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।
-
৫৬১
মহাকর্ষীয় প্রাবল্যের দিক কোন দিকে হয়?
- ক পৃথিবীর কেন্দ্র বরাবর
- খ মহাকর্ষ বলের দিকে
- গ মহাকর্ষ বলের বিপরীত দিকে
- ঘ পৃথিবীর কেন্দ্র থেকে বাইরের দিকে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) মহাকর্ষ বলের দিকে
মহাকর্ষীয় প্রাবল্য একটি ভেক্টর রাশি, এর দিক মহাকর্ষ বলের দিকে।
সংজ্ঞা: মহাকর্ষীয় ক্ষেত্রের কোনো বিন্দুতে একক ভরের বস্তুর ওপর ক্রিয়াশীল বল, E = Fm।
ভর M থেকে r দূরে মান E = GMr2, একক Nkg−1 (বা ms−2), মাত্রা [LT−2]।
পৃথিবীর ক্ষেত্রে মহাকর্ষ বল কেন্দ্রের দিকে ক্রিয়া করে, তাই প্রাবল্যও কেন্দ্রমুখী; পৃথিবী পৃষ্ঠে প্রাবল্যের মান g। -
৫৬২
পৃথিবী পৃষ্ঠে λ° অক্ষাংশের জন্য g-এর সমীকরণ হবে—
- ক gλ = GMR2 − ω2R cos2λ
- খ gλ = GMR2 − ω2R cosλ
- গ gλ = GMR2 − ωR cos2λ
- ঘ gλ = GMR2 − ωR cosλ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) gλ = GMR2 − ω2R cos2λ
অক্ষাংশ λ-তে অভিকর্ষজ ত্বরণ gλ = g − ω2R cos2λ, যেখানে g = GMR2।
ঘূর্ণনের কারণে অক্ষাংশ λ-তে বস্তু R cosλ ব্যাসার্ধের বৃত্তে ঘোরে; কেন্দ্রমুখী ত্বরণ ω2R cosλ-এর g বরাবর উপাংশ ω2R cosλ × cosλ = ω2R cos2λ।
বিষুব রেখায় λ = 0°, gλ = g − ω2R (সর্বনিম্ন); মেরুতে λ = 90°, gλ = g (সর্বোচ্চ)।
পৃথিবীর কৌণিক বেগ ω = 2π24 × 3600 ≈ 7.27 × 10−5 rad s−1। -
৫৬৩
সূর্য থেকে পৃথিবীর দূরত্ব যদি বর্তমান দূরত্বের দুই তৃতীয়াংশ হয় তবে এক বছরে দিনের সংখ্যা কত? (পৃথিবীতে 1 বছর = 365 দিন)
- ক 108.15 দিন
- খ 121.66 দিন
- গ 198.68 দিন
- ঘ 243.33 দিন
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 198.68 দিন
এখানে, T1 = 365 দিন, r2 = (23)r1
আমরা জানি, কেপলারের তৃতীয় সূত্র T2 ∝ r3, অর্থাৎ (T2T1)2 = (r2r1)3
∴ T2 = T1(r2r1)32 = 365 × 2332 = 365 × 0.5443 ≈ 198.68 দিন -
৫৬৪
অভিকর্ষজ ত্বরণ g-এর পরিবর্তনের কারণ—
i. পৃথিবীর আকার
ii. আহ্নিক গতি
iii. বার্ষিক গতি
নিচের কোনটি সঠিক?- ক i ও ii
- খ ii ও iii
- গ i ও iii
- ঘ i, ii ও iii
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) i ও ii
