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।
-
৫০১
নিচের কোনটি সত্য নয়?
- ক পৃথিবীর বার্ষিক গতির জন্য g-এর মানের পরিবর্তন হয়
- খ পৃথিবীর আহ্নিক গতির জন্য g-এর মানের পরিবর্তন হয়
- গ অক্ষাংশ পরিবর্তনে g-এর মানের পরিবর্তন হয়
- ঘ উচ্চতার কারণে g-এর মানের পরিবর্তন হয়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) পৃথিবীর বার্ষিক গতির জন্য g-এর মানের পরিবর্তন হয়
পৃথিবীর বার্ষিক গতি (সূর্যের চারদিকে প্রদক্ষিণ) g-এর মানে কোনো পরিবর্তন ঘটায় না, কারণ পৃথিবীর সব বিন্দু একইভাবে সূর্যের চারদিকে ঘোরে।
আহ্নিক গতির (নিজ অক্ষে ঘূর্ণন) জন্য gλ = g − ω2R cos2λ; বিষুবরেখায় g সর্বনিম্ন, মেরুতে সর্বোচ্চ।
অক্ষাংশ বাড়লে g বাড়ে; পৃথিবীর আকৃতি কমলালেবুর মতো হওয়ায় মেরুতে ব্যাসার্ধ কম, তাই g বেশি।
উচ্চতায় gh = g(RR + h)2 এবং গভীরতায় gd = g(1 − dR), উভয় ক্ষেত্রে g কমে। -
৫০২
পৃথিবীর ব্যাসার্ধ 'R' এবং পৃথিবীতে অভিকর্ষজ ত্বরণ 'g'। পৃথিবীপৃষ্ঠ হতে 'h' উচ্চতায় অভিকর্ষজ ত্বরণ কত?
- ক g(R − h)R
- খ gR2(R + h)2
- গ gRR + h
- ঘ g(R − h)2R2
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) gR2(R + h)2
পৃথিবী পৃষ্ঠে g = GMR2 এবং h উচ্চতায় gh = GM(R + h)2।
ভাগ করে ghg = R2(R + h)2, তাই gh = gR2(R + h)2।
h ≪ R হলে gh ≈ g(1 − 2hR)।
g(R − h)R = g(1 − hR) হলো h গভীরতায় g-এর রাশি। -
৫০৩
R পৃথিবীর ব্যাসার্ধ হলে ভূপৃষ্ঠ হতে কত উচ্চতায় g-এর মান শূন্য হবে?
- ক R
- খ 2R
- গ R2
- ঘ 4R
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) R
এখানে, গভীরতা d = R (পৃথিবীর কেন্দ্র)
আমরা জানি, gd = g(1 − dR)
∴ gd = g(1 − RR) = 0
অর্থাৎ ভূপৃষ্ঠ থেকে R গভীরতায় (কেন্দ্রে) g শূন্য হয়; উচ্চতায় gh = gR2(R + h)2 কোনো সসীম h-এর জন্য শূন্য হয় না, কেবল অসীম দূরত্বে শূন্যের দিকে যায়। -
৫০৪
পৃথিবীর পৃষ্ঠে ও চাঁদের পৃষ্ঠে অভিকর্ষীয় ত্বরণের অনুপাত কত হবে?
- ক 81:4
- খ 81:6
- গ 81:10
- ঘ 81:16
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 81:16
এখানে, পৃথিবীর ভর Me = 81Mm, পৃথিবীর ব্যাসার্ধ Re = 4Rm (পাঠ্যবইয়ের প্রচলিত অনুপাত)
আমরা জানি, g = GMR2, অর্থাৎ gegm = (MeMm) × (RmRe)2
∴ gegm = 81 × (14)2 = 8116
অর্থাৎ ge : gm = 81 : 16 ≈ 5 : 1; চাঁদে g প্রায় 1.6 ms−2। -
৫০৫
পৃথিবীতে মুক্তিবেগের মান কত?
