গতিবিদ্যা — বহুনির্বাচনি প্রশ্ন ও সমাধান
HSC পদার্থবিজ্ঞান ১ম পত্রের ৩য় অধ্যায়। এখানে ৬৯৩টি 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।
-
৪২১
অনুভূমিকের সাথে 30° কোণ করে ভূ-পৃষ্ঠ থেকে 40 m s−1 বেগে একটি বুলেট ছোড়া হলো। বুলেটটি 30 m দূরে অবস্থিত একটি দেয়ালে কত উচ্চতায় থাকবে?
- ক 13.64 m
- খ 31.64 m
- গ 15.64 m
- ঘ 12.64 m
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 13.64 m
প্রাসের গতিপথের সমীকরণ y = x tanα − gx22u2cos2α। এখানে x = 30 m, u = 40 m s−1, α = 30°, cos230° = 0.75। ∴ y = 30×0.5774 − 9.8×9002×1600×0.75 = 17.32 − 3.675 = 13.64 m। অর্থাৎ বুলেটটি দেয়ালে প্রায় 13.6 m উঁচুতে আঘাত করবে। -
৪২২
একটি প্রাস 30° কোণে 40 m s−1 বেগে উপরের দিকে নিক্ষিপ্ত হলে তার বিচরণকাল কত?
- ক 6 s
- খ 4 s
- গ 8 s
- ঘ 2 s
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 4 s
সমতল ভূমিতে বিচরণকাল T = 2u sinαg = 2×40×sin30°9.8 = 2×40×0.59.8 = 409.8 ≈ 4.08 s ≈ 4 s। মনে রাখো: বিচরণকাল সর্বোচ্চ বিন্দুতে পৌঁছানোর সময়ের ঠিক দ্বিগুণ, কারণ ওঠা ও নামার সময় সমান। -
৪২৩
কোনো প্রক্ষেপকের নিক্ষেপণ বেগ দ্বিগুণ বৃদ্ধি করা হলে নিচের কোনটি সঠিক?
- ক অনুভূমিক পাল্লা দ্বিগুণ হবে
- খ অনুভূমিক পাল্লা তিনগুণ হবে
- গ অনুভূমিক পাল্লা চারগুণ হবে
- ঘ কোনোটিই নয়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) অনুভূমিক পাল্লা চারগুণ হবে
R = u2sin2αg, অর্থাৎ একই প্রক্ষেপণ কোণে R ∝ u2। তাই u দ্বিগুণ হলে R হবে 22 = 4 গুণ। একইভাবে সর্বোচ্চ উচ্চতাও 4 গুণ হয়, তবে বিচরণকাল T ∝ u হওয়ায় সেটি মাত্র দ্বিগুণ হবে — এই পার্থক্যটা পরীক্ষায় প্রায়ই ধরা হয়। -
৪২৪
32 ft s−1 আদিবেগে এবং ভূমির সাথে 30° কোণে একটি বস্তু নিক্ষেপ করা হলো। ইহার সময়কাল কত?
- ক 0.5 s
- খ 1 s
- গ 1.5 s
- ঘ 2 s
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 1 s
এখানে একক ফুট-সেকেন্ড, তাই g = 32 ft s−2 নিতে হবে। T = 2u sinαg = 2×32×sin30°32 = 2×32×0.532 = 1 s। টিকা: ফুট এককের অঙ্কে g = 9.8 বসিয়ে ফেললে উত্তর পুরোপুরি ভুল হবে — একক দেখে g বাছো। -
৪২৫
অনুভূমিকের সাথে কত কোণে নিক্ষেপ করলে একটি নিক্ষিপ্ত বস্তু সর্বাধিক অনুভূমিক দূরত্ব অতিক্রম করবে?
- ক 45°
- খ 0°
- গ 90°
- ঘ 60°
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 45°
R = u2sin2αg সর্বাধিক হয় যখন sin2α = 1, অর্থাৎ 2α = 90° ⇒ α = 45°। 0°-এ বস্তু ভূমি বরাবর যায়, পাল্লা কার্যত শূন্য; 90°-এ sin180° = 0, তাই বস্তু যেখান থেকে ছোড়া সেখানেই ফেরে। 60° আর 30° সমান পাল্লা দেয়, কিন্তু সর্বাধিক নয়। -
৪২৬
একটি বস্তুকে 40 m s−1 বেগে অনুভূমিকের সাথে 60° কোণে নিক্ষেপ করা হলো। বস্তুটির সর্বোচ্চ উচ্চতায় পৌঁছাতে কত সেকেন্ড সময় লাগবে?