g-এর পরিবর্তনের কারণ পৃথিবীর আকার ও আহ্নিক গতি; তাই i ও ii সঠিক।
i. সঠিক: পৃথিবী মেরু অঞ্চলে কিছুটা চাপা, মেরুতে ব্যাসার্ধ কম বলে g বেশি, বিষুব অঞ্চলে ব্যাসার্ধ বেশি বলে g কম।
ii. সঠিক: আহ্নিক গতির (নিজ অক্ষে ঘূর্ণন) কারণে gλ = g − ω2R cos2λ, বিষুবরেখায় g সবচেয়ে কম।
iii. ভুল: বার্ষিক গতি (সূর্যের চারদিকে প্রদক্ষিণ) ভূপৃষ্ঠের বিভিন্ন স্থানে g-এর মানে কোনো পার্থক্য সৃষ্টি করে না।
এছাড়া উচ্চতা ও গভীরতার সাথেও g পরিবর্তিত হয়। -
৫৬৫
g-এর মান—
i. পৃথিবী পৃষ্ঠে বেশি
ii. পৃথিবীর কেন্দ্রে শূন্য হয়
iii. পৃথিবী পৃষ্ঠে ও চাঁদের পৃষ্ঠের অনুপাত 16:81
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 ও ii সঠিক।
i. সঠিক: ভূপৃষ্ঠে g সর্বোচ্চ; উপরে উঠলে gh = g(RR + h)2 এবং নিচে গেলে gd = g(1 − dR) — দুই দিকেই কমে।
ii. সঠিক: কেন্দ্রে d = R, তাই gd = g(1 − RR) = 0।
iii. ভুল: চাঁদের পৃষ্ঠে g পৃথিবীর প্রায় 16 অংশ, তাই পৃথিবী ও চাঁদের পৃষ্ঠে g-এর অনুপাত প্রায় 6 : 1, 16 : 81 নয়। -
৫৬৬
ভূ-স্থির উপগ্রহের ক্ষেত্রে—
i. এর কক্ষপথ পৃথিবীর নিরক্ষীয় তলে অবস্থিত
ii. পশ্চিম দিক থেকে পূর্বদিকে আবর্তন করে
iii. পৃথিবীর মুক্তিবেগের সমান বেগে আবর্তন 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: ক) i ও ii
i ও ii সঠিক।
i. সঠিক: ভূ-স্থির উপগ্রহের কক্ষপথ পৃথিবীর নিরক্ষীয় (বিষুবীয়) তলে অবস্থিত।
ii. সঠিক: পৃথিবীর আবর্তনের দিকেই, অর্থাৎ পশ্চিম থেকে পূর্ব দিকে ঘোরে; পর্যায়কাল 24 ঘণ্টা।
iii. ভুল: এর কক্ষীয় বেগ প্রায় 3.1 kms−1, যেখানে পৃথিবীর মুক্তিবেগ 11.2 kms−1।
ভূপৃষ্ঠ থেকে উচ্চতা প্রায় 36000 km; এর কক্ষপথকে পার্কিং কক্ষপথ বলে। -
৫৬৭
কোনো গ্রহের অভিকর্ষজনিত ত্বরণ (15)g এবং ব্যাসার্ধ (14)R। এখানে, g পৃথিবীর অভিকর্ষজনিত ত্বরণ এবং R পৃথিবীর ব্যাসার্ধ।
গ্রহটির মুক্তিবেগ কত?- ক 0.56 kms−1
- খ 0.74 kms−1
- গ 2.50 kms−1
- ঘ 5.60 kms−1
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 2.50 kms−1
এখানে, গ্রহের g' = g5, R' = R4, g = 9.8 ms−2, R = 6.4 × 106 m
আমরা জানি, ve = 2g'R'
∴ ve = 2 × 9.85 × (6.4 × 1064) = 6.272 × 106 ≈ 2504 ms−1 ≈ 2.50 kms−1
