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 ৪/৩৯
-
৬১
আপেক্ষিকতায় "পরম সময়" ধারণার কী হয়েছে?
- ক আরও দৃঢ় হয়েছে
- খ শুধু পৃথিবীতে প্রযোজ্য থেকেছে
- গ বাতিল হয়েছে, সময় কাঠামোভেদে ভিন্ন
- ঘ অপরিবর্তিত আছে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) বাতিল হয়েছে, সময় কাঠামোভেদে ভিন্ন
নিউটনীয় ধারণায় সময় ছিল সবার জন্য এক ও অভিন্ন। আপেক্ষিকতায় দেখা যায় সময় কাঠামোভেদে ভিন্ন হারে বয়।
তাই "পরম সময়" ও "পরম যুগপৎতা" দুটোই বাতিল — টিকে থাকে কেবল স্থান-কাল ব্যবধান। -
৬২
উচ্চ বেগে ভ্রমণ করলে ভ্রমণকারী নিজে কি সময়ের ধীর গতি টের পাবেন?
- ক হ্যাঁ, তিনি ঘড়ি ধীরে চলতে দেখবেন
- খ হ্যাঁ, তিনি বুড়িয়ে যাওয়া টের পাবেন
- গ না, তার কাছে সবকিছু স্বাভাবিক লাগবে
- ঘ হ্যাঁ, তার হৃৎস্পন্দন ধীর লাগবে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) না, তার কাছে সবকিছু স্বাভাবিক লাগবে
নিজের কাঠামোতে তিনি স্থির, তাই তার ঘড়ি, হৃৎস্পন্দন — সব স্বাভাবিকই লাগবে।
ধীর গতি ধরা পড়ে কেবল অন্য কাঠামো থেকে তুলনা করলে। এটিই আপেক্ষিকতার মূল কথা — কোনো কাঠামোই বিশেষ নয়। -
৬৩
একটি রডের নিজস্ব দৈর্ঘ্য 100 m। এটি 0.6c বেগে চললে ভূমির পর্যবেক্ষক কত দৈর্ঘ্য মাপবেন?
- ক 60 m
- খ 125 m
- গ 80 m
- ঘ 36 m
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 80 m
L = L₀√(1 − 0.36) = 100 × 0.8
= 80 m। -
৬৪
10 m নিজস্ব দৈর্ঘ্যের একটি মহাকাশযান 0.8c বেগে চলছে। পৃথিবী থেকে মাপা দৈর্ঘ্য কত?
- ক 8 m
- খ 6 m
- গ 12.5 m
- ঘ 16.7 m
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 6 m
√(1 − 0.64) = 0.6
L = 10 × 0.6 = 6 m। -
৬৫
একটি বস্তুর দৈর্ঘ্য নিজস্ব দৈর্ঘ্যের অর্ধেক মাপা হলে বেগ কত?
- ক 0.5c
- খ 0.75c
- গ 0.866c
- ঘ 0.6c
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 0.866c
√(1 − v²/c²) = 0.5 → 1 − v²c² = 0.25
v = √32c = 0.866c। -
৬৬
ভূমি থেকে একটি চলন্ত রডের দৈর্ঘ্য 80 m মাপা হলো এবং এর বেগ 0.6c। রডটির নিজস্ব দৈর্ঘ্য কত?
- ক 64 m
- খ 128 m
- গ 100 m
- ঘ 48 m
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 100 m
L₀ = L√(1 − 0.36) = 800.8
= 100 m। -
৬৭
একটি মহাকাশযানে 1 ঘণ্টা সময় কাটল। যানটি 0.6c বেগে চললে পৃথিবীতে কত সময় কাটবে?
- ক 0.8 ঘণ্টা
- খ 1.25 ঘণ্টা
- গ 1.67 ঘণ্টা
- ঘ 1 ঘণ্টা
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 1.25 ঘণ্টা
t = γt₀ = 10.8 × 1
= 1.25 ঘণ্টা। -
৬৮
একটি কণার নিজস্ব কাঠামোতে ঘটনাটি 60 s স্থায়ী হয়। কণাটি 0.8c বেগে চললে গবেষণাগারে মাপা সময় কত?