- ক 11.2 ms−1
- খ 1120 ms−1
- গ 11.2 kms−1
- ঘ 112 kms−1
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 11.2 kms−1
এখানে, g = 9.8 ms−2, R = 6.4 × 106 m
আমরা জানি, ve = 2gR
∴ ve = 2 × 9.8 × 6.4 × 106 = 11200 ms−1 = 11.2 kms−1
মুক্তিবেগ বস্তুর ভরের ওপর নির্ভর করে না; চাঁদে মুক্তিবেগ প্রায় 2.38 kms−1। -
৫০৬
পৃথিবীর ঘনত্ব ρ =?
- ক 5.5 × 10−2 kgm−3
- খ 5.5 × 10−3 kgm−3
- গ 5.5 × 103 kgm−3
- ঘ 5.5 × 104 kgm−3
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 5.5 × 103 kgm−3
এখানে, g = 9.8 ms−2, G = 6.673 × 10−11 Nm2kg−2, R = 6.4 × 106 m
আমরা জানি, g = GMR2 = (43)πGRρ, অর্থাৎ ρ = 3g4πGR
∴ ρ = 3 × 9.84 × 3.1416 × 6.673 × 10−11 × 6.4 × 106 ≈ 5.48 × 103 kgm−3 ≈ 5.5 × 103 kgm−3
পৃথিবীর গড় ঘনত্ব পানির ঘনত্বের (103 kgm−3) প্রায় 5.5 গুণ। -
৫০৭
পৃথিবীপৃষ্ঠে (ge = 9.8 ms−2) একটি দোলক ঘড়ি সঠিক সময় দেয়। ঘড়িটি চন্দ্রপৃষ্ঠে (gm = 1.6 ms−2) নেওয়া হলে, পৃথিবীপৃষ্ঠের 1 h সময় চন্দ্রপৃষ্ঠে হবে—
- ক 9.81.6 h
- খ 1.69.8 h
- গ 9.81.6 h
- ঘ 1.69.8 h
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 1.69.8 h
এখানে, ge = 9.8 ms−2, gm = 1.6 ms−2, প্রকৃত সময় t = 1 h
আমরা জানি, T = 2πLg, অর্থাৎ T ∝ 1g; ঘড়ির পাঠ দোলনসংখ্যার সমানুপাতিক, তাই পাঠ ∝ 1T ∝ g
∴ চাঁদে ঘড়ির পাঠ tm = t × gmge = 1.69.8 h ≈ 0.40 h
চাঁদে দোলনকাল 9.81.6 ≈ 2.47 গুণ বড়, তাই ঘড়িটি ধীরে চলে; ঘড়ির 1 h পূর্ণ হতে প্রকৃত সময় লাগে প্রায় 2.47 h। -
৫০৮
ভূপৃষ্ঠের 200 km ঊর্ধ্বে অভিকর্ষজ ত্বরণ কত? (R = 6400 km এবং g = 9.8 ms−2)
- ক 9.19 ms−2
- খ 8.85 ms−2
- গ 6.92 ms−2
- ঘ 9.55 ms−2
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 9.19 ms−2
এখানে, h = 200 km, R = 6400 km, g = 9.8 ms−2
আমরা জানি, h ≪ R হলে gh = g(1 − 2hR)
∴ gh = 9.8 × (1 − 2 × 2006400) = 9.8 × 0.9375 ≈ 9.19 ms−2
সূক্ষ্ম সূত্র gh = g(RR + h)2 ব্যবহার করলে gh = 9.8 × (64006600)2 ≈ 9.22 ms−2, যা এর খুব কাছাকাছি। -
৫০৯
মঙ্গলগ্রহের ব্যাস 6000 km এবং এর পৃষ্ঠে g-এর মান 3.8 ms−2 হলে ওই গ্রহের পৃষ্ঠ হতে একটি বস্তুর মুক্তিবেগ কত?