বিকল্পভাবে ve' = ve120 = 11.220 ≈ 2.50 kms−1 -
৫৬৮
কোনো গ্রহের অভিকর্ষজনিত ত্বরণ (15)g এবং ব্যাসার্ধ (14)R। এখানে, g পৃথিবীর অভিকর্ষজনিত ত্বরণ এবং R পৃথিবীর ব্যাসার্ধ।
পৃথিবী হতে 588 N ওজনের একটি বস্তু ওই গ্রহে নিয়ে গেলে বস্তুটি কত ওজন হারাবে?- ক 60.0 N
- খ 117.6 N
- গ 470.4 N
- ঘ 528.0 N
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 470.4 N
এখানে, পৃথিবীতে ওজন W = 588 N, গ্রহের g' = g5
আমরা জানি, ভর অপরিবর্তিত থাকে বলে W' = mg' = W5
∴ W' = 5885 = 117.6 N
∴ ওজন হ্রাস = W − W' = 588 − 117.6 = 470.4 N -
৫৬৯
পৃথিবীর ঘূর্ণন হঠাৎ থেমে গেলে মেরু বিন্দুতে বস্তুসমূহের ভর হবে—
- ক কম
- খ সর্বোচ্চ
- গ পূর্বের ন্যায়
- ঘ অক্ষাংশের সাথে পরিবর্তিত হয়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) পূর্বের ন্যায়
ভর বস্তুর নিজস্ব ধর্ম (জড়তার পরিমাপ), তাই পৃথিবীর ঘূর্ণন থামলেও মেরুতে বা যেকোনো স্থানে ভর পূর্বের ন্যায় থাকবে।
ঘূর্ণন থেমে গেলে পরিবর্তিত হয় g ও ওজন: gλ = g − ω2R cos2λ-এ ω = 0 বসালে সব অক্ষাংশে gλ = g।
মেরুতে cos90° = 0, তাই মেরুতে ঘূর্ণনের প্রভাব এমনিতেই শূন্য, ওজনও অপরিবর্তিত থাকে; বিষুবরেখায় ওজন সবচেয়ে বেশি বাড়ে। -
৫৭০
চিত্রে মসৃণ আনত তল বেয়ে গড়িয়ে পড়া বস্তুর ত্বরণ—

- ক g
- খ g sinθ
- গ g cosθ
- ঘ শূন্য
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) g sinθ
মসৃণ আনত তল বেয়ে নামা বস্তুর ত্বরণ a = g sinθ।
চিত্রে g খাড়া নিচের দিকে; একে তল বরাবর উপাংশ g sinθ এবং তলের লম্ব বরাবর উপাংশ g cosθ-তে বিভাজিত করা যায়।
লম্ব উপাংশ তলের প্রতিক্রিয়া বল দ্বারা প্রশমিত হয়, ফলে তল বরাবর ত্বরণ শুধু g sinθ।
θ = 90° হলে a = g (মুক্ত পতন), θ = 0° হলে a = 0। -
৫৭১
6 kg ভরের কোনো বস্তুকে ভূপৃষ্ঠ হতে 10 m উচ্চতায় উঠিয়ে অতঃপর একে অনুভূমিক বরাবর 5 m সরানো হলো। [g = 9.8 ms−2]
অভিকর্ষ বলের দিকে সরণ কত?- ক −10 m
- খ −5 m
- গ 10 m
- ঘ 5 m
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) −10 m
এখানে, খাড়া উপরের দিকে সরণ h = 10 m, অনুভূমিক সরণ 5 m
অভিকর্ষ বল খাড়া নিচের দিকে ক্রিয়া করে; অনুভূমিক 5 m সরণের এই দিক বরাবর কোনো উপাংশ নেই।