- ক 100 s
- খ 36 s
- গ 75 s
- ঘ 48 s
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 100 s
γ = 10.6
t = 600.6 = 100 s। -
৬৯
একটি মিউয়নের নিজস্ব আয়ু 2 µs। এটি 0.6c বেগে চললে পৃথিবী থেকে মাপা আয়ু কত?
- ক 1.6 µs
- খ 3.33 µs
- গ 2 µs
- ঘ 2.5 µs
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 2.5 µs
t = 20.8 µs
= 2.5 µs — এ কারণেই মিউয়ন প্রত্যাশার চেয়ে অনেক বেশি পথ পাড়ি দিতে পারে। -
৭০
একটি চলন্ত ঘড়ি ভূমির ঘড়ির প্রতি 1 s এ মাত্র 0.8 s দেখায়। ঘড়িটির বেগ কত?
- ক 0.8c
- খ 0.6c
- গ 0.5c
- ঘ 0.2c
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 0.6c
√(1 − v²/c²) = 0.8 → 1 − v²c² = 0.64
v²c² = 0.36 → v = 0.6c। -
৭১
আপেক্ষিক ভরের সঠিক রাশি কোনটি?
- ক m = m₀√(1 − v²/c²)
- খ m = m₀ × √(1 − v²/c²)
- গ m = m₀(1 − v²/c²)
- ঘ m = m₀ + v²c²
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) m = m₀√(1 − v²/c²)
m = m₀√(1 − v²/c²) = γm₀
γ ≥ 1 হওয়ায় গতিশীল বস্তুর ভর সবসময় স্থির ভরের চেয়ে বেশি মাপা হয়। দৈর্ঘ্য সংকোচনে ঠিক উল্টো নিয়ম। -
৭২
স্থির ভর (rest mass) কাকে বলে?
- ক গতিশীল কাঠামোতে মাপা ভর
- খ সর্বোচ্চ মাপা ভর
- গ পৃথিবীতে মাপা ভর
- ঘ বস্তুর সাপেক্ষে স্থির কাঠামোতে মাপা ভর
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) বস্তুর সাপেক্ষে স্থির কাঠামোতে মাপা ভর
বস্তুটি যে কাঠামোতে স্থির, সেখানে মাপা ভরই স্থির ভর m₀।
এটি সব কাঠামোতে অভিন্ন, অর্থাৎ একটি অপরিবর্তনীয় (invariant) রাশি — এজন্যই আধুনিক পদার্থবিজ্ঞানে "ভর" বলতে সাধারণত স্থির ভরকেই বোঝানো হয়। -
৭৩
বেগ বাড়ালে বস্তুর জড়তার কী হয়?
- ক কমে যায়
- খ অপরিবর্তিত থাকে
- গ শূন্য হয়ে যায়
- ঘ বেড়ে যায়, তাই আরও ত্বরান্বিত করা কঠিন হয়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) বেড়ে যায়, তাই আরও ত্বরান্বিত করা কঠিন হয়
γ বাড়ার সাথে আপেক্ষিক ভর তথা জড়তা বাড়ে, তাই একই ত্বরণ পেতে অনেক বেশি বল লাগে।
এ কারণেই বেগ c-এর কাছে গেলে বস্তুকে আর কার্যত ত্বরান্বিত করা যায় না। -
৭৪
v = c হলে আপেক্ষিক ভরের কী হতো?
- ক শূন্য হয়ে যেত
- খ অসীম হয়ে যেত
- গ স্থির ভরের সমান থাকত
- ঘ দ্বিগুণ হতো
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) অসীম হয়ে যেত
m = m₀√(1 − 1) = m₀0 → অসীম
অসীম ভরকে ত্বরান্বিত করতে অসীম শক্তি লাগত, যা অসম্ভব। তাই স্থির ভরযুক্ত কোনো বস্তু c বেগে পৌঁছাতে পারে না। -
৭৫
ফোটন আলোর বেগে চলতে পারে কেন?
