আধুনিক পদার্থবিজ্ঞানের সূচনা — বহুনির্বাচনি প্রশ্ন ও সমাধান
HSC পদার্থবিজ্ঞান ২য় পত্রের ৮ম অধ্যায়। এখানে ৭৭৬টি 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।
৭৭৬ প্রশ্ন
২য় পত্র
অধ্যায় ৮
পাতা ১/৩৯
-
১
প্রসঙ্গ কাঠামো (frame of reference) কাকে বলে?
- ক বস্তুর নিজস্ব আকার ও আয়তন
- খ বস্তুর ভরকেন্দ্র
- গ বস্তুর ওপর ক্রিয়াশীল বলের সমষ্টি
- ঘ যে স্থানাঙ্ক ব্যবস্থার সাপেক্ষে কোনো বস্তুর অবস্থান ও গতি বর্ণনা করা হয়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) যে স্থানাঙ্ক ব্যবস্থার সাপেক্ষে কোনো বস্তুর অবস্থান ও গতি বর্ণনা করা হয়
কোনো ঘটনার অবস্থান ও সময় বর্ণনা করতে একটি স্থানাঙ্ক ব্যবস্থা ও ঘড়ি লাগে — এই দুইয়ের সমষ্টিই প্রসঙ্গ কাঠামো।
প্রসঙ্গ কাঠামো ছাড়া "স্থির" বা "গতিশীল" কথাটির কোনো অর্থ নেই। -
২
কোন ধরনের কাঠামোতে নিউটনের গতিসূত্র কোনো ছদ্মবল ছাড়াই সরাসরি খাটে?
- ক যে কাঠামো ত্বরিত
- খ যে কাঠামো ঘূর্ণায়মান
- গ যে কাঠামোতে বল ক্রিয়া করে না
- ঘ যে কাঠামো স্থির বা সমবেগে চলমান
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) যে কাঠামো স্থির বা সমবেগে চলমান
যে কাঠামোতে নিউটনের প্রথম সূত্র (জড়তার সূত্র) খাটে, সেটিই জড় কাঠামো — অর্থাৎ স্থির বা সমবেগে চলমান কাঠামো।
ত্বরিত বা ঘূর্ণায়মান কাঠামো অজড়, সেখানে ছদ্মবল ধরে নিতে হয়। -
৩
নিচের কোনটি অজড় প্রসঙ্গ কাঠামোর উদাহরণ?
- ক ঘূর্ণায়মান মেরি-গো-রাউন্ড
- খ সমবেগে চলমান ট্রেন
- গ স্থির টেবিল
- ঘ সরলরেখায় ধ্রুব বেগে চলা গাড়ি
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) ঘূর্ণায়মান মেরি-গো-রাউন্ড
ঘূর্ণনে দিক বদলায়, তাই ত্বরণ থাকে — ঘূর্ণায়মান কাঠামো অজড়।
বাকি তিনটিতে ত্বরণ শূন্য, তাই সেগুলো জড় কাঠামো। বেগ থাকা দোষের নয়, ত্বরণ থাকাই অজড় করে দেয়। -
৪
পৃথিবীকে কঠোরভাবে জড় কাঠামো বলা যায় না কেন?
- ক পৃথিবীতে অভিকর্ষ আছে বলে
- খ পৃথিবী গোলাকার বলে
- গ পৃথিবীতে বায়ুমণ্ডল আছে বলে
- ঘ পৃথিবী নিজ অক্ষে ঘোরে ও সূর্যকে প্রদক্ষিণ করে, তাই ত্বরিত
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) পৃথিবী নিজ অক্ষে ঘোরে ও সূর্যকে প্রদক্ষিণ করে, তাই ত্বরিত
ঘূর্ণন ও কক্ষপথের কারণে পৃথিবীর কেন্দ্রমুখী ত্বরণ আছে, তাই কঠোর অর্থে এটি অজড়।
তবে এই ত্বরণ এত ক্ষুদ্র যে দৈনন্দিন হিসাবে পৃথিবীকে জড় কাঠামো ধরে নেওয়াই যায়। ফুকো দোলক দিয়ে এই ঘূর্ণনের প্রমাণ পাওয়া যায়। -
৫
ছদ্মবল (pseudo force) কখন ধরে নিতে হয়?
