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।
-
৫৮১
মেরু অঞ্চল অপেক্ষা বিষুবীয় অঞ্চলে অভিকর্ষজ ত্বরণ কত কম?
- ক ω2R cosθ
- খ ωR cosθ
- গ ω2R cos2θ
- ঘ ω2R
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) ω2R
মেরু ও বিষুব অঞ্চলে অভিকর্ষজ ত্বরণের পার্থক্য ω2R (প্রশ্নের W হলো কৌণিক বেগ ω)।
আমরা জানি, gλ = g − ω2R cos2λ
মেরুতে λ = 90°, gp = g; বিষুবরেখায় λ = 0°, ge = g − ω2R
∴ gp − ge = ω2R ≈ (7.27 × 10−5)2 × 6.4 × 106 ≈ 0.034 ms−2
ω2R cos2λ হলো অক্ষাংশ λ-তে মেরুর তুলনায় g-এর হ্রাস। -
৫৮২
একজন ব্যক্তি লিফটে ওজনহীনতা অনুভব করে যখন—
- ক লিফটি সমবেগে ওপরে ওঠে
- খ লিফটি সমবেগে নিচে নামে
- গ লিফট 'g' ত্বরণে ওপরে ওঠে
- ঘ লিফট 'g' ত্বরণে নিচে নামে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) লিফট 'g' ত্বরণে নিচে নামে
লিফট g ত্বরণে নিচে নামলে (মুক্তভাবে পড়লে) ব্যক্তি ওজনহীনতা অনুভব করে।
a ত্বরণে নিচে নামলে আপাত ওজন R = m(g − a); a = g হলে R = 0।
সমবেগে উঠলে বা নামলে a = 0, আপাত ওজন R = mg (স্বাভাবিক)।
a ত্বরণে ওপরে উঠলে R = m(g + a), a = g হলে আপাত ওজন দ্বিগুণ; কক্ষপথে ঘূর্ণায়মান উপগ্রহের নভোচারীও একই কারণে ওজনহীনতা অনুভব করেন। -
৫৮৩
পৃথিবীর কেন্দ্র থেকে পৃথিবীর পৃষ্ঠের দিকে গতিশীল বস্তুর ওপর অভিকর্ষীয় ত্বরণের লেখচিত্র কোনটি?
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক)
পৃথিবীর অভ্যন্তরে কেন্দ্র থেকে r দূরত্বে gr = g(rR), অর্থাৎ g ∝ r।
তাই কেন্দ্র থেকে পৃষ্ঠের দিকে গেলে g শূন্য থেকে রৈখিকভাবে বেড়ে পৃষ্ঠে সর্বোচ্চ g হয়।
লেখচিত্রটি মূলবিন্দুগামী ঊর্ধ্বমুখী সরলরেখা (ক)।
পৃষ্ঠের বাইরে g ∝ 1r2, তাই পৃষ্ঠের পর g বক্ররেখায় কমে। -
৫৮৪
অভিকর্ষীয় ত্বরণ g বনাম পৃথিবী পৃষ্ঠ হতে গভীরতা h এর লেখচিত্র কোনটি?
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক)
গভীরতা d-তে gd = g(1 − dR), যা d-এর রৈখিক অপেক্ষক।
d = 0 (ভূপৃষ্ঠে) হলে gd = g (সর্বোচ্চ), d = R (কেন্দ্রে) হলে gd = 0।
তাই লেখচিত্র g অক্ষে g মান থেকে শুরু হয়ে সরলরেখায় নেমে কেন্দ্রে শূন্য হয় (ক)।
উচ্চতার সাথে gh = g(RR + h)2, তাই উচ্চতায় g-এর হ্রাস বক্ররৈখিক। -
৫৮৫
মহাকর্ষীয় বিভব (V) ও পৃথিবীর কেন্দ্র হতে দূরত্ব (r) এর মধ্যে সম্পর্কিত লেখচিত্র কোনটি?
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ)
মহাকর্ষীয় বিভব V = −GMr; এটি সর্বদা ঋণাত্মক এবং r বাড়লে মান (চিহ্নসহ) বেড়ে অসীমে শূন্যের দিকে যায়।
তাই লেখচিত্র r অক্ষের নিচে (−V অঞ্চলে) একটি বক্ররেখা, যা r বাড়লে r অক্ষের দিকে এগিয়ে আসে (ঘ)।
V ∝ −1r বলে এটি সরলরেখা নয়, আর ধনাত্মক অঞ্চলেও থাকে না।
প্রাবল্য E = −dVdr = −GMr2; ভূপৃষ্ঠে V = −GMR = −gR। -
৫৮৬
ভূপৃষ্ঠ থেকে কত উচ্চতায় গেলে ওজন অর্ধেক হবে?