- ক এর ভর খুব কম
- খ এটি আধানহীন
- গ এটি তরঙ্গ
- ঘ এর স্থির ভর শূন্য
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) এর স্থির ভর শূন্য
m₀ = 0 হলে m = 00 — রাশিটি অনির্দিষ্ট, তাই সসীম শক্তি নিয়েই ফোটন c বেগে চলতে পারে।
ফোটনের স্থির ভর শূন্য হলেও শক্তি ও ভরবেগ আছে: E = hf এবং p = Ec। -
৭৬
v ≪ c হলে আপেক্ষিক ভর কেমন হয়?
- ক প্রায় স্থির ভরের সমান
- খ স্থির ভরের দ্বিগুণ
- গ শূন্য
- ঘ অসীম
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) প্রায় স্থির ভরের সমান
v/c ছোট হলে γ ≈ 1, তাই m ≈ m₀।
এ কারণেই দৈনন্দিন গতিতে ভর বৃদ্ধি কোনো যন্ত্রে ধরা পড়ে না এবং নিউটনীয় বলবিদ্যাই যথেষ্ট। -
৭৭
আপেক্ষিক ভরবেগের সঠিক রাশি কোনটি?
- ক p = m₀v
- খ p = m₀vγ
- গ p = γm₀v
- ঘ p = m₀c
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) p = γm₀v
p = mv = γm₀v
বেগ c-এর দিকে গেলে γ অসীমের দিকে যায়, তাই ভরবেগেরও কোনো ঊর্ধ্বসীমা নেই — যদিও বেগের সীমা c। -
৭৮
ভরের আপেক্ষিকতার পরীক্ষামূলক প্রমাণ কোথায় সবচেয়ে স্পষ্ট?
- ক দৈনন্দিন যানবাহনের গতিতে
- খ কণা ত্বরকে উচ্চ বেগের ইলেকট্রন ও প্রোটনের আচরণে
- গ শব্দের বেগ মাপায়
- ঘ পানির স্ফুটনাঙ্কে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) কণা ত্বরকে উচ্চ বেগের ইলেকট্রন ও প্রোটনের আচরণে
কণা ত্বরকে ইলেকট্রন c-এর অতি কাছাকাছি বেগ পায়। সেখানে দেখা যায় শক্তি বাড়ালেও বেগ প্রায় বাড়ে না, কিন্তু ভরবেগ ও জড়তা বেড়েই চলে।
চুম্বক দিয়ে বাঁকানোর হিসাব তখন আপেক্ষিক ভর ধরেই মেলাতে হয়। -
৭৯
আধুনিক ব্যাখ্যায় "ভর বেড়ে যায়" কথাটিকে কীভাবে বলা হয়?
- ক ভর সত্যিই বেড়ে যায়
- খ ভর অপরিবর্তনীয়, বাড়ে শক্তি ও ভরবেগ
- গ ভর কমে যায়
- ঘ ভরের কোনো অর্থ নেই
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) ভর অপরিবর্তনীয়, বাড়ে শক্তি ও ভরবেগ
আধুনিক দৃষ্টিতে স্থির ভরই আসল ভর এবং তা সব কাঠামোতে এক। বেগ বাড়লে বাড়ে বস্তুর শক্তি ও ভরবেগ।
"আপেক্ষিক ভর" শব্দটি পুরনো ধারা, তবে HSC পাঠ্যক্রমে এটি এখনো ব্যবহৃত হয় — দুই ভাষাই একই হিসাব দেয়। -
৮০
দুইটি ভিন্ন কাঠামো থেকে একই বস্তুর আপেক্ষিক ভর মাপলে কী পাওয়া যাবে?
- ক সবসময় একই মান
- খ সবসময় শূন্য
- গ ভিন্ন ভিন্ন মান
- ঘ সবসময় অসীম
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) ভিন্ন ভিন্ন মান
আপেক্ষিক ভর v-এর ওপর নির্ভর করে, আর আপেক্ষিক বেগ কাঠামোভেদে ভিন্ন — তাই মানও ভিন্ন।
কিন্তু স্থির ভর m₀ সব কাঠামোতে এক, এজন্যই একে অপরিবর্তনীয় রাশি বলা হয়।
আধুনিক পদার্থবিজ্ঞানের সূচনা নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।