- ক 5.33
- খ 3.53
- গ 3.35
- ঘ 1.5
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 3.53
সর্বোচ্চ উচ্চতায় বেগের উল্লম্ব উপাংশ শূন্য: 0 = u sinα − gt ⇒ t = u sinαg = 40×sin60°9.8 = 34.649.8 ≈ 3.53 s। পুরো বিচরণকাল হবে এর দ্বিগুণ, প্রায় 7.07 s — অপশন (ক) 5.33 সেই ভুলের ফাঁদ নয়, তবে অর্ধেক-দ্বিগুণ গুলিয়ে ফেলা খুব সাধারণ ভুল। -
৪২৭
একটি বস্তুকে v বেগে এবং θ কোণে নিক্ষেপ করা হলে সর্বোচ্চ উচ্চতা কত হবে?
- ক v2sin2θ2g
- খ v2sinθg
- গ v2sinθ2g
- ঘ 2vg
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) v2sin2θ2g
বস্তু ওঠে কেবল বেগের উল্লম্ব উপাংশ v sinθ নিয়ে, আর সর্বোচ্চ বিন্দুতে সেটি শূন্য হয়। ∴ (v sinθ)2 = 2gH ⇒ H = v2sin2θ2g। sinθ-এর বর্গ না নিলে (গ)-এর মতো ভুল হয়; (ঘ)-এর মাত্রা দৈর্ঘ্যের নয় বলে সেটিও বাদ। -
৪২৮
প্রাসের সর্বোচ্চ উচ্চতার সমীকরণ কোনটি?
- ক H=v02sinθ2g
- খ H=v0cosθg
- গ H=2v02g
- ঘ H=v02sin2θ2g
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) H=v02sin2θ2g
উল্লম্ব উপাংশ v0sinθ নিয়ে v2 = u2 − 2gH প্রয়োগ করলে সর্বোচ্চ বিন্দুতে 0 = (v0sinθ)2 − 2gH ⇒ H = v02sin2θ2g। (ক)-তে sinθ-এর বর্গ নেই, আর (খ), (গ), (ঙ) মাত্রা যাচাইয়েই বাদ পড়ে যায়। -
৪২৯
98 m s−1 বেগে ভূমির সাথে 60° কোণে একটি বস্তুকে শূন্যে নিক্ষেপ করা হলো। এটি সর্বোচ্চ কত উপরে উঠবে?
- ক 91.87 m
- খ 183.75 m
- গ 169.5 m
- ঘ 367.5 m
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 367.5 m
H = u2sin2α2g। এখানে u = 98 m s−1, α = 60° ⇒ sin60° = 32, তাই sin260° = 0.75। ∴ H = 9604×0.752×9.8 = 720319.6 = 367.5 m। ফাঁদ: sin260°-এর বদলে sin60° = 0.866 বসালে ভুল করে 424 m-এর কাছাকাছি মান আসে। -
৪৩০
একটি বস্তুকে 20 m s−1 গতিবেগ এবং 30° নিক্ষেপণ কোণে শূন্যে নিক্ষেপ করা হলে, R-এর মান কত হবে?
- ক 30.5 m
- খ 35.35 m
- গ 40.34 m
- ঘ 20.34 m
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 35.35 m
R = u2sin2αg = 202×sin60°9.8 = 400×0.8669.8 = 346.419.8 ≈ 35.35 m। খেয়াল রাখো, পাল্লার সূত্রে কোণ দ্বিগুণ হয় — 30° প্রক্ষেপণ কোণ হলেও সূত্রে sin60° বসাতে হয়, sin30° নয়। -
৪৩১
একটি প্রক্ষেপককে X-অক্ষের সাথে θ কোণে v0 আদিবেগে প্রক্ষেপণ করলে তার পাল্লা (range) হবে—
- ক R=v0sin2θg
- খ R=v02sinθg
- গ R=v02sin2θg
- ঘ R=v02sin2θ2g
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) R=v02sin2θg
পাল্লা = অনুভূমিক বেগ × বিচরণকাল = v0cosθ × 2v0sinθg = 2v02sinθcosθg = v02sin2θg, কারণ 2sinθcosθ = sin2θ। (ক)-তে v0-এর বর্গ নেই বলে মাত্রা মেলে না; (ঘ)-এর হর 2g আসলে সর্বোচ্চ উচ্চতার সূত্রের অংশ। -
৪৩২
সমতলে বস্তু নিক্ষেপ সম্পর্কিত নিচের কোনটি সঠিক নয়?