∴ অভিকর্ষ বলের দিকে সরণ = −10 m (বস্তু বলের বিপরীতে 10 m উঠেছে)
অভিকর্ষ বলের কাজ কেবল উল্লম্ব সরণের ওপর নির্ভর করে, পথের ওপর নয় — অভিকর্ষ একটি সংরক্ষণশীল বল। -
৫৭২
6 kg ভরের কোনো বস্তুকে ভূপৃষ্ঠ হতে 10 m উচ্চতায় উঠিয়ে অতঃপর একে অনুভূমিক বরাবর 5 m সরানো হলো। [g = 9.8 ms−2]
এক্ষেত্রে—
i. অভিকর্ষ বল দ্বারা কৃত কাজ −588 J
ii. বাইরের অ্যাজেন্ট দ্বারা কৃত কাজ + 588 J
iii. অভিকর্ষ বল দ্বারা কৃত কাজ −3.675 × 10−20 eV
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
এখানে, m = 6 kg, h = 10 m, g = 9.8 ms−2, 1 eV = 1.6 × 10−19 J
আমরা জানি, অভিকর্ষ বলের কাজ W = −mgh
∴ W = −6 × 9.8 × 10 = −588 J, তাই i সঠিক; বাইরের এজেন্ট বলের বিপরীতে কাজ করে +588 J, তাই ii সঠিক।
∴ W = −5881.6 × 10−19 = −3.675 × 1021 eV, −3.675 × 10−20 eV নয়, তাই iii ভুল। -
৫৭৩
সুষম আয়তাকার বস্তুর ভারকেন্দ্র থাকে—
- ক জ্যামিতিক কেন্দ্রে
- খ মধ্যবিন্দুতে
- গ কর্ণদ্বয়ের ছেদ বিন্দুতে
- ঘ মধ্যমাত্রয়ের ছেদ বিন্দুতে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) কর্ণদ্বয়ের ছেদ বিন্দুতে
সুষম আয়তাকার বস্তুর ভারকেন্দ্র কর্ণদ্বয়ের ছেদ বিন্দুতে থাকে, যা বস্তুটির জ্যামিতিক কেন্দ্রও।
সুষম বস্তুর ভারকেন্দ্র সর্বদা তার জ্যামিতিক কেন্দ্রে থাকে।
সুষম দণ্ড: মধ্যবিন্দুতে; ত্রিভুজাকার পাত: মধ্যমাত্রয়ের ছেদ বিন্দুতে; বৃত্তাকার পাত বা গোলক: কেন্দ্রে; সামান্তরিক: কর্ণদ্বয়ের ছেদ বিন্দুতে।
ভারকেন্দ্র বস্তুর বাইরেও থাকতে পারে, যেমন বলয় বা আংটির ক্ষেত্রে কেন্দ্রে। -
৫৭৪
মহাকর্ষীয় বিভবের একক হলো—
- ক volt
- খ Jkg−1
- গ N-kg−1
- ঘ N-m−1
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) Jkg−1
মহাকর্ষীয় বিভবের একক Jkg−1।
সংজ্ঞা: অসীম থেকে একক ভরের বস্তুকে ক্ষেত্রের কোনো বিন্দুতে আনতে কৃত কাজ, V = Wm = −GMr।
কাজের একক J ও ভরের একক kg, তাই বিভবের একক Jkg−1 (= m2s−2), মাত্রা [L2T−2]; এটি স্কেলার রাশি।
volt তড়িৎ বিভবের একক; মহাকর্ষীয় প্রাবল্যের একক Nkg−1। -
৫৭৫
ভূপৃষ্ঠ হতে কত উচ্চতায় অভিকর্ষজ ত্বরণের মান ভূপৃষ্ঠের মানের 25% হবে?
