নিউটনীয় বলবিদ্যা — বহুনির্বাচনি প্রশ্ন ও সমাধান
HSC পদার্থবিজ্ঞান ১ম পত্রের ৪র্থ অধ্যায়। এখানে ৮৭০টি 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।
-
৪৮১
একটি রকেট ঊর্ধ্বমুখী যাত্রাপথে প্রথম সেকেন্ডে ভরের 1100 অংশ হারায়। রকেট হতে নিষ্কাশিত গ্যাসের বেগ 2500 ms−1 হলে রকেটের ত্বরণ কত?
- ক 20 ms−2
- খ 15.2 ms−2
- গ 9.8 ms−2
- ঘ কোনটিই নয়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 15.2 ms−2
রকেটের ত্বরণ, a = (uM)(dmdt) − g। প্রতি সেকেন্ডে ভরের 1100 অংশ বের হচ্ছে, অর্থাৎ (1M)(dmdt) = 1100 s−1। তাই a = 2500 × (1100) − 9.8 = 25 − 9.8 = 15.2 ms−2। -
৪৮২
মহাশূন্যে রকেট চলতে পারার কারণ—
- ক বায়ুর ধাক্কা
- খ জড়তা
- গ ভরবেগ সংরক্ষণ
- ঘ মহাকর্ষ বল
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) ভরবেগ সংরক্ষণ
রকেট পেছন দিকে প্রচণ্ড বেগে গ্যাস ছুড়ে দেয়; ভরবেগ সংরক্ষণের নিয়মে ঐ সমপরিমাণ ভরবেগ রকেট বিপরীত দিকে পায়। বাইরের কোনো মাধ্যমে ধাক্কা দেওয়ার দরকার হয় না, তাই শূন্য মহাশূন্যেও রকেট চলতে পারে। -
৪৮৩
রকেট কোন সংরক্ষণ নীতির উপর ভিত্তি করে কাজ করে?
- ক ভরের
- খ শক্তির
- গ রৈখিক ভরবেগের
- ঘ কৌণিক ভরবেগের
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) রৈখিক ভরবেগের
রকেট পেছন দিকে প্রচণ্ড বেগে গ্যাস ছোড়ে; বাইরের বল না থাকায় মোট রৈখিক ভরবেগ সংরক্ষিত থাকে। গ্যাস পেছনে যত ভরবেগ নেয়, রকেট সামনে ঠিক তত ভরবেগ পায় (m_গ্যাস v_গ্যাস = M_রকেট v_রকেট)। কৌণিক ভরবেগ ঘূর্ণনের ক্ষেত্রে প্রযোজ্য, আর ভর বা শক্তির সংরক্ষণ দিয়ে রকেটের গতি ব্যাখ্যা করা যায় না। -
৪৮৪
মহাশূন্যে রকেটের গতি একটি উদাহরণ—
- ক বলের ভারসাম্যের
- খ ভরবেগের নিত্যতার
- গ নিউটনের গতির দ্বিতীয় সূত্রের
- ঘ বলের ঘাতের
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) ভরবেগের নিত্যতার
মহাশূন্যে বাইরের কোনো বল নেই, তাই রকেট ও নিষ্কাশিত গ্যাস মিলিয়ে মোট ভরবেগ অপরিবর্তিত থাকে — এটি ভরবেগের নিত্যতা সূত্রের সরাসরি উদাহরণ। গ্যাস পেছনে ছুটে যাওয়ায় রকেট সমপরিমাণ ভরবেগ নিয়ে সামনে এগোয়; বাতাসে ধাক্কা দেওয়ার প্রয়োজন হয় না। -
৪৮৫
দ্রুত ছুটে আসা দুটি গোলককে একই বল প্রয়োগে সমান সময়ে থামিয়ে দেওয়া হলো। ১ম গোলকের ভর ২য়টির দ্বিগুণ হলে, ১মটির বেগ ২য়টির—
- ক অর্ধেক
- খ দ্বিগুণ
- গ এক চতুর্থাংশ
- ঘ তথ্য অসম্পূর্ণ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) অর্ধেক
একই বল সমান সময় ধরে ক্রিয়া করলে ভরবেগের পরিবর্তন (FΔt) দুটোরই সমান। থামাতে হলে mv সমান হতে হবে: m1v1 = m2v2। m1 = 2m2 হলে v1 = v22 — অর্থাৎ ১মটির বেগ ২য়টির অর্ধেক। -
৪৮৬
যদি 5 kg ভরের একটি বন্দুক থেকে 20 g ভরের একটি গুলি 1000 ms−1 গতিতে ছোড়া হয়, তবে বন্দুকের পশ্চাৎ বেগ কত?