- ক u বেগে অনুভূমিকের সাথে α কোণে প্রক্ষেপিত কণার বিচরণকাল = 2u sinαg
- খ উচ্চতল থেকে প্রক্ষেপিত কণার গতিপথ একটি পরাবৃত্ত
- গ u বেগে অনুভূমিকের সাথে α কোণে প্রক্ষেপিত কণার বৃহত্তর উচ্চতায় পৌঁছানোর সময় = u sinαg
- ঘ u বেগে অনুভূমিকের সাথে α কোণে প্রক্ষেপণ করলে অনুভূমিক পাল্লা = u2 sinαg
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) u বেগে অনুভূমিকের সাথে α কোণে প্রক্ষেপণ করলে অনুভূমিক পাল্লা = u2 sinαg
সঠিক সূত্রগুলো: বিচরণকাল T = 2u sinαg, সর্বোচ্চ বিন্দুতে ওঠার সময় t = u sinαg এবং অনুভূমিক পাল্লা R = u2sin2αg। তাই (ক) ও (গ) ঠিক, (খ)-ও ঠিক কারণ প্রাসের গতিপথ সবসময়ই পরাবৃত্ত। (ঘ) ভুল — সেখানে sin2α-এর জায়গায় sinα লেখা হয়েছে। -
৪৩৩
একটি বৈদ্যুতিক পাখা প্রতি মিনিটে 30 বার ঘোরে। পাখাটির কৌণিক বেগ কত? উল্লেখ্য যে বৈদ্যুতিক পাখাটি r ব্যাসার্ধের বৃত্তাকার জায়গা দখল করে।
- ক 2πr30 m s−1
- খ 60π rad s−1
- গ 2π15 m s−1
- ঘ πr m s−1
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) πr m s−1
প্রতি মিনিটে N = 30 ⇒ কৌণিক বেগ ω = 2πN60 = 2π×3060 = π rad s−1 — কিন্তু এই মানটি অপশনে নেই। r ব্যাসার্ধের প্রান্তের রৈখিক বেগ v = ωr = πr m s−1, যা (ঘ)। এককই এখানে সূত্র: rad s−1 কৌণিক বেগের, m s−1 রৈখিক বেগের। -
৪৩৪
আদি বেগবিশিষ্ট বস্তু সমত্বরণে চলমান হলে বেগ-সময় লেখচিত্রের সরলরেখাটি—
- ক মূলবিন্দুগামী
- খ x-অক্ষ ছেদকারী
- গ y-অক্ষ ছেদকারী
- ঘ x-অক্ষের সমান্তরাল
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) y-অক্ষ ছেদকারী
সমত্বরণে v = u + at — এটি y = c + mx ধরনের সরলরেখা, যার ঢাল a এবং ছেদক u। আদিবেগ u ≠ 0 হওয়ায় t = 0-তে v = u, অর্থাৎ রেখাটি y-অক্ষকে u বিন্দুতে ছেদ করে। কেবল u = 0 হলেই রেখাটি মূলবিন্দুগামী হতো (ক)। -
৪৩৫
একটি বৈদ্যুতিক পাখা প্রতি মিনিটে 1200 বার ঘোরে। সুইচ বন্ধ করার 3 মিনিট পর পাখাটি বন্ধ হয়ে যায়। সুইচ বন্ধ করার পর পাখাটির কৌণিক মন্দন কত rad s−2?
