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।
-
৬৪১
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 R32
- ঘ R2
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) R32
T=2π√R3GM ⇒ T ∝ R3/2 (উপগ্রহের ভর m-এর ওপর নির্ভর করে না)। -
৬৪২
ধর, পৃথিবীর ব্যাস বরাবর একটি সুড়ঙ্গ খনন করা হলো এবং একটি ক্ষুদ্র বস্তুকে সুড়ঙ্গের মধ্যে ছেড়ে দেওয়া হলো। কেন্দ্রে পৌঁছাবে তখন মুক্তিবেগ ve-এর সাপেক্ষে বস্তুটির বেগ কত?
- ক 32 Ve
- খ 12 Ve
- গ 12 Ve
- ঘ 0
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 12 Ve
সুড়ঙ্গের ভেতরে g(r)=g0(r)R। শক্তি সংরক্ষণে 12v2=∫0Rg0(r)R dr=g0R2⇒v=g0R। যেহেতু মুক্তিবেগ ve=2g0R, তাই vve=12। -
৬৪৩
m ভরের একটি উপগ্রহ R ব্যাসার্ধের একটি বৃত্তাকার কক্ষপথে M ভরের একটি গ্রহকে প্রদক্ষিণ করে। একটি পূর্ণ ঘূর্ণনের জন্য প্রয়োজনীয় সময় কোনটির সমানুপাতিক?
- ক M
- খ m
- গ R3/2
- ঘ R2
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) R3/2
কক্ষীয় গতির জন্য T=2πR3GM, যা উপগ্রহের ভর m-এর ওপর নির্ভর করে না এবং T∝R3/2। -
৬৪৪
একটি সুতার একপ্রান্তে একটি বস্তুকে বেঁধে উলম্বতলে বৃত্তাকারে ঘোরানো হচ্ছে। বৃত্তের সর্বোচ্চ বিন্দুতে বস্তুটির বেগ 3gr (r= বৃত্তের ব্যাসার্ধ, g অভিকর্ষজ ত্বরণ) হলে বৃত্তের সর্বোচ্চ এবং সর্বনিম্ন বিন্দুতে সুতার টানের অনুপাত কত হবে?
- ক 1:2
- খ 1:8
- গ 1:4
- ঘ 1:7
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 1:4
সর্বোচ্চ বিন্দুতে Ttop+mg=mvtop2r=m(3gr)r=3mg⇒Ttop=2mg। শক্তি সংরক্ষণে vbottom2=vtop2+4gr=7gr। সর্বনিম্ন বিন্দুতে Tbottom−mg=mvbottom2r=7mg⇒Tbottom=8mg। অনুপাত Ttop:Tbottom=2mg:8mg=1:4। -
৬৪৫
অভিকর্ষী য় ত্বরণ g বনাম পৃথিবী পৃষ্ঠ হতে গভীরতা h এর লেখচিত্র কোনটি?
- ক g বনাম h: সরলরেখায় হ্রাসমান (g থেকে 0-এর দিকে)
- খ g বনাম h: অনুভূমিক সরলরেখা, g ধ্রুব
- গ g বনাম h: সরলরেখায় বৃদ্ধিমান
- ঘ g বনাম h: ঊর্ধ্বমুখী বক্ররেখা (ধীরে ধীরে ঢাল কমে)
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) g বনাম h: সরলরেখায় হ্রাসমান (g থেকে 0-এর দিকে)
পৃথিবীর অভ্যন্তরে গভীরতা h এ gh=g(1−hR), যা h এর সাপেক্ষে সরলরৈখিক ও হ্রাসমান এবং কেন্দ্রে (h=R) gh=0। -
৬৪৬
মহাকর্ষী য় ধ্রুবকের মাত্রা হলো-
- ক [ML3T−3]
- খ [M−1L3T−2]
- গ [M−2L3T−1]
- ঘ [M−3L3T]
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) [M−1L3T−2]
মহাকর্ষ সূত্র F=Gm1m2r2 থেকে G=Fr2m1m2। মাত্রা বসিয়ে G=[MLT−2][L2][M2]=[M−1L3T−2]। -
৬৪৭
শূন্য মাধ্যমে দুটি ইলেকট্রনের মধ্যকার কুলম্ব বল Fe এবং মহাকর্ষ বল Fg-এর অনুপাত হবে?
- ক 4.2×1062
- খ 4.2×1052
- গ 4.2×1042
- ঘ 4.2×1032
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 4.2×1042
FeFg=ke2Gme2=9×109×(1.6×10−19)26.67×10−11×(9.11×10−31)2≈4.2×1042। -
৬৪৮
দুইটি কণার মধ্যে মহাকর্ষ বলের মান কেমন পরিবর্ত ন হবে যদি একটি কণার ভর পূর্বের দ্বিগুণ, অন্য কণার ভর তিনগুণ করা হয় এবং একই সাথে তাদের মাঝের দূরত্ব দ্বিগুণ করা হয়?
