মহাকর্ষ ও অভিকর্ষ — বহুনির্বাচনি প্রশ্ন ও সমাধান
HSC পদার্থবিজ্ঞান ১ম পত্রের ৬ষ্ঠ অধ্যায়। এখানে ৬৮৪টি প্রশ্ন আছে — বোর্ড, ঢাবি, বুয়েট আর মেডিকেল ভর্তি পরীক্ষা থেকে বাছাই করা, প্রতিটার নিচে পূর্ণ ব্যাখ্যা দেওয়া। উত্তর দেখার আগে নিজে একবার চেষ্টা করে নিও।
-
৪৪১
50 kg ভরের বস্তুর ভর পৃষ্ঠ হতে ব্যাসার্ধের অর্ধেক উচ্চতায় কত হবে?
- ক 100 kg
- খ 25 kg
- গ 12.5 kg
- ঘ 50 kg
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 50 kg
এখানে, m = 50 kg, h = R2
ভর বস্তুর নিজস্ব ধর্ম; উচ্চতা বা অবস্থান বদলালেও ভর বদলায় না, বদলায় কেবল ওজন W = mg′।
g′ = gR2(R + R2)2 = 4g9, তাই ওজন 49 গুণ হলেও ভর 50 kg-ই থাকে। -
৪৪২
পৃথিবীর মুক্তিবেগ কত?
- ক 11.2 km s−1
- খ 1.4 km s−1
- গ 11.6 km s−1
- ঘ 118 km s−1
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 11.2 km s−1
এখানে, g = 9.8 ms−2, R = 6.4 × 106 m
ve = 2gR = 2 × 9.8 × 6.4 × 106 = 11200 ms−1 = 11.2 kms−1
চাঁদের মুক্তিবেগ 2.38 kms−1, কৃত্রিম উপগ্রহের কক্ষীয় বেগ vo = gR = 7.9 kms−1 -
৪৪৩
1 kg ভরের দুটি বস্তুকে 1 মিটার দূরত্বের ব্যবধানে স্থাপন করলে এদের মধ্যবর্তী আকর্ষণ বল হবে-
- ক 6.673×10−11 N
- খ 6.673×10 N
- গ 6.673×10 N
- ঘ 6.673×10 N
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 6.673×10−11 N
এখানে, m1 = m2 = 1 kg, r = 1 m, G = 6.673×10−11 N m2 kg−2
F = Gm1m2r2 = 6.673×10−11 × 1 × 112 = 6.673×10−11 N
অর্থাৎ এই বলের সাংখ্যিক মানই মহাকর্ষীয় ধ্রুবক G-এর মান। -
৪৪৪
একক ভরের দুটি বস্তু একক দূরত্বে যে বল দ্বারা পরস্পরকে আকর্ষণ করে সেটি হলো-
- ক প্ল্যাঙ্কের ধ্রুবক
- খ মহাকর্ষীয় ধ্রুবক
- গ অভিকর্ষজ ত্বরণ
- ঘ একক বল
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) মহাকর্ষীয় ধ্রুবক
একক ভরের (1 kg) দুটি বস্তু একক দূরত্বে (1 m) থেকে যে বলে পরস্পরকে আকর্ষণ করে তা-ই মহাকর্ষীয় ধ্রুবক G।
F = Gm1m2r2, m1 = m2 = 1 kg ও r = 1 m বসিয়ে F = G = 6.673 × 10−11 N
একক N m2 kg−2, মাত্রা M−1L3T−2; G সার্বজনীন ধ্রুবক, স্থান, কাল বা মাধ্যমভেদে বদলায় না।
অন্যদিকে অভিকর্ষজ ত্বরণ g = GMR2 স্থানভেদে পরিবর্তিত হয়। -
৪৪৫
ভূপৃষ্ঠ হতে 1000 কিলোমিটার উঁচুতে অভিকর্ষজ ত্বরণের মান কত?
- ক 8.1 m s−2
- খ 3.8 m s−2
- গ 7.33 m s−2
- ঘ 9.8 m s−2
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 7.33 m s−2
এখানে, g = 9.8 m s−2, R = 6400 km, h = 1000 km
g′ = gR2(R + h)2 = 9.8 × 6400274002 = 9.8 × 0.748 ≈ 7.33 m s−2
h ≪ R নয়, তাই g′ = g(1 − 2hR) আসন্ন সূত্র দিলে ভুল মান (≈ 6.74 m s−2) আসে।
শর্টকাট: g′g = (RR + h)2 = (6474)2, সরাসরি অনুপাতে হিসাব। -
৪৪৬
50 কেজি বস্তুর ওজন কত উচ্চতায় অর্ধেক হবে?