- ক 0.69
- খ 0.25
- গ 0.50
- ঘ 0.45
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 0.69
ω0 = 2πN60 = 2π×120060 = 40π ≈ 125.66 rad s−1, শেষে ω = 0, সময় t = 3 min = 180 s। α = ω − ω0t = 0 − 125.66180 ≈ −0.69 rad s−2। ঋণাত্মক চিহ্ন মন্দন বোঝায়, ∴ কৌণিক মন্দনের মান 0.69 rad s−2। ফাঁদ: 3 মিনিটকে সেকেন্ডে না বদলালে উত্তর 60 গুণ বড় হয়ে যাবে। -
৪৩৬
একটি ঘড়ি প্রতি মিনিটে 45 বার ঘোরে। কেন্দ্র থেকে 9 cm দূরে কোনো বিন্দুর দ্রুতি কত?
- ক 0.21 m s−1
- খ 0.42 m s−1
- গ 0.62 m s−1
- ঘ 0.82 m s−1
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 0.42 m s−1
ω = 2πN60 = 2π×4560 = 4.71 rad s−1 এবং r = 9 cm = 0.09 m। ∴ দ্রুতি v = ωr = 4.71×0.09 ≈ 0.42 m s−1। সেন্টিমিটারকে মিটারে না বদলালে উত্তর 100 গুণ বড় হয়ে যাবে — একক রূপান্তরই এখানে মূল ধাপ। -
৪৩৭
একটি চাকার ব্যাসার্ধ 1 m। এটি এক মিনিটে 15 বার ঘুরলে এর প্রান্তের রৈখিক বেগ কত m s−1?
- ক π
- খ π2
- গ 2π
- ঘ π3
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) π2
প্রতি মিনিটে N = 15 ⇒ ω = 2πN60 = 2π×1560 = π2 rad s−1। ব্যাসার্ধ r = 1 m, তাই প্রান্তের রৈখিক বেগ v = ωr = π2 m s−1 ≈ 1.57 m s−1। সূত্র দুটি মনে রাখলেই হয়: ω = 2πN60 এবং v = ωr। -
৪৩৮
একটি গাড়ি বৃত্তাকার পথে কেন্দ্রমুখী ত্বরণ 2 m s−2 এবং বেগ 20 m s−1-এ চলে। বৃত্তাকার পথের ব্যাসার্ধ কত?
- ক 200 m
- খ 300 m
- গ 100 m
- ঘ 400 m
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 200 m
কেন্দ্রমুখী ত্বরণ ac = v2r ⇒ r = v2ac = 2022 = 4002 = 200 m। খেয়াল রাখো, ac বেগের বর্গের সমানুপাতিক — একই ব্যাসার্ধে বেগ দ্বিগুণ করলে কেন্দ্রমুখী ত্বরণ চারগুণ হয়ে যেত। -
৪৩৯
20 g ভরবিশিষ্ট কোনো বস্তুকে 5 m দীর্ঘ সুতার সাহায্যে বৃত্তাকার পথে ঘুরানো হচ্ছে। বস্তুটি 6 s-এ 30টি পূর্ণ আবর্তন করে। সুতার টান কত N?
- ক 29.22
- খ 49.12
- গ 98.7
- ঘ 15.92
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 98.7
6 s-এ 30 আবর্তন ⇒ কম্পাঙ্ক n = 306 = 5 s−1 ⇒ ω = 2πn = 10π ≈ 31.42 rad s−1। সুতার টানই এখানে কেন্দ্রমুখী বল যোগায়: T = mω2r = 0.02×(31.42)2×5 ≈ 98.7 N। ভর অবশ্যই kg-এ নিতে হবে (20 g = 0.02 kg), নইলে উত্তর 1000 গুণ বড় হবে। -
৪৪০
একটি কণা 1.5 m ব্যাসার্ধের বৃত্তাকার পথে প্রতি মিনিটে 120 বার আবর্তন করে। এর রৈখিক বেগ কত m s−1?
- ক 12.74
- খ 16.74
- গ 18.84
- ঘ 20.84
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 18.84
ω = 2πN60 = 2π×12060 = 4π rad s−1। ∴ রৈখিক বেগ v = ωr = 4π×1.5 = 6π ≈ 18.84 m s−1। এক কথায়: আগে rpm থেকে rad s−1 বের করো, তারপর ব্যাসার্ধ দিয়ে গুণ করো।
গতিবিদ্যা নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।