 N হলো ওজন, ভর নয় — সরাসরি 39.2 বসিয়ে দিলে উত্তর মিলবে না। -
৭৯
একটি বৃত্তাকার চাকায় সমান মানের চারটি বল বিভিন্ন বিন্দুতে প্রয়োগ করা হয়েছে। নিচের কোন ক্ষেত্রে চাকাটি ঘূর্ণন শুরু করবে?
- ক বিপরীতমুখী দুটি সমান বল ব্যাস বরাবর
- খ কেন্দ্র দিয়ে অতিক্রান্ত সমান চারটি বল
- গ সমান মানের একটি বল কেন্দ্র দিয়ে, আরেকটি স্পর্শক বরাবর
- ঘ সমান মানের দুটি বল একই সরলরেখায় কিন্তু বিপরীতমুখী
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) সমান মানের একটি বল কেন্দ্র দিয়ে, আরেকটি স্পর্শক বরাবর
টর্ক τ = rF sinθ। কেন্দ্র দিয়ে যাওয়া বলের ক্ষেত্রে বাহু r = 0, তাই তার টর্ক শূন্য; কিন্তু স্পর্শক বরাবর বলটির টর্ক আছে। ফলে লব্ধি টর্ক অশূন্য হয় এবং চাকা ঘুরতে শুরু করে। বাকি সাজানোগুলোতে টর্ক পরস্পরকে কাটাকাটি করে ফেলে। -
৮০
নিজের ঘূর্ণন অক্ষের সাপেক্ষে দুটি বস্তুর জড়তার ভ্রামক যথাক্রমে 2 ও 1 kgm2। যদি প্রথম বস্তুর ঘূর্ণন গতিশক্তি দ্বিতীয় বস্তুর তুলনায় দ্বিগুণ হয়, তবে তাদের কৌণিক ভরবেগের অনুপাত কত?
- ক 1:2
- খ 1:2
- গ 2:1
- ঘ 2:1
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 2:1
ঘূর্ণন গতিশক্তি K = ½Iω2 আর কৌণিক ভরবেগ L = Iω; দুটো মিলিয়ে K = L22I ⇒ L = 2IK। দেওয়া আছে I1 = 2, I2 = 1 এবং K1 = 2K2। ∴ L1L2 = 2 × 2 × 2K22 × 1 × K2 = 8K22K2 = 4 = 2। ∴ অনুপাত 2 : 1।
রাজশাহী বিশ্ববিদ্যালয় ধাঁচে পরীক্ষা দাও
এই প্রতিষ্ঠানের প্রশ্ন দিয়েই এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।