- ক 2650 km
- খ 1600 km
- গ 3200 km
- ঘ 6400 km
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 2650 km
এখানে, R = 6400 km, gh = g2
gh = g R2(R + h)2 ⇒ R2(R + h)2 = 12 ⇒ R + h = 2 R
h = R(2 − 1) = 6400 × 0.4142 = 2651 km ≈ 2650 km
ভর 50 kg অপরিবর্তিত থাকে, শুধু g কমায় ওজন কমে।
শর্টকাট: ওজন n ভাগের এক ভাগ হলে h = (n − 1)R; অর্ধেকে h ≈ 0.414R। -
৪৪৭
পৃথিবীর মুক্তিবেগ কত?
- ক 11.2 miles−1
- খ 2500 mile s−1
- গ 11.2 km s−1
- ঘ 2500 km
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 11.2 km s−1
এখানে, G = 6.673 × 10−11 Nm2kg−2, M = 5.98 × 1024 kg, R = 6.4 × 106 m
ve = 2GMR = 2 × 6.673 × 10−11 × 5.98 × 10246.4 × 106 ≈ 11.2 × 103 ms−1 = 11.2 kms−1
আবার ve = 2gR; মুক্তিবেগ বস্তুর ভরের উপর নির্ভর করে না। -
৪৪৮
আকর্ষণ বলের সাথে দূরত্বের সম্পর্ক কি?
- ক সমানুপাতিক
- খ বর্গের ব্যস্তানুপাতিক
- গ ব্যস্তানুপাতিক
- ঘ বর্গের সমানুপাতিক
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) বর্গের ব্যস্তানুপাতিক
মহাকর্ষ বল F = Gm1m2r2 এবং কুলম্ব বল F = kq1q2r2, দুটিই দূরত্বের বর্গের ব্যস্তানুপাতিক, F ∝ 1r2।
দূরত্ব দ্বিগুণ হলে বল এক-চতুর্থাংশ, তিনগুণ হলে এক-নবমাংশ হয়।
G = 6.673 × 10−11 N m2 kg−2, মহাকর্ষ বল সর্বদা আকর্ষণধর্মী ও মাধ্যম নিরপেক্ষ। -
৪৪৯
পৃথিবী পৃষ্ঠে বিভব শক্তির মান কত?
- ক ধনাত্মক
- খ ঋণাত্মক
- গ শূন্য
- ঘ অসীম
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) ঋণাত্মক
মহাকর্ষীয় বিভব শক্তি Ep = −GMmr, অসীম দূরত্বকে শূন্য ধরা হয় বলে সসীম দূরত্বে এর মান সর্বদা ঋণাত্মক; পৃথিবীপৃষ্ঠে r = R, তাই Ep = −GMmR অর্থাৎ ঋণাত্মক।
মহাকর্ষীয় বিভব V = −GMr, একক Jkg−1; পৃষ্ঠে V = −GMR
পৃষ্ঠ থেকে সামান্য উচ্চতায় বিভব শক্তির পরিবর্তন mgh, যেখানে পৃষ্ঠকে প্রসঙ্গ তল ধরা হয়। -
৪৫০
নিচের কোন কণাটি মহাকর্ষ বল (Gravity) দ্বারা সবচেয়ে বেশি প্রভাবিত হয়?
- ক প্রোটন
- খ নিউট্রন
- গ ইলেকট্রন
- ঘ ফোটন
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) নিউট্রন
মহাকর্ষ বল F = Gm1m2r2, অর্থাৎ ভর যত বেশি বল তত বেশি। দেওয়া কণাগুলোর মধ্যে নিউট্রনের ভরই সর্বাধিক।
নিউট্রন 1.675 × 10−27 kg, প্রোটন 1.673 × 10−27 kg, ইলেকট্রন 9.11 × 10−31 kg, আর ফোটনের নিশ্চল ভর শূন্য।
তাই নিউট্রন মহাকর্ষ বল দ্বারা সবচেয়ে বেশি প্রভাবিত হয়।
নিউট্রন আধানহীন বলে তড়িৎচুম্বকীয় বল এর উপর সরাসরি ক্রিয়া করে না। -
৪৫১
একটি বস্তুর ভর 75 কেজি। চাঁদে বস্তুটির ভর কত হবে?