- ক 2650 km
- খ 6400 km
- গ 3200 km
- ঘ 1600 km
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 2650 km
এখানে, Wh = W2, অর্থাৎ gh = g2, R = 6400 km
আমরা জানি, gh = g(RR + h)2
∴ R + hR = 2, বা h = (2 − 1)R
∴ h = 0.4142 × 6400 ≈ 2651 km ≈ 2650 km -
৫৮৭
পার্কিং কক্ষপথে ভ্রমণরত কৃত্রিম উপগ্রহের পর্যায়কাল কত?
- ক 365 দিন
- খ 24 মাস
- গ 24 দিন
- ঘ 24 ঘণ্টা
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 24 ঘণ্টা
পার্কিং কক্ষপথ হলো ভূ-স্থির উপগ্রহের কক্ষপথ, এর পর্যায়কাল 24 ঘণ্টা।
উপগ্রহের পর্যায়কাল পৃথিবীর আহ্নিক গতির পর্যায়কালের সমান, তাই ভূপৃষ্ঠ থেকে একে স্থির মনে হয়।
কক্ষপথ বিষুবীয় তলে, উচ্চতা প্রায় 36000 km, কক্ষীয় বেগ প্রায় 3.1 kms−1, ঘূর্ণন পশ্চিম থেকে পূর্বে।
যোগাযোগ ও টেলিভিশন সম্প্রচারে ভূ-স্থির উপগ্রহ ব্যবহৃত হয়। -
৫৮৮
m ভরের একটি উপগ্রহ R ব্যাসার্ধের একটি বৃত্তাকার কক্ষপথে M ভরের একটি গ্রহকে প্রদক্ষিণ করে। একটি পূর্ণ ঘূর্ণনের জন্য প্রয়োজনীয় সময় নিচের কোনটির সমানুপাতিক?
- ক M
- খ m
- গ R3ᐟ2
- ঘ R
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) R3ᐟ2
এখানে, কক্ষপথের ব্যাসার্ধ R, গ্রহের ভর M, উপগ্রহের ভর m
আমরা জানি, T = 2πR3GM
∴ T ∝ R3ᐟ2, অর্থাৎ T2 ∝ R3 (কেপলারের তৃতীয় সূত্র)
T উপগ্রহের ভর m-এর ওপর নির্ভর করে না, আর গ্রহের ভরের সাথে T ∝ 1M। -
৫৮৯
যদি কোনো বস্তু ভূমির উপরে তোলা হয়, তবে কোন শক্তির বিপরীতে কাজ করা হলো?
- ক রাসায়নিক শক্তি
- খ মাধ্যাকর্ষণ শক্তি
- গ ঘর্ষণমূলক শক্তি
- ঘ তড়িৎ চৌম্বকীয় শক্তি
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) মাধ্যাকর্ষণ শক্তি
বস্তুকে ভূমির উপরে তুললে মাধ্যাকর্ষণ (অভিকর্ষ) বলের বিপরীতে কাজ করা হয়।
এই কাজ W = mgh বস্তুতে অভিকর্ষজ বিভব শক্তি হিসেবে সঞ্চিত থাকে।
অভিকর্ষ সংরক্ষণশীল বল, তাই এর বিপরীতে কৃত কাজ পথের ওপর নয়, কেবল উচ্চতার পার্থক্যের ওপর নির্ভর করে।
ঘর্ষণ অসংরক্ষণশীল বল, যার বিপরীতে কৃত কাজ তাপে রূপান্তরিত হয়। -
৫৯০
একটি বস্তুর ভর পৃথিবীতে 75 কেজি। চাঁদে বস্তুটির ভর কী 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 ধর্ম (পদার্থের পরিমাণ), স্থানভেদে বদলায় না; তাই চাঁদেও ভর 75 kg।
পরিবর্তিত হয় ওজন W = mg; চাঁদে g প্রায় পৃথিবীর 16, তাই চাঁদে ওজন প্রায় 75 × 9.86 ≈ 122.5 N।
ভর স্কেলার, একক kg; ওজন ভেক্টর বল, একক N। -
৫৯১
মহাকর্ষীয় ধ্রুবকের একক কোনটি?