- ক 11.2 kms−1
- খ 9.7 kms−1
- গ 3.85 kms−1
- ঘ 4.77 kms−1
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 4.77 kms−1
এখানে, ব্যাস = 6000 km, তাই R = 3000 km = 3 × 106 m, g = 3.8 ms−2
আমরা জানি, ve = 2gR
∴ ve = 2 × 3.8 × 3 × 106 = 2.28 × 107 ≈ 4775 ms−1 ≈ 4.77 kms−1
এখানে ব্যাসকে অর্ধেক করে ব্যাসার্ধ নিতে হয়; পৃথিবীর মুক্তিবেগ 11.2 kms−1। -
৫১০
মুক্তিবেগ—
i. বস্তুর ভরের ওপর নির্ভর করে
ii. এর মান পৃথিবী পৃষ্ঠে 11.2 kms−1
iii. অভিকর্ষজ ত্বরণের ওপর নির্ভর করে
নিচের কোনটি সঠিক?- ক i ও ii
- খ i ও iii
- গ ii ও iii
- ঘ i, ii ও iii
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) ii ও iii
i ভুল: ve = 2GMR = 2gR; এতে নিক্ষিপ্ত বস্তুর ভর m নেই, তাই মুক্তিবেগ বস্তুর ভরের ওপর নির্ভর করে না।
ii সঠিক: পৃথিবী পৃষ্ঠে ve = 2 × 9.8 × 6.4 × 106 ≈ 11.2 kms−1।
iii সঠিক: ve = 2gR, তাই মুক্তিবেগ গ্রহের অভিকর্ষজ ত্বরণ ও ব্যাসার্ধের ওপর নির্ভর করে।
মুক্তিবেগ নিক্ষেপের দিকের ওপরও নির্ভর করে না। -
৫১১
একটি ভূ-স্থির উপগ্রহের আবর্তনকাল কত?
- ক 12 ঘণ্টা
- খ 24 ঘণ্টা
- গ 1 মাস
- ঘ 12 মাস
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 24 ঘণ্টা
ভূ-স্থির উপগ্রহের আবর্তনকাল পৃথিবীর আহ্নিক গতির পর্যায়কালের সমান, অর্থাৎ 24 ঘণ্টা (প্রকৃতপক্ষে একটি নাক্ষত্র দিন ≈ 23 ঘণ্টা 56 মিনিট)।
এটি বিষুবরেখার ওপরে পশ্চিম থেকে পূর্বে (পৃথিবীর ঘূর্ণনের দিকে) ঘোরে, তাই পৃথিবী থেকে স্থির মনে হয়।
এর উচ্চতা ভূপৃষ্ঠ থেকে প্রায় 36000 km এবং কক্ষীয় বেগ প্রায় 3.1 kms−1।
চাঁদের আবর্তনকাল প্রায় 27.3 দিন এবং পৃথিবীর বার্ষিক গতির পর্যায়কাল 1 বছর। -
৫১২
ভূ-স্থির উপগ্রহের কক্ষপথ সম্পর্কে নিচের কোনটি সঠিক নয়?
- ক ভূ-স্থির উপগ্রহের কক্ষপথ বিষুবরেখার সরাসরি ওপরে থাকবে
- খ ভূ-স্থির উপগ্রহের কক্ষপথে সমস্ত উপগ্রহের ভর একই হবে
- গ ভূ-স্থির উপগ্রহের কক্ষপথের আবর্তনকাল 24 ঘণ্টা
- ঘ ভূ-স্থির উপগ্রহের কক্ষপথের সম্ভাব্য ব্যাসার্ধ একটি
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) ভূ-স্থির উপগ্রহের কক্ষপথে সমস্ত উপগ্রহের ভর একই হবে
ভূ-স্থির কক্ষপথে উপগ্রহের ভর একই হতে হবে, এ কথা সঠিক নয়; কক্ষীয় বেগ v = GMR + h ও পর্যায়কাল T = 2π(R + h)3GM উপগ্রহের ভরের ওপর নির্ভর করে না।
ভূ-স্থির উপগ্রহের কক্ষপথ বিষুবরেখার ঠিক ওপরে (বিষুবীয় তলে) থাকে।
এর আবর্তনকাল 24 ঘণ্টা, যা পৃথিবীর আহ্নিক গতির সমান।
T নির্দিষ্ট বলে T2 ∝ r3 থেকে কক্ষপথের ব্যাসার্ধ একটিই (পৃথিবীর কেন্দ্র থেকে প্রায় 42300 km)। -
৫১৩
অভিকর্ষজ ত্বরণ g বনাম পৃথিবী পৃষ্ঠ হতে গভীরতা h-এর লেখচিত্র কোনটি?