- ক 70 kg
- খ 280 kg
- গ 14 kg
- ঘ 75 kg
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 75 kg
ভর বস্তুর নিজস্ব ও ধ্রুব ধর্ম, স্থান পরিবর্তনে বদলায় না, তাই চাঁদেও ভর 75 kg থাকবে।
ওজন W = mg স্থানভেদে বদলায়; চাঁদে g প্রায় পৃথিবীর 16, তাই ওজন হবে প্রায় 75 × 9.86 = 122.5 N
ভরের একক kg (স্কেলার), ওজনের একক N (ভেক্টর)। -
৪৫২
যদি সূর্য থেকে পৃথিবীর গড় দূরত্ব হ্রাস পায় তবে বছরের দৈর্ঘ্য-
- ক হ্রাস পাবে
- খ অসীম হবে
- গ বৃদ্ধি পাবে
- ঘ স্থির থাকবে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) হ্রাস পাবে
কেপলারের তৃতীয় সূত্র অনুযায়ী T2 ∝ r3, অর্থাৎ T = 2πr3GM
গড় দূরত্ব r কমলে T কমবে, তাই বছরের দৈর্ঘ্য হ্রাস পাবে।
কাছের গ্রহ বুধের পর্যায়কাল 88 দিন, দূরের গ্রহ নেপচুনের প্রায় 165 বছর, এটিই এই সূত্রের প্রমাণ। -
৪৫৩
“প্রতিটি গ্রহই সূর্যকে একটি ফোকাসে (Focus) রেখে উপবৃত্তাকার পথে ঘুরে”— এই সূত্রটি কোন বিজ্ঞানীর?
- ক জর্জ লেমাইত্র
- খ জোহান কেপলার
- গ এডউইন হাবল
- ঘ গ্যালিলিও
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) জোহান কেপলার
কেপলারের প্রথম সূত্র (উপবৃত্তের সূত্র): প্রতিটি গ্রহ সূর্যকে একটি ফোকাসে রেখে উপবৃত্তাকার কক্ষপথে ঘোরে।
দ্বিতীয় সূত্র (ক্ষেত্রফলের সূত্র): গ্রহ ও সূর্যের সংযোজক রেখা সমান সময়ে সমান ক্ষেত্রফল অতিক্রম করে।
তৃতীয় সূত্র (হারমোনিক সূত্র): T2 ∝ r3
হাবল মহাবিশ্বের প্রসারণ, লেমাইত্র বিগ ব্যাং তত্ত্ব এবং গ্যালিলিও পড়ন্ত বস্তুর সূত্রের জন্য পরিচিত। -
৪৫৪
কোন অক্ষাংশে (φ) g এর মান সর্বাধিক?
- ক 90°
- খ 180°
- গ 0°
- ঘ 45°
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 90°
অক্ষাংশ φ-তে gφ = g0 − ω2R cos2φ; φ = 90° (মেরু) হলে cos φ = 0, তাই g সর্বাধিক।
বিষুবরেখায় φ = 0°, cos φ = 1, g সর্বনিম্ন; অক্ষাংশের মান 0° থেকে 90° পর্যন্ত, 180° অক্ষাংশ হয় না।
মেরুতে g ≈ 9.83 m s−2, বিষুবরেখায় g ≈ 9.78 m s−2, 45° অক্ষাংশে আদর্শ মান 9.80665 m s−2।
মেরুতে ব্যাসার্ধ কম এবং আবর্তনের প্রভাব শূন্য, দুটোই g বাড়ায়। -
৪৫৫
মহাকর্ষীয় ধ্রুবকের মান কত?
- ক 6.67×1011 N m2 kg−2
- খ 4.67×10−11 N m2 kg−2
- গ 6.67×10−11 N m2 kg−2
- ঘ 6.67×10−13 N m2 kg−2
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 6.67×10−11 N m2 kg−2
মহাকর্ষীয় ধ্রুবক G = 6.673 × 10−11 N m2 kg−2
F = Gm1m2d2, এখান থেকে G-এর মাত্রা M−1L3T−2
G সার্বজনীন ধ্রুবক, স্থান, কাল, মাধ্যম বা বস্তুর প্রকৃতির উপর নির্ভর করে না।
সংজ্ঞা: 1 kg ভরের দুটি বস্তু 1 m দূরত্বে থাকলে তাদের মধ্যকার আকর্ষণ বলই G। -
৪৫৬
চাঁদ পৃথিবীকে কতদিনে একবার প্রদক্ষিণ করে?