- ক জড় কাঠামোতে বল হিসাব করতে গেলে
- খ বস্তু স্থির থাকলে
- গ বস্তুর ভর খুব বেশি হলে
- ঘ অজড় কাঠামোতে নিউটনের সূত্র প্রয়োগ করতে গেলে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) অজড় কাঠামোতে নিউটনের সূত্র প্রয়োগ করতে গেলে
অজড় (ত্বরিত) কাঠামোতে পর্যবেক্ষক এমন ত্বরণ দেখেন যার কোনো বাস্তব উৎস নেই। হিসাব মেলাতে ছদ্মবল (= −ma) ধরে নিতে হয়।
এর কোনো প্রতিক্রিয়া বল নেই, তাই এটি নিউটনের তৃতীয় সূত্র মানে না। -
৬
কেন্দ্রবিমুখী বল (centrifugal force) সম্পর্কে কোনটি সঠিক?
- ক এটি একটি বাস্তব বল
- খ এটি ছদ্মবল, শুধু ঘূর্ণায়মান কাঠামোতে অনুভূত হয়
- গ এটি কেন্দ্রমুখী বলের প্রতিক্রিয়া বল
- ঘ এটি জড় কাঠামোতেও কাজ করে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) এটি ছদ্মবল, শুধু ঘূর্ণায়মান কাঠামোতে অনুভূত হয়
ঘূর্ণায়মান কাঠামোয় বসে থাকা পর্যবেক্ষক নিজেকে বাইরের দিকে ঠেলে দেওয়া অনুভব করেন — এটি ছদ্মবল।
বাইরে থেকে (জড় কাঠামো থেকে) দেখলে এমন কোনো বল নেই, শুধু কেন্দ্রমুখী বলই আছে। প্রতিক্রিয়া বলও নয়, কারণ দুটি একই বস্তুর ওপর ক্রিয়া করে। -
৭
মুক্তভাবে পড়ন্ত লিফটের ভেতরে থাকা পর্যবেক্ষকের কাছে কী মনে হয়?
- ক সবকিছুর ওজন দ্বিগুণ
- খ সবকিছুর ওজন অপরিবর্তিত
- গ অভিকর্ষ উল্টে গেছে
- ঘ সবকিছু ওজনহীন
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) সবকিছু ওজনহীন
লিফট ও ভেতরের সবকিছু একই ত্বরণে (g) পড়ছে, তাই ভেতরের বস্তু মেঝেতে কোনো বল প্রয়োগ করে না — আপাত ওজন শূন্য।
আইনস্টাইন এই ভাবনা থেকেই সমতুল্যতা নীতি ও সাধারণ আপেক্ষিকতায় পৌঁছান। -
৮
গ্যালিলীয় রূপান্তরে দুই জড় কাঠামোর মধ্যে সময় সম্পর্কে কী ধরা হয়?
- ক সময় উভয় কাঠামোতে অভিন্ন, t′ = t
- খ সময় গতির সাথে ধীরে চলে
- গ সময় দ্রুত চলে
- ঘ সময় ঋণাত্মক হয়ে যায়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) সময় উভয় কাঠামোতে অভিন্ন, t′ = t
গ্যালিলীয় (নিউটনীয়) ধারণায় সময় পরম — সব কাঠামোর ঘড়ি একই হারে চলে, t′ = t।
আপেক্ষিকতা এই ধারণাটিই ভেঙে দেয়: গতিশীল কাঠামোর ঘড়ি ধীরে চলে। -
৯
গ্যালিলীয় রূপান্তরে নিচের কোন রাশিটি অপরিবর্তনীয় (invariant) নয়?
- ক ত্বরণ
- খ বেগ
- গ ভর
- ঘ দুই বিন্দুর দূরত্ব
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) বেগ
দুই জড় কাঠামোর মধ্যে u′ = u − v, তাই বেগ কাঠামোভেদে বদলে যায়।
কিন্তু ত্বরণ, ভর ও দুই বিন্দুর দূরত্ব গ্যালিলীয় রূপান্তরে অপরিবর্তিত থাকে — এজন্যই F = ma সব জড় কাঠামোতে একই রূপ নেয়। -
১০
"পরম স্থিতি" (absolute rest) সম্পর্কে আধুনিক পদার্থবিজ্ঞান কী বলে?
- ক পরম স্থিতি নির্ণয় করা সম্ভব
- খ পৃথিবীই পরম স্থিতিতে আছে
- গ ইথারই পরম স্থিতির মানদণ্ড
- ঘ পরম স্থিতি বলে কিছু নেই, স্থিতি ও গতি সবই আপেক্ষিক
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) পরম স্থিতি বলে কিছু নেই, স্থিতি ও গতি সবই আপেক্ষিক
যেকোনো বস্তুর স্থিতি বা গতি বলতে হয় অন্য কোনো কাঠামোর সাপেক্ষে।
ইথারকে পরম মানদণ্ড ভাবা হয়েছিল, কিন্তু মাইকেলসন-মোরলি পরীক্ষায় তা বাতিল হয়ে যায়। তাই পরম স্থিতির কোনো অর্থ নেই। -
১১
সমবেগে চলমান বদ্ধ কামরায় বসে কি বোঝা যায় কামরাটি চলছে না স্থির?