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক)
গভীরতায় gh = g(1 − hR), যা h-এর একঘাত সমীকরণ; তাই g বনাম h লেখচিত্র ঋণাত্মক ঢালের সরলরেখা।
h = 0 (ভূপৃষ্ঠ) হলে g সর্বোচ্চ এবং h = R (কেন্দ্র) হলে g = 0, অর্থাৎ রেখাটি অক্ষে R বিন্দুতে মিলিত হয়।
প্রথম চিত্রে রেখাটি উল্লম্ব অক্ষ থেকে শুরু হয়ে সরলরৈখিকভাবে কমে অনুভূমিক অক্ষে R বিন্দুতে শূন্য হয়েছে।
উচ্চতায় g ∝ 1(R + h)2, তাই সেখানে লেখচিত্র বক্ররেখা; কেন্দ্র থেকে দূরত্ব r-এর সাপেক্ষে পৃথিবীর ভেতরে g ∝ r (মূলবিন্দুগামী সরলরেখা)। -
৫১৪
মহাকর্ষীয় বিভবের ক্ষেত্রে—
i. এর মান সর্বোচ্চ হবে অসীমে
ii. এর সর্বোচ্চ মান শূন্য
iii. এটি কখনো ঋণাত্মক হতে পারে না
নিচের কোনটি সঠিক?- ক i ও ii
- খ i ও iii
- গ ii ও iii
- ঘ i, ii ও iii
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) i ও ii
i সঠিক: V = −GMr; r বাড়লে V কম ঋণাত্মক হয়, তাই অসীমে বিভব সর্বোচ্চ।
ii সঠিক: অসীমে V = 0, অর্থাৎ বিভবের সর্বোচ্চ মান শূন্য।
iii ভুল: মহাকর্ষ বল আকর্ষণধর্মী বলে ক্ষেত্রের যেকোনো বিন্দুতে বিভব ঋণাত্মক।
বিভবের একক Jkg−1, মাত্রা [L2T−2]। -
৫১৫
কোনো বস্তুর মুক্তিবেগ ওই বস্তুর ঘনত্বের—
- ক বর্গের সমানুপাতিক
- খ সমানুপাতিক
- গ ব্যস্তানুপাতিক
- ঘ ওপর নির্ভরশীল নয়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) ওপর নির্ভরশীল নয়
মুক্তিবেগ ve = 2GMR = 2gR; এতে নিক্ষিপ্ত বস্তুর ভর, আকার বা ঘনত্ব কোনোটিই নেই।
তাই কোনো বস্তুর মুক্তিবেগ ওই বস্তুর নিজের ঘনত্বের ওপর নির্ভরশীল নয়।
তবে যে গ্রহ থেকে বস্তুটি নিক্ষেপ করা হয় তার ঘনত্ব ρ হলে M = (43)πR3ρ, তাই ve = R(83)πGρ, অর্থাৎ ve ∝ ρ (গ্রহের ঘনত্বের বর্গমূলের সমানুপাতিক)। -
৫১৬
গাছের একটি আপেল পৃথিবীকে f বলে আকর্ষণ করছে। পৃথিবী আপেলকে F বলে আকর্ষণ করছে। সুতরাং—
- ক F ≫ f
- খ F > f
- গ F = f
- ঘ F < f
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) F = f
নিউটনের তৃতীয় সূত্র অনুযায়ী ক্রিয়া ও প্রতিক্রিয়া সমান ও বিপরীত; তাই আপেল পৃথিবীকে যে বলে টানে, পৃথিবীও আপেলকে সমান বলে টানে, F = f।
মহাকর্ষ সূত্রেও F = GMmR2, যা উভয় বস্তুর ক্ষেত্রে একই।
বল সমান হলেও পৃথিবীর ভর বিশাল বলে পৃথিবীর ত্বরণ FM নগণ্য, আর আপেলের ত্বরণ (Fm = g) লক্ষণীয়।
তাই আপেল পৃথিবীর দিকে পড়ে, পৃথিবীর নড়াচড়া চোখে পড়ে না। -
৫১৭
নিচের কোনটি মহাকর্ষীয় ক্ষেত্রের প্রাবল্যের একক?