- ক 27
- খ 29
- গ 30
- ঘ 28
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 27
চাঁদ পৃথিবীকে একবার প্রদক্ষিণ করতে সময় নেয় প্রায় 27.3 দিন (নাক্ষত্রিক মাস) ≈ 27 দিন।
চাঁদের আবর্তনকাল ও পর্যায়কাল সমান বলে পৃথিবী থেকে চাঁদের একই পিঠ দেখা যায়।
পৃথিবীর চারদিকে চাঁদের কক্ষপথ কেপলারের সূত্র মেনে চলে: T2 ∝ r3
চাঁদের গড় দূরত্ব প্রায় 3.84 × 108 m। -
৪৫৭
পৃথিবী পৃষ্ঠ থেকে কোনো বস্তুর মুক্তি বেগ কত?
- ক 11.7 km s−1
- খ 13 km s−1
- গ 10 km s−1
- ঘ None
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) None
এখানে, G = 6.67 × 10−11 N m2 kg−2, M = 5.98 × 1024 kg, R = 6.4 × 106 m
ve = 2GMR = 2gR = 11.2 km s−1
প্রদত্ত 11.7, 13 বা 10 km s−1, কোনোটিই 11.2 নয়, তাই None সঠিক। -
৪৫৮
বিষুবীয় ও মেরু অঞ্চলের ব্যাসার্ধের পার্থক্য কত?
- ক 11 km
- খ 22 km
- গ 44 km
- ঘ 33 km
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 22 km
পৃথিবী পুরো গোলক নয়, মেরু অঞ্চলে কিছুটা চাপা (চাপা উপগোলক)।
বিষুবীয় ব্যাসার্ধ ≈ 6378 km, মেরু ব্যাসার্ধ ≈ 6357 km
পার্থক্য = 6378 − 6357 ≈ 21 km, অপশনগুলোর মধ্যে নিকটতম 22 km।
মেরুতে R কম বলে g = GMR2 অনুযায়ী g মেরুতে সর্বোচ্চ (≈ 9.83 m s−2), বিষুবে সর্বনিম্ন (≈ 9.78 m s−2); আবর্তনের প্রভাবও বিষুবে g কমায়। -
৪৫৯
"গ্রহগুলির গতিপথ উপবৃত্তাকার" তত্ত্বটি কে আবিষ্কার করেছেন?
- ক কেপলার
- খ টলেমি
- গ পিথাগোরাস
- ঘ গ্যালিলিও
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) কেপলার
কেপলারের গ্রহীয় গতির তিন সূত্র (1609–1619, টাইকো ব্রাহের পর্যবেক্ষণ থেকে):
1) কক্ষপথ সূত্র: প্রতিটি গ্রহ সূর্যকে একটি নাভিতে রেখে উপবৃত্তাকার পথে ঘোরে; 2) ক্ষেত্রফল সূত্র: সূর্য-গ্রহ সংযোজক রেখা সমান সময়ে সমান ক্ষেত্রফল অতিক্রম করে (কৌণিক ভরবেগ সংরক্ষণ); 3) পর্যায়কাল সূত্র: T2 ∝ a3।
টলেমি: পৃথিবীকেন্দ্রিক মডেল; কোপার্নিকাস: সূর্যকেন্দ্রিক বৃত্তাকার কক্ষপথ; গ্যালিলিও: দূরবীন দিয়ে বৃহস্পতির উপগ্রহ পর্যবেক্ষণ; নিউটন: কেপলারের সূত্র থেকে মহাকর্ষ সূত্র প্রতিষ্ঠা। -
৪৬০
দুটি বস্তুর মধ্যকার দূরত্ব অর্ধেক করলে মহাকর্ষ বলের মান-
- ক দ্বিগুণ বাড়ে
- খ চারগুণ বাড়ে
- গ দ্বিগুণ কমে
- ঘ চারগুণ কমে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) চারগুণ বাড়ে
এখানে, F = Gm1m2r2, নতুন দূরত্ব r′ = r2
F′ = (Gm1m2(r2)2) = 4(Gm1m2r2) = 4F, চারগুণ বাড়ে
মহাকর্ষ বল দূরত্বের বর্গের ব্যস্তানুপাতিক (F ∝ 1r2); দূরত্ব দ্বিগুণ হলে বল এক-চতুর্থাংশ হয়, G = 6.673 × 10−11 N m2 kg−2।
মহাকর্ষ ও অভিকর্ষ নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।