- ক হ্যাঁ, ওজন মেপে বোঝা যায়
- খ হ্যাঁ, বল লাফিয়ে দেখলেই বোঝা যায়
- গ হ্যাঁ, ঘড়ির গতি দেখে বোঝা যায়
- ঘ না, কোনো যান্ত্রিক পরীক্ষায় বোঝা যায় না
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) না, কোনো যান্ত্রিক পরীক্ষায় বোঝা যায় না
সমবেগ মানে ত্বরণ শূন্য, তাই কামরাটি নিজেই একটি জড় কাঠামো এবং ভেতরে সব সূত্র স্বাভাবিকভাবেই খাটে।
বাইরে না তাকিয়ে কোনো পরীক্ষাতেই গতি ধরা পড়বে না — এটিই আপেক্ষিকতা নীতির মূল কথা। -
১২
অজড় কাঠামোতে বসে থাকা পর্যবেক্ষক কীভাবে বুঝবেন কাঠামোটি ত্বরিত?
- ক ঘড়ি বন্ধ হয়ে যাবে
- খ আলোর বেগ বদলে যাবে
- গ ভেতরের বস্তুতে কারণহীন ত্বরণ দেখা যাবে
- ঘ ভর শূন্য হয়ে যাবে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) ভেতরের বস্তুতে কারণহীন ত্বরণ দেখা যাবে
হঠাৎ ব্রেক কষলে বাসের ভেতরে ঝুলন্ত বস্তু সামনে হেলে পড়ে — অথচ তার ওপর কোনো বাস্তব বল নেই।
এই কারণহীন ত্বরণই প্রমাণ করে কাঠামোটি অজড়। জড় কাঠামোতে বল ছাড়া ত্বরণ হয় না। -
১৩
ইথার (ether) সম্পর্কে ঊনবিংশ শতকের ধারণা কী ছিল?
- ক একধরনের গ্যাস যা বাতাসে থাকে
- খ আলোর কণা
- গ সমগ্র শূন্যস্থানে ছড়ানো এক কাল্পনিক মাধ্যম, যাতে আলো চলে
- ঘ তড়িৎ ক্ষেত্রের আরেক নাম
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) সমগ্র শূন্যস্থানে ছড়ানো এক কাল্পনিক মাধ্যম, যাতে আলো চলে
যেহেতু তরঙ্গ চলতে মাধ্যম লাগে, তাই ধরা হয়েছিল আলো চলার জন্য সর্বত্র ইথার নামে এক অতি হালকা ও স্থিতিস্থাপক মাধ্যম আছে।
এটিকেই পরম স্থিতির মানদণ্ড ভাবা হতো। মাইকেলসন-মোরলি পরীক্ষার পর ধারণাটি পরিত্যক্ত হয়। -
১৪
মাইকেলসন-মোরলি পরীক্ষার মূল উদ্দেশ্য কী ছিল?
- ক আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্য মাপা
- খ আলোর কণাধর্ম প্রমাণ করা
- গ ইথারের সাপেক্ষে পৃথিবীর গতি নির্ণয় করা
- ঘ পৃথিবীর ভর নির্ণয় করা
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) ইথারের সাপেক্ষে পৃথিবীর গতি নির্ণয় করা
পৃথিবী যদি স্থির ইথারের ভেতর দিয়ে ছোটে, তবে "ইথার বাতাসের" কারণে ভিন্ন দিকে আলোর বেগ ভিন্ন হওয়ার কথা।
সেই পার্থক্য মেপে ইথারের সাপেক্ষে পৃথিবীর গতি বের করাই ছিল উদ্দেশ্য। -
১৫
মাইকেলসন-মোরলি পরীক্ষার প্রকৃত ফলাফল কী ছিল?
- ক প্রত্যাশিত সরণ ঠিকঠাক পাওয়া গিয়েছিল
- খ ডোরার কোনো সরণ পাওয়া যায়নি (নাল ফল)
- গ প্রত্যাশার দ্বিগুণ সরণ পাওয়া গিয়েছিল
- ঘ যন্ত্র কাজ করেনি
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) ডোরার কোনো সরণ পাওয়া যায়নি (নাল ফল)
বহুবার, বিভিন্ন ঋতুতে ও বিভিন্ন দিকে পরীক্ষা করেও কোনো ডোরা সরণ পাওয়া যায়নি — একেই বলা হয় "নাল ফল" (null result)।
অর্থাৎ আলোর বেগ সব দিকেই সমান। -
১৬
মাইকেলসন-মোরলি পরীক্ষার ফলাফলের প্রধান তাৎপর্য কী?