- ক পূর্বের সমান থাকবে
- খ পূর্বের তিনগুণ হবে
- গ পূর্বের দ্বিগুণ হবে
- ঘ পূর্বের দেড়গুন হবে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) পূর্বের দেড়গুন হবে
F=Gm1m2r2। নতুন F′=G(2m1)(3m2)(2r)2=6Gm1m24r2=1.5×Gm1m2r2=1.5F। অর্থাৎ বল পূর্বের দেড়গুণ হবে। -
৬৪৯
সর্বনিম্ন কত বেগে ভূ-পৃষ্ঠ হতে m ভরের একটি বস্তুকে উপরের দিকে নিক্ষেপ করলে তা আর কখনো ফিরে আসবে না?
- ক 2gR
- খ 2gR
- গ gR
- ঘ 2gR
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 2gR
মুক্তিবেগের সূত্র অনুযায়ী শক্তি সংরক্ষণ থেকে 12mv2=GMmR এবং g=GMR2 ব্যবহার করে vescape=2gR। -
৬৫০
R ব্যাসার্ধের পৃথিবীর পৃষ্ঠে অভিকর্ষ বিভব V হলে পৃষ্ঠ হতে R উচ্চতায় বিভবের মান কত?
- ক V4
- খ V2
- গ V
- ঘ 2V
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) V2
পৃষ্ঠে অভিকর্ষীয় বিভব V=GMR (মান হিসেবে)। পৃষ্ঠ থেকে R উচ্চতায় কেন্দ্র থেকে দূরত্ব 2R, তাই সেখানে বিভব V′=GM2R=V2। -
৬৫১
r দূরত্বে রাখা দুটি ক্ষুদ্র কণার মধ্যে পারস্পরিক মহাকর্ষীয় আকর্ষণ বল F। কণা দুইটির মাঝখানে একটি ভারী লোহার পাত রাখা হলে এখন তাদের মধ্যে পারস্পরিক আকর্ষণ বল কত?
- ক 0
- খ F
- গ F2
- ঘ F4
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) F
মহাকর্ষ বলকে কোনো মাধ্যম দ্বারা প্রতিরোধ বা শিল্ডিং করা যায় না (তড়িৎক্ষেত্রের মতো পরিবাহী দ্বারা এটি প্রশমিত হয় না)। দুই কণার মাঝে ভারী লোহার পাত রাখলেও কণা দুটির ভর ও পারস্পরিক দূরত্ব r অপরিবর্তিত থাকায় F=Gm1m2r2 অপরিবর্তিতই থাকবে। -
৬৫২
পৃথিবীপৃষ্ঠে মহাকর্ষীয় ক্ষেত্র প্রাবল্য g, কাল্পনিক একটি গ্রহের ঘনত্ব যদি পৃথিবীর ঘনত্বের সমান হয় এবং ব্যাসার্ধ যদি দ্বিগুণ হয় তবে এই গ্রহের পৃষ্ঠে মহাকর্ষীয় ক্ষেত্র প্রাবল্য কত?
- ক g
- খ 2g
- গ 4g
- ঘ 8g
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 2g
g=GMR2=G(43πR3ρ)R2=43πGρR, অর্থাৎ g∝ρR। ঘনত্ব ρ অপরিবর্তিত থেকে ব্যাসার্ধ দ্বিগুণ (R→2R) হলে g-ও দ্বিগুণ হবে, অর্থাৎ নতুন ক্ষেত্র প্রাবল্য =2g। -
৬৫৩
পৃথিবীর সাপেক্ষে মুক্তিবেগ V E এবং চাদের সাপেক্ষে মুক্তিবেগ V M হলে নিচের কোন সম্পর্কটি সঠিক?
- ক VE > VM
- খ VE < VM
- গ VE = VM
- ঘ VE ≤ VM
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) VE > VM
মুক্তিবেগ V=2GMR। পৃথিবীর ভর ও ব্যাসার্ধ চাঁদের তুলনায় অনেক বেশি হওয়ায় (এবং MR অনুপাতও পৃথিবীর জন্য বেশি হওয়ায়) পৃথিবীর মুক্তিবেগ (≈11.2 km/s) চাঁদের মুক্তিবেগ (≈2.4 km/s) থেকে বেশি। সুতরাং VE>VM। -
৬৫৪
9.8 ms−1 বেগে একটি পাথরকে উপরে নিক্ষেপ করা হলো। এটি কত সময় পরে ভূপৃষ্ঠে ফিরে আসবে?