- ক m3kg−1g−1
- খ Nm−1kg−1
- গ Nm2kg−2
- ঘ m2kg2g−1
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) Nm2kg−2
মহাকর্ষীয় ধ্রুবকের একক Nm2kg−2।
F = Gm1m2d2 থেকে G = Fd2m1m2, তাই একক N × m2kg2 = Nm2kg−2।
একে m3kg−1s−2 আকারেও লেখা যায়; মাত্রা [M−1L3T−2]।
G = 6.673 × 10−11 Nm2kg−2, যা একটি সার্বজনীন ধ্রুবক। -
৫৯২
1 কিলোওয়াট ঘণ্টা সমান কত জুল?
- ক 1000 J
- খ 3600 J
- গ 600 J
- ঘ 36000000 J
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 36000000 J
এখানে, 1 kW = 1000 W, 1 h = 3600 s
আমরা জানি, শক্তি = ক্ষমতা × সময়
∴ 1 kWh = 1000 W × 3600 s = 3.6 × 106 J = 36000000 J
kWh হলো বাণিজ্যিক তড়িৎ শক্তির একক (1 ইউনিট)। -
৫৯৩
মঙ্গলগ্রহের ভর ও ব্যাসার্ধ যথাক্রমে পৃথিবীর ভর ও ব্যাসার্ধের 16 গুণ এবং 49 গুণ। মঙ্গলগ্রহের মুক্তিবেগ কত?
- ক 5.4 kms−1
- খ 6.4 kms−1
- গ 7.4 kms−1
- ঘ 8.4 kms−1
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 6.4 kms−1
এখানে, M' = 16M, R' = 49R, পৃথিবীর মুক্তিবেগ ve = 2gR = 2 × 9.8 × 6.4 × 106 = 11.2 kms−1
আমরা জানি, ve = 2GMR, অর্থাৎ ve ∝ MR
∴ ve' = veM'/(M × R'/R) = 11.2 × 1649 = 11.2 × 47 = 6.4 kms−1 -
৫৯৪
ধরি পৃথিবীর ব্যাস বরাবর একটি সুড়ঙ্গ খনন করা হলো এবং পৃথিবী পৃষ্ঠ থেকে একটি ক্ষুদ্র বস্তুকে সুড়ঙ্গের মধ্যে ছেড়ে দেওয়া হলো। বস্তুটি যখন পৃথিবীর কেন্দ্রে পৌঁছাবে তখন মুক্তিবেগ ve এর সাপেক্ষে বস্তুটির বেগ কত হবে?
- ক (32)ve
- খ (12)ve
- গ (12)ve
- ঘ 0
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) (12)ve
এখানে, সুষম গোলক ধরে পৃষ্ঠে বিভব Vs = −GMR, কেন্দ্রে বিভব Vc = −3GM2R
আমরা জানি, একক ভরে গতিশক্তি বৃদ্ধি = বিভবের হ্রাস, অর্থাৎ (12)v2 = Vs − Vc
∴ (12)v2 = −GMR + 3GM2R = GM2R, বা v = GMR
∴ v = 2GMR2 = (12)ve
কেন্দ্রে g = 0 হলেও বেগ সর্বোচ্চ; বস্তুটি সুড়ঙ্গে সরল ছন্দিত স্পন্দন করে। -
৫৯৫
পৃথিবীর ঘূর্ণন না থাকলে পৃথিবীপৃষ্ঠে কোনো বস্তুর ওজন হবে—
- ক বৃদ্ধিপ্রাপ্ত
- খ শূন্য
- গ অসীম
- ঘ স্বাভাবিকের সমান
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) বৃদ্ধিপ্রাপ্ত
পৃথিবীর ঘূর্ণন না থাকলে পৃথিবীপৃষ্ঠে বস্তুর ওজন বৃদ্ধিপ্রাপ্ত হবে।
ঘূর্ণনের কারণে gλ = g − ω2R cos2λ; ω = 0 হলে gλ = g, অর্থাৎ g বাড়ে, তাই ওজন mg বাড়ে।
বিষুবরেখায় বৃদ্ধি সর্বোচ্চ (mω2R), মেরুতে কোনো পরিবর্তন হয় না (cos90° = 0)।
উল্টোভাবে ঘূর্ণন বেগ বাড়লে ওজন কমে; ω = gR হলে বিষুবরেখায় বস্তু ওজনহীন হতো। -
৫৯৬
একজন ব্যক্তি লিফটে ওজনহীনতা অনুভব করে যখন—
- ক লিফটি সমবেগে নিচে নামে
- খ লিফটি 'g' ত্বরণে উপরে ওঠে
- গ লিফটি সমবেগে উপরে উঠে
- ঘ লিফটি 'g' ত্বরণে নিচে নামে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) লিফটি 'g' ত্বরণে নিচে নামে