- ক ইথারের অস্তিত্ব নেই এবং আলোর বেগ সব দিকে সমান
- খ পৃথিবী স্থির
- গ আলো কণা দিয়ে গঠিত
- ঘ ইথার আছে কিন্তু পৃথিবীর সাথে চলে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) ইথারের অস্তিত্ব নেই এবং আলোর বেগ সব দিকে সমান
ফলাফল দুইটি কথা বলে: ইথার নেই, এবং আলোর বেগ পর্যবেক্ষকের গতি নির্বিশেষে ধ্রুব।
এই দ্বিতীয় সিদ্ধান্তই আইনস্টাইনের বিশেষ আপেক্ষিকতার দ্বিতীয় স্বীকার্যে পরিণত হয়। -
১৭
বর্তমান বিজ্ঞানে ইথারের ধারণার অবস্থা কী?
- ক এখনো গৃহীত
- খ সম্পূর্ণ পরিত্যক্ত, তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গের কোনো মাধ্যম লাগে না
- গ আংশিক গৃহীত
- ঘ শুধু শূন্যস্থানে প্রযোজ্য
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) সম্পূর্ণ পরিত্যক্ত, তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গের কোনো মাধ্যম লাগে না
ম্যাক্সওয়েলের তত্ত্ব অনুযায়ী পরিবর্তনশীল তড়িৎ ও চৌম্বক ক্ষেত্র একে অপরকে টিকিয়ে রাখে, তাই কোনো মাধ্যম লাগে না।
মাইকেলসন-মোরলি পরীক্ষার পর ইথারের ধারণা সম্পূর্ণ পরিত্যক্ত হয়েছে। -
১৮
বিশেষ আপেক্ষিকতার প্রথম স্বীকার্য কী?
- ক সব জড় কাঠামোতে পদার্থবিজ্ঞানের সব সূত্র একই রূপ নেয়
- খ আলোর বেগ ধ্রুব
- গ ভর ও শক্তি সমতুল্য
- ঘ সময় পরম
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) সব জড় কাঠামোতে পদার্থবিজ্ঞানের সব সূত্র একই রূপ নেয়
প্রথম স্বীকার্য (আপেক্ষিকতা নীতি): সব জড় কাঠামোতে পদার্থবিজ্ঞানের সূত্র অভিন্ন।
গ্যালিলিও শুধু বলবিদ্যার জন্য বলেছিলেন; আইনস্টাইন একে তড়িৎচুম্বকত্বসহ সব সূত্রে বিস্তৃত করেন। -
১৯
বিশেষ আপেক্ষিকতার দ্বিতীয় স্বীকার্য কী?
- ক ভর সবসময় ধ্রুব
- খ দৈর্ঘ্য সব কাঠামোতে একই
- গ শূন্যস্থানে আলোর বেগ সব জড় কাঠামোতে ধ্রুব
- ঘ সময় সব কাঠামোতে একই
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) শূন্যস্থানে আলোর বেগ সব জড় কাঠামোতে ধ্রুব
দ্বিতীয় স্বীকার্য: শূন্যস্থানে আলোর বেগ c সব জড় কাঠামোতেই সমান — উৎস বা পর্যবেক্ষকের গতি যাই হোক।
এটিই সবচেয়ে বিপ্লবী ধারণা, কারণ এখান থেকেই কাল দীর্ঘায়ন, দৈর্ঘ্য সংকোচন ও একযোগীতার আপেক্ষিকতা বেরিয়ে আসে। -
২০
একটি উৎস 0.9c বেগে আপনার দিকে ছুটে আসতে আসতে আলো পাঠালে সেই আলোর বেগ আপনার কাছে কত?
- ক c
- খ 1.9c
- গ 0.9c
- ঘ 0.1c
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) c
দ্বিতীয় স্বীকার্য অনুযায়ী আলোর বেগ উৎসের গতির ওপর নির্ভর করে না।
তাই মাপা বেগ হবে ঠিক c। শব্দের ক্ষেত্রে এমন হতো না — সেখানে মাধ্যমের সাপেক্ষে বেগ ধরা হয়।
আধুনিক পদার্থবিজ্ঞানের সূচনা নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।