- ক 4 ms−1
- খ 40 cms−1
- গ 40 ms−1
- ঘ 4 cms−1
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 4 ms−1
শুরুতে বন্দুক ও গুলি দুটোই স্থির, তাই মোট ভরবেগ শূন্য; ছোড়ার পরেও তা শূন্যই থাকবে। ∴ Mv = mu ⇒ v = muM = 0.020 × 10005 = 205 = 4 ms−1, গুলির বিপরীত দিকে। ফাঁদ: 20 g কে অবশ্যই 0.020 kg-এ বদলাতে হবে। -
৪৮৭
3 kg ভরের একটি বন্দুক থেকে 210 g ভরের একটি গুলি 100 ms−1 বেগে বের হলে বন্দুকের পশ্চাৎবেগ কত ms−1?
- ক 0.70
- খ 7.0
- গ 0.63
- ঘ 6.3
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 7.0
ভরবেগ সংরক্ষণ (শুরুতে মোট ভরবেগ শূন্য): Mv = mu ⇒ v = muM = 0.210 × 1003 = 213 = 7.0 ms−1। পশ্চাৎবেগ গুলির বেগের ঠিক বিপরীত দিকে; বন্দুকের ভর যত বেশি, পশ্চাৎবেগ তত কম — এ কারণেই ভারী বন্দুকের ধাক্কা কম লাগে। -
৪৮৮
4 মেট্রিক টন বালি বোঝাই ট্রাক 19 ms−1 বেগে ধাবমান। ট্রাক থেকে 50 kg ভরের চারটি বালুর বস্তা পড়ে গেল। ট্রাকের বেগের পরিবর্তন কত হবে?
- ক 20 ms−1
- খ 10 ms−1
- গ 2 ms−1
- ঘ 1 ms−1
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 1 ms−1
প্রশ্নটি ট্রাকের ভরবেগ সংরক্ষিত ধরে করা। শুরুতে M = 4000 kg, v = 19 ms−1; 4 × 50 = 200 kg পড়ে যাওয়ার পর ভর 3800 kg। 4000 × 19 = 3800 × v′ ⇒ v′ = 20 ms−1। তাই বেগের পরিবর্তন = 20 − 19 = 1 ms−1। -
৪৮৯
2 kg ভরের একটি v বেগে গতিশীল বস্তু অপর একটি স্থির বস্তুকে আঘাত করল। সংঘর্ষের পর উভয় বস্তু v4 বেগে গতিশীল থাকলে, প্রথমে স্থির থাকা বস্তুর ভর কত?
- ক 1.2 kg
- খ 8 kg
- গ 6 kg
- ঘ 3 kg
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 6 kg
সংঘর্ষের পর দুই বস্তুই একই বেগ v4-এ চলছে, অর্থাৎ পুরোপুরি অস্থিতিস্থাপক সংঘর্ষ। ভরবেগ সংরক্ষণ: 2 × v + M × 0 = (2 + M) × v4। v কাটাকাটি করে 2 = 2 + M4 ⇒ 8 = 2 + M ⇒ M = 6 kg। মনে রাখো, অস্থিতিস্থাপক সংঘর্ষে গতিশক্তি সংরক্ষিত নয়, তাই শুধু ভরবেগ সমীকরণই লিখতে হবে। -
৪৯০
5 মেট্রিক টন ভরের বালু বোঝাই একটি ট্রাক 20 ms−1 বেগে চলন্ত অবস্থায় ট্রাকে ছিদ্র হয়ে প্রতি মিনিটে 20 kg হারে বালু ট্রাক থেকে নিচে পড়তে শুরু করল। ভরবেগ সংরক্ষিত হলে 50 মিনিট পর ট্রাকের বেগ কত হবে?