- ক 5s
- খ 2s
- গ 3s
- ঘ 10s
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 2s
ঊর্ধ্বমুখী নিক্ষেপে ভূমিতে ফিরে আসতে সময় t=2ug=2×9.89.8=2 s। -
৬৫৫
পৃথিবী পৃষ্ঠ হতে কত উচ্চতায় অভিকর্ষীয় ত্বরণের মান পৃথিবী পৃষ্ঠে অভিকর্ষজ ত্বরণের মানের শতকরা একভাগ হবে? পৃথিবীর ব্যাসার্ধ =6.38 ×106 m.
- ক 5.74×107 m
- খ 6.38×106 m
- গ 7.5×106 m
- ঘ 8.1×106 m
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 5.74×107 m
উচ্চতায় অভিকর্ষজ ত্বরণ gh=g(RR+h)2। শর্তমতে gh=g100, তাই (RR+h)2=1100⇒R+h=10R⇒h=9R=9×6.38×106≈5.74×107 m। -
৬৫৬
আনুভূমিক পথে সমগতিতে উড্ডয়নশীল একটি বোমারু বিমানের তলদেশ থেকে একটি বোমার বাঁধন আলগা করে ছেড়ে দেওয়া হলো। এটির গতিপথের আকার কি হবে?
- ক Circular
- খ Straight
- গ Hyperbolic
- ঘ Parabolic
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) Parabolic
বিমানটি আনুভূমিক সমবেগে চলার সময় বোমাটি ছাড়া হলে অনুভূমিক দিকে সমবেগ এবং উলম্ব দিকে মহাকর্ষজ ত্বরণের প্রভাবে চলে — এটি প্রক্ষিপ্ত গতির (projectile motion) ধর্ম, যার গতিপথ সর্বদা প্যারাবোলিক (Parabolic) হয়। -
৬৫৭
পৃথিবীর ব্যাসার্ধ ৪০০ মাইল হলে আনুমানিক কত উচ্চতায় মাধ্যাকর্ষ বল পৃথিবীর পৃষ্ঠের মধ্যে বলের 1% হবে?
- ক 36000 মাইলস
- খ 4000 মাইলস
- গ 1000 মাইলস
- ঘ 100000 মাইলস
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 36000 মাইলস
পৃথিবীর ব্যাসার্ধ R=4000 মাইল ধরে (মূল প্রশ্নে টাইপোজনিত ভুলে “৪০০” লেখা হয়েছে), উচ্চতা h-এ অভিকর্ষজ ত্বরণ gh=gR2(R+h)2। শর্তানুসারে ghg=0.01=R2(R+h)2⇒R+hR=10⇒h=9R=9×4000=36000 মাইল। -
৬৫৮
ভূ-পৃষ্ঠ হতে অল্প উচ্চতায় এবং ভূ-পৃষ্ঠের সমান্তরালে একটি নভোযান কত দ্রুতিতে চললে যাত্রীরা ওজনহীনতা অনুভব করবে? দেওয়া আছে: পৃথিবীর ব্যাসার্ধ = 6400km এবং g = 9.8ms−2
- ক 7.9 kms−1
- খ 7.1 kms−1
- গ 3.5 kms−1
- ঘ 3.1 kms
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 7.9 kms−1
ওজনহীনতার জন্য মহাকর্ষীয় বল-ই কেন্দ্রমুখী বল হিসেবে কাজ করবে: mg=mv2R⇒v=gR। v=9.8×6.4×106=6.272×107≈7920m/s=7.9km/s। -
৬৫৯
মহাকর্ষ ধ্রুবক G এর মাত্রা-
- ক [M−1L−3T−3]
- খ [M−2L−3T−3]
- গ [M−1L3T−2]
- ঘ [ML−3T−3]
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) [M−1L3T−2]
নিউটনের মহাকর্ষ সূত্র থেকে G=Fr2m1m2। মাত্রা বসিয়ে: G=[MLT−2][L2][M2]=[M−1L3T−2]। -
৬৬০
মহাকর্ষ বল নিউক্লিয় বলের তুলনায় কতগুন তীব্র?
- ক 10 -42
- খ 10 40
- গ 10 42
- ঘ 10
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 10
মৌলিক বলসমূহের আপেক্ষিক তীব্রতার তুলনায় মহাকর্ষ বল সবচেয়ে দুর্বল বল; এটি নিউক্লিয় (সবল) বলের তুলনায় প্রায় 10−40 গুণ, অর্থাৎ নিউক্লিয় বল মহাকর্ষ বলের প্রায় 1040 গুণ তীব্র — এটি একটি প্রতিষ্ঠিত ধ্রুবক মান (পাঠ্যবই অনুসারে) যা মুখস্থ রাখতে হয়।
মহাকর্ষ ও অভিকর্ষ নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।