লিফট g ত্বরণে নিচে নামলে (মুক্তভাবে পড়লে) আপাত ওজন শূন্য হয়, তখন ব্যক্তি ওজনহীনতা অনুভব করে।
লিফট a ত্বরণে নিচে নামলে আপাত ওজন R = m(g − a); a = g হলে R = m(g − g) = 0।
লিফট a ত্বরণে উপরে উঠলে আপাত ওজন R = m(g + a), অর্থাৎ ওজন বেশি মনে হয়; g ত্বরণে উঠলে R = 2mg।
সমবেগে উঠলে বা নামলে ত্বরণ a = 0, তাই আপাত ওজন R = mg — প্রকৃত ওজনের সমান।
ওজনহীন অবস্থায় বস্তুর ভর অপরিবর্তিত থাকে, শুধু মেঝের প্রতিক্রিয়া বল শূন্য হয়। -
৫৯৭
100 gm ভর ও 1 cm পুরুত্বের একটি মিটার স্কেল খাড়া অবস্থা হতে ভূমিতে পড়ে গেলো। [g = 9.8 ms−2]
স্কেলটির ভরকেন্দ্রের সরণ কত cm?- ক 100.0
- খ 99.5
- গ 50.0
- ঘ 49.5
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 49.5
এখানে, স্কেলের দৈর্ঘ্য L = 100 cm, পুরুত্ব t = 1 cm
আমরা জানি, খাড়া অবস্থায় ভরকেন্দ্রের উচ্চতা h1 = L2, শোয়ানো অবস্থায় h2 = t2, সরণ h = h1 − h2
∴ h1 = 1002 = 50 cm, h2 = 12 = 0.5 cm
∴ h = 50 − 0.5 = 49.5 cm
সুষম স্কেলের ভরকেন্দ্র তার জ্যামিতিক কেন্দ্রে থাকে; তাই ভরকেন্দ্র 49.5 cm নিচে নেমে আসে। -
৫৯৮
100 gm ভর ও 1 cm পুরুত্বের একটি মিটার স্কেল খাড়া অবস্থা হতে ভূমিতে পড়ে গেলো। [g = 9.8 ms−2]
অভিকর্ষজ বল দ্বারা কৃত কাজ কত J?- ক 0.4851
- খ 0.9751
- গ 0.4900
- ঘ 0.9800
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 0.4851
এখানে, m = 100 g = 0.1 kg, g = 9.8 ms−2, ভরকেন্দ্রের উল্লম্ব অবনমন h = 49.5 cm = 0.495 m
আমরা জানি, অভিকর্ষজ বল দ্বারা কৃত কাজ W = mgh
∴ W = 0.1 × 9.8 × 0.495 = 0.4851 J
অভিকর্ষ বল সংরক্ষণশীল বল, তাই কাজ কেবল ভরকেন্দ্রের উল্লম্ব অবস্থানের পরিবর্তনের উপর নির্ভর করে, পথের উপর নয়। -
৫৯৯
কাজের অভিকর্ষীয় একক কোনটি?
- ক N-m
- খ kg-m
- গ erg
- ঘ J
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) kg-m
কাজের অভিকর্ষীয় একক হলো kg-m (কিলোগ্রাম-মিটার), যা প্রকৃতপক্ষে kgf·m।
1 kg-m হলো 1 kg-wt বল প্রয়োগে বলের দিকে 1 m সরণে কৃত কাজ; 1 kg-m = 9.8 J।
CGS পদ্ধতিতে অভিকর্ষীয় একক g-cm; 1 g-cm = 980 erg।
J (= N-m) কাজের SI পরম একক এবং erg (= dyne-cm) CGS পরম একক; 1 J = 107 erg। -
৬০০

50 kg ভরের একটি বস্তুকে A থেকে B বিন্দুতে নিয়ে গেলে এর ওজন হবে—- ক 217.8 N
- খ 245 N
- গ 272.2 N
- ঘ 490 N
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 245 N
এখানে, m = 50 kg, ভূপৃষ্ঠে (A) g = 9.8 ms−2, B বিন্দুর কেন্দ্র থেকে দূরত্ব x = R − R2 = R2
আমরা জানি, পৃথিবীর অভ্যন্তরে gB = g(xR), ওজন W = mgB
∴ gB = 9.8 × 12 = 4.9 ms−2
∴ W = 50 × 4.9 = 245 N
C বিন্দুতে (কেন্দ্র থেকে 3R2) gC = g(23)2 = (49)g, তাই সেখানে ওজন 50 × 9.8 × 49 ≈ 217.8 N।
মহাকর্ষ ও অভিকর্ষ নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।