- ক 20 ms−1
- খ 25 ms−1
- গ 25.5 ms−1
- ঘ কোনোটিই নয়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 25 ms−1
50 মিনিটে ঝরে পড়া বালু = 20 × 50 = 1000 kg, তাই অবশিষ্ট ভর = 5000 − 1000 = 4000 kg। প্রশ্নমতে ভরবেগ সংরক্ষিত: 5000 × 20 = 4000 × v ⇒ v = 25 ms−1। -
৪৯১
1200 kg ভরের একটি গাড়ি 20 ms−1 দ্রুতি নিয়ে চলছিল। অতঃপর গাড়িটি 800 kg ভরের একটি স্থির গাড়িকে ধাক্কা দিল। ধাক্কার পর গাড়ি দুটি একত্রিত হয়ে 120 m পিছলিয়ে থেমে গেল। বাধাদানকারী বলের মান কত?
- ক 600 N
- খ 800 N
- গ 1000 N
- ঘ 1200 N
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 1200 N
প্রথমে সংঘর্ষ — ভরবেগ সংরক্ষণ থেকে একত্রে বেগ v = 1200 × 201200 + 800 = 12 ms−1। এরপর 120 m গিয়ে থামে: a = v22s = 144240 = 0.6 ms−2। তাই বাধাদানকারী বল F = 2000 × 0.6 = 1200 N। -
৪৯২
40 kg ও 60 kg ভরের দুটি বস্তু যথাক্রমে 10 ms−1 ও 5 ms−1 বেগে পরস্পরের বিপরীত দিক থেকে আসার সময় একে অপরকে ধাক্কা দিল। ধাক্কার পর বস্তুদ্বয় একত্রে যুক্ত হয়ে কত বেগে চলবে?
- ক 7 ms−1
- খ 1 ms−1
- গ 2 ms−1
- ঘ 3 ms−1
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 1 ms−1
বিপরীত দিক থেকে আসায় ভরবেগ বিয়োগ হয়: p = 40 × 10 − 60 × 5 = 400 − 300 = 100 kg ms−1। একত্রে যুক্ত হলে v = p40 + 60 = 100100 = 1 ms−1 (ভারী নয়, দ্রুত বস্তুটির দিকে)। -
৪৯৩
4 kg ভরের একটি বস্তু (2i + 3j) ms−1 বেগে এবং 6 kg ভরের অপর একটি বস্তু (−4i − 6j) ms−1 বেগে চলাকালীন সংযুক্ত হলে উভয় একত্রে কত ms−1 বেগে চলবে?
- ক 6.88
- খ 6.99
- গ 5.77
- ঘ 5.44
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ?)
মোট ভরবেগ p = 4(2i + 3j) + 6(−4i − 6j) = (8 − 24)i + (12 − 36)j = −16i − 24j। একত্রে ভর 10 kg, তাই v = −1.6i − 2.4j। মান v = 1.62 + 2.42 = 8.32 ≈ 2.88 ms−1। -
৪৯৪
90 kg ভরের একটি গাড়ি 10 ms−1 বেগে বিপরীত দিক থেকে আসা 30 kg ভরের আরেকটি গাড়িকে ধাক্কা দেয়। সংঘর্ষের পর গাড়ি দুটি থেমে গেলে দ্বিতীয় গাড়িটির গতিবেগ কত ছিল?
- ক 30 ms−1
- খ 20 ms−1
- গ 100 ms−1
- ঘ 120 ms−1
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 30 ms−1
সংঘর্ষের পর দুটোই থেমে গেছে, অর্থাৎ পরের মোট ভরবেগ শূন্য; তাই আগের মোট ভরবেগও শূন্য ছিল। বিপরীতমুখী হওয়ায় 90 × 10 = 30 × v ⇒ v = 90030 = 30 ms−1। হালকা গাড়িটিকে সমান ভরবেগ যোগান দিতে তিন গুণ বেশি বেগে আসতে হয়েছিল। -
৪৯৫
আমরা যখন সামনের দিকে হাঁটি, তখন মাটির উপর প্রযুক্ত ঘর্ষণ বল কোন দিকে কাজ করে?