- ক Nm−1
- খ Nm
- গ ms−2
- ঘ ms−1
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) ms−2
মহাকর্ষীয় ক্ষেত্রের প্রাবল্যের একক ms−2।
প্রাবল্য E = Fm, তাই একক Nkg−1 = kg ms−2kg = ms−2, যা ত্বরণের একক; পৃথিবী পৃষ্ঠে প্রাবল্যের মান g = 9.8 ms−2।
প্রাবল্যের মাত্রা [LT−2] এবং এটি ভেক্টর রাশি।
Nm কাজ বা টর্কের একক, Nm−1 স্প্রিং ধ্রুবক বা পৃষ্ঠটানের একক, ms−1 বেগের একক। -
৫১৮
পার্কিং কক্ষপথ হলো—
- ক যে পথে বিমান চলাচল করে
- খ পোলার উপগ্রহের কক্ষপথ
- গ ভূ-স্থির উপগ্রহের কক্ষপথ
- ঘ পৃথিবীর কক্ষপথ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) ভূ-স্থির উপগ্রহের কক্ষপথ
ভূ-স্থির উপগ্রহের কক্ষপথকে পার্কিং কক্ষপথ বলা হয়; এ পথে উপগ্রহ পৃথিবীর সাপেক্ষে একই স্থানে যেন পার্ক করা অবস্থায় থাকে।
এ কক্ষপথ বিষুবীয় তলে, ভূপৃষ্ঠ থেকে প্রায় 36000 km উচ্চতায় এবং পর্যায়কাল 24 ঘণ্টা।
যোগাযোগ, টেলিভিশন সম্প্রচার ও আবহাওয়া পর্যবেক্ষণে এ উপগ্রহ ব্যবহৃত হয়।
পোলার উপগ্রহ মেরু অঞ্চলের ওপর দিয়ে নিম্ন উচ্চতায় ঘোরে এবং এর পর্যায়কাল প্রায় 100 মিনিট। -
৫১৯
B ও C বিন্দুতে যথাক্রমে m1 = 1 kg, m2 = 2 kg ভরের দুটি বস্তু আছে। AB = AC = 1 m এবং BC = 2 m এবং BD = CD।

D বিন্দুতে মহাকর্ষীয় ক্ষেত্র প্রাবল্যের মান—- ক G
- খ 2G
- গ 3G
- ঘ 4G
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) G
এখানে, m1 = 1 kg (B-তে), m2 = 2 kg (C-তে), BD = CD = 22 = 1 m
আমরা জানি, E = Gmr2 (ভরের দিকে ক্রিয়া করে)
∴ E1 = G × 112 = G (B-এর দিকে), E2 = G × 212 = 2G (C-এর দিকে)
∴ E = E2 − E1 = 2G − G = G (C-এর দিকে)
প্রাবল্য দুটি পরস্পর বিপরীতমুখী বলে বিয়োগ হয়। -
৫২০
B ও C বিন্দুতে যথাক্রমে m1 = 1 kg, m2 = 2 kg ভরের দুটি বস্তু আছে। AB = AC = 1 m এবং BC = 2 m এবং BD = CD।

A ও D বিন্দুতে মহাকর্ষীয় বিভবের অনুপাত—- ক 1:1
- খ 1:2
- গ 2:1
- ঘ 3:1
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 1:1
এখানে, m1 = 1 kg, m2 = 2 kg, AB = AC = 1 m, BD = CD = 1 m
আমরা জানি, V = −Gmr (বিভব স্কেলার, তাই বীজগাণিতিক যোগ)
∴ VA = −G(11 + 21) = −3G, VD = −G(11 + 21) = −3G
∴ VA : VD = (−3G) : (−3G) = 1 : 1
A ও D উভয় বিন্দু থেকে দুটি ভরের দূরত্ব 1 m করে, তাই বিভব সমান।
মহাকর্ষ ও অভিকর্ষ নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।