- ক 6400
- খ 640
- গ 250
- ঘ 100
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 6400
এখানে, gh = 25% × g = g4, R = 6400 km
আমরা জানি, gh = g(RR + h)2
∴ (RR + h)2 = 14, বা R + h = 2R
∴ h = R = 6400 km -
৫৭৬
কৃত্রিম উপগ্রহ-১ ভূপৃষ্ঠ হতে 1500 km দূরত্বে পৃথিবীকে প্রদক্ষিণ করছে। ঘূর্ণনের সময়কাল নির্ণয় কর। পৃথিবীর ব্যাসার্ধ 6400 km।
- ক 1h 13m 52s
- খ 1h 43m 6s
- গ 1h 56m 2s
- ঘ 2h 7m 55s
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 1h 56m 2s
এখানে, h = 1500 km, R = 6400 km = 6.4 × 106 m, r = R + h = 7.9 × 106 m, g = 9.8 ms−2
আমরা জানি, T = 2π(R + h)3GM এবং GM = gR2
∴ T = 2π(7.9 × 106)39.8 × (6.4 × 106)2 ≈ 6963 s
∴ T ≈ 1 h 56 min 3 s ≈ 1h 56m 2s (g-এর মানের সামান্য পার্থক্যে শেষ সেকেন্ডের তারতম্য) -
৫৭৭
একক ভরের দুটি বস্তুকণা একক দূরত্বে যে বল দ্বারা পরস্পরকে আকর্ষণ করে সেটি হলো—
- ক প্লাঙ্কের ধ্রুবক
- খ মহাকর্ষীয় ধ্রুবক
- গ অভিকর্ষজ ধ্রুবক
- ঘ একক বল
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) মহাকর্ষীয় ধ্রুবক
একক ভরের দুটি বস্তুকণা একক দূরত্বে থেকে পরস্পরকে যে বলে আকর্ষণ করে, তার মানই মহাকর্ষীয় ধ্রুবক G।
F = Gm1m2d2 সূত্রে m1 = m2 = 1 kg, d = 1 m বসালে F = G।
G = 6.673 × 10−11 Nm2kg−2, মাত্রা [M−1L3T−2]; এটি সার্বজনীন ধ্রুবক, মাধ্যম বা স্থানের ওপর নির্ভর করে না।
ক্যাভেন্ডিশ প্রথম পরীক্ষাগারে G-এর মান নির্ণয় করেন; প্লাঙ্কের ধ্রুবক h = 6.63 × 10−34 Js কোয়ান্টাম তত্ত্বের ধ্রুবক। -
৫৭৮
পৃথিবী পৃষ্ঠে একটি ইটের ওজন 81 N। পৃথিবীর অর্ধেক ব্যাসার্ধের সমান উচ্চতায় এবং অর্ধেক ব্যাসার্ধের সমান লাফ দিয়ে সর্বোচ্চ কত দূর যেতে পারবে?
- ক 0.79 m
- খ 9 m
- গ 16 m
- ঘ 20.25 m
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 20.25 m
এখানে, Me = 81Mm, Re = 4Rm, পৃথিবীতে লাফের উচ্চতা He = 4 m
আমরা জানি, g = GMR2 এবং একই প্রাথমিক বেগে লাফের সর্বোচ্চ উচ্চতা H = u22g, অর্থাৎ H ∝ 1g
∴ gmge = (MmMe) × (ReRm)2 = 181 × 16 = 1681
∴ Hm = He × gegm = 4 × 8116 = 20.25 m
চাঁদে g কম বলে একই বেগে লাফ দিলে অনেক উঁচুতে ওঠা যায়; ভর অপরিবর্তিত থাকে। -
৫৭৯
ভূপৃষ্ঠ হতে 1000 km উচ্চতায় অভিকর্ষজ ত্বরণের মান কত?
- ক 8.1 ms−2
- খ 3.8 ms−2
- গ 7.33 ms−2
- ঘ 9.8 ms−2
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 7.33 ms−2
এখানে, h = 1000 km, R = 6400 km, g = 9.8 ms−2
আমরা জানি, gh = g(RR + h)2
∴ gh = 9.8 × (64007400)2 = 9.8 × 0.748 ≈ 7.33 ms−2 -
৫৮০
কোনো বস্তুর মুক্তিবেগ ঐ বস্তুর—
- ক সমানুপাতিক
- খ বর্গের সমানুপাতিক
- গ ভরের উপর নির্ভরশীল
- ঘ কোনোটিই নয়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) কোনোটিই নয়
মুক্তিবেগ নিক্ষিপ্ত বস্তুর ভরের ওপর নির্ভর করে না, তাই সঠিক উত্তর "কোনোটিই নয়"।
ve = 2GMR = 2gR, এখানে M ও R গ্রহের ভর ও ব্যাসার্ধ; বস্তুর ভর m সূত্রে নেই।
ভূপৃষ্ঠে ve ≈ 11.2 kms−1; এটি নিক্ষেপের দিকের ওপরও নির্ভর করে না।
ve ∝ MR, এবং একই ঘনত্বের গ্রহে ve ∝ R।
মহাকর্ষ ও অভিকর্ষ নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।