- ক সামনে
- খ পেছনে
- গ উপরে
- ঘ নিচে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) সামনে
হাঁটার সময় পা মাটিকে পেছনের দিকে ঠেলে; নিউটনের তৃতীয় সূত্র অনুযায়ী মাটি পায়ের উপর সামনের দিকে সমান ঘর্ষণ বল প্রয়োগ করে — এই সামনের দিকের ঘর্ষণ বলই আমাদের এগিয়ে নেয়। ঘর্ষণ না থাকলে (যেমন মসৃণ বরফে) হাঁটাই যেত না। -
৪৯৬
2 kg ভরের একটি ব্লককে একটি অনুভূমিক তলের উপর দিয়ে কত বল টানলে বস্তুটি সমবেগে চলবে? (গতীয় ঘর্ষণ গুণাঙ্ক = 0.1)
- ক 2.96 N
- খ 0.296 N
- গ 1.96 N
- ঘ 0.196 N
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 1.96 N
সমবেগে চলা মানে ত্বরণ শূন্য, তাই প্রযুক্ত টান ঠিক গতীয় ঘর্ষণ বলের সমান। অনুভূমিক তলে লম্ব প্রতিক্রিয়া N = mg, সুতরাং F = μk N = μk mg = 0.1 × 2 × 9.8 = 1.96 N। ঘর্ষণ গুণাঙ্ক মাত্রাহীন, তাই উত্তরের একক N-ই থাকে। -
৪৯৭
যদি স্থিতি ঘর্ষণ 0.5 হয়, তবে 10 kg ভরের কোনো বস্তুকে কত বল প্রয়োগ করলে চলার উপক্রম হবে?
- ক 9.8 N
- খ 7.8 N
- গ 6.9 N
- ঘ 49 N
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 49 N
বস্তু নড়ার ঠিক উপক্রম হয় যখন প্রযুক্ত বল সর্বোচ্চ স্থিতি ঘর্ষণের সমান হয়: F = μs N = μs mg = 0.5 × 10 × 9.8 = 49 N। এর চেয়ে কম বল দিলে বস্তু নড়বেই না, আর বেশি দিলে ত্বরণ নিয়ে চলতে শুরু করবে (তখন গতীয় ঘর্ষণ কাজ করবে, যা সাধারণত একটু কম)। -
৪৯৮
8.6 N বাতাসের বাধা অতিক্রম করে 2 kg ভরের একটি কাঠফল, গাছ থেকে সোজা নিচের দিকে পড়ছে। তাহলে কাঠফলের ত্বরণ কত?
- ক 5.55 ms−1
- খ 5.5 ms−2
- গ 6.5 ms−2
- ঘ 5.6 ms−1
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 5.5 ms−2
কাঠফলের উপর নিচের দিকে ওজন W = mg = 2 × 9.8 = 19.6 N, উপরের দিকে বাতাসের বাধা 8.6 N। লব্ধি বল = 19.6 − 8.6 = 11 N (নিচের দিকে)। তাই a = 112 = 5.5 ms−2। -
৪৯৯
কোনো সাইকেলের বেগ ও চাকার ঘর্ষণের মধ্যবর্তী কোণ কত?
- ক 0°
- খ 45°
- গ 90°
- ঘ 180°
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 180°
ঘর্ষণ বল সবসময় আপেক্ষিক গতির বিরুদ্ধে কাজ করে, অর্থাৎ চলমান সাইকেলের বেগের ঠিক উল্টো দিকে। দুটি বিপরীতমুখী ভেক্টরের মধ্যবর্তী কোণ 180°। এ কারণেই ঘর্ষণের করা কাজ ঋণাত্মক (W = Fs cos 180° = −Fs) এবং শক্তি তাপ হয়ে হারিয়ে যায়। -
৫০০
পথের ঘর্ষণ বল 10 N হলে, 2 kg ভরের একটি বস্তুকে 10 ms−2 ত্বরণে গতিশীল করতে কত বল দরকার?
- ক 30 N
- খ 35 N
- গ 40 N
- ঘ 25 N
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 30 N
গতির দিকে প্রযুক্ত বলকে আগে ঘর্ষণ কাটাতে হয়, তারপর যা থাকে তা-ই ত্বরণ দেয়: F − f = ma ⇒ F = ma + f = 2 × 10 + 10 = 20 + 10 = 30 N। ফাঁদ: ঘর্ষণ যোগ করতে ভুলে গেলে 20 N আসে, যা কেবল লব্ধি বল — প্রযুক্ত বল নয়।
নিউটনীয় বলবিদ্যা নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।