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।
-
৬০১
60 kg ভরের একটি বস্তুর উপর কত বল প্রয়োগ করলে 1 মিনিটে এর বেগ 10 m/s এ বৃদ্ধি পাবে?
- ক 20 N
- খ 40 N
- গ 10 N
- ঘ 50 N
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 10 N
এখানে, m = 60 kg, Δv = 10 ms−1, t = 1 min = 60 s
a = Δvt = 1060 = 16 ms−2
F = ma = 60 × 16 = 10 N -
৬০২
980 N ওজনের একটি বস্তুকে 1 ms−2 ত্বরণ দিতে কত বল প্রয়োগ করতে হবে?
- ক 100 N
- খ 10 N
- গ 50 N
- ঘ 1000 N
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 100 N
এখানে, W = 980 N, g = 9.8 ms−2, a = 1 ms−2
m = Wg = 9809.8 = 100 kg
F = ma = 100 × 1 = 100 N -
৬০৩
কোন বস্তুকে যেভাবেই রাখা হোক না কেন তার ওজন একটি বিন্দুর মধ্য দিয়ে বস্তুর উপর সর্বদা ক্রিয়া করে। এই বিন্দুকে বলে-
- ক অভিকর্ষ কেন্দ্র
- খ ভরকেন্দ্র
- গ মহাকর্ষীয় ধ্রুবক
- ঘ অভিকর্ষজ ত্বরণ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) অভিকর্ষ কেন্দ্র
বস্তুকে যেভাবেই রাখা হোক, তার সমস্ত কণার ওজনের লব্ধি যে নির্দিষ্ট বিন্দু দিয়ে ক্রিয়া করে তাকে অভিকর্ষ কেন্দ্র বলে।
ভরকেন্দ্র হলো যে বিন্দুতে বস্তুর সমগ্র ভর কেন্দ্রীভূত ধরা যায়; সুষম অভিকর্ষ ক্ষেত্রে (g সর্বত্র সমান) ভরকেন্দ্র ও অভিকর্ষ কেন্দ্র একই বিন্দুতে থাকে।
বিশাল বস্তুর (যেমন পাহাড়) ক্ষেত্রে g একই থাকে না বলে দুটি বিন্দু আলাদা হতে পারে।
মহাকর্ষীয় ধ্রুবক G ও অভিকর্ষজ ত্বরণ g কোনো বিন্দু নয়, রাশি। -
৬০৪
নিউটনের গতির দ্বিতীয় সূত্র থেকে জানা যায় না-
- ক বলের একক
- খ জড়তা
- গ বলের অভিমুখ
- ঘ বলের নিরপেক্ষ নীতি
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) জড়তা
নিউটনের দ্বিতীয় সূত্র (F = dpdt = ma) থেকে পাওয়া যায়: বলের পরিমাপ ও একক (1 N = 1 kg ms−2), বলের অভিমুখ (ত্বরণের দিকেই বল), এবং বলের স্বাধীনতা/নিরপেক্ষ নীতি (একাধিক বল স্বাধীনভাবে নিজ নিজ ত্বরণ সৃষ্টি করে)।
জড়তার ধারণা ও বলের গুণগত সংজ্ঞা পাওয়া যায় প্রথম সূত্র থেকে; দ্বিতীয় সূত্রে ভর m জড়তার পরিমাপ হিসেবে আসে, কিন্তু জড়তার ধারণা নিজে আসে না।
তৃতীয় সূত্র থেকে পাওয়া যায় ক্রিয়া-প্রতিক্রিয়া ও ভরবেগের সংরক্ষণ। -
৬০৫
পিচ্ছিল বরফের উপর 1 kg ওজনের একটি পাথর 2 ms−1 বেগে চলার 10 s পর ঘর্ষণের ফলে থেমে গেল। এখানে ঘর্ষণ বল কত?
- ক 20 N
- খ 2 N
- গ 0.2 N
- ঘ কোনটিই নয়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 0.2 N
এখানে, m = 1 kg, u = 2 m s−1, v = 0, t = 10 s
মন্দন a = v − ut = 0 − 210 = −0.2 m s−2 (ঋণাত্মক মানে বেগ কমছে)
ঘর্ষণ বল F = m|a| = 1 × 0.2 = 0.2 N
শর্টকাট: F = Δpt = mut = 1 × 210 = 0.2 N। -
৬০৬
রেলপথ যেখানে বেকে গেছে, সেখানে বাকের বাইরের দিকের লাইনটিকে একটু উচু করা হয়। কোন বলের যোগান দিতে এটি করা হয়ে থাকে?
- ক কেন্দ্রমুখী
- খ ঘর্ষণ বল
- গ মহাকর্ষ বল
- ঘ তড়িৎ চৌম্বক বল
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) কেন্দ্রমুখী
বাঁকা পথে গাড়ি বা ট্রেনকে বৃত্তাকার পথে ঘোরাতে কেন্দ্রের দিকে কেন্দ্রমুখী বল mv2r লাগে।
রেললাইনের বাঁকে বাইরের লাইন ভেতরের চেয়ে একটু উঁচু (ব্যাংকিং) করা হয়, ফলে চাকার উপর লাইনের লম্ব প্রতিক্রিয়া বলের অনুভূমিক উপাংশ R sinθ কেন্দ্রমুখী বলের যোগান দেয়; এতে চাকার ফ্ল্যাঞ্জ ও লাইনের পার্শ্বচাপ (ঘর্ষণ) এড়ানো যায়।
ব্যাংকিং কোণ: tanθ = v2rg; দুই লাইনের উচ্চতার পার্থক্য h = d tanθ ≈ dv2rg, d লাইনের মধ্যবর্তী দূরত্ব।
সাইকেল আরোহীও বাঁকে ভেতরের দিকে হেলে একই কারণে কেন্দ্রমুখী বল পায়। -
৬০৭
দ্বন্দ্বের ভ্রামকের ক্ষেত্রে কোনটি সত্য নয়?
- ক দ্বন্দ্বের ভ্রামক = বল × দূরত্ব
- খ ঘড়ি সমাবর্তী ঘূর্ণন সৃষ্টিকারী দ্বন্দ্বের ভ্রামক হল ঋণাত্মক
- গ মাত্রা সমীকরণ [ML2T−2]
- ঘ ঘূর্ণন অক্ষের অবস্থানের উপর নির্ভরশীল
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) ঘূর্ণন অক্ষের অবস্থানের উপর নির্ভরশীল
দ্বন্দ্ব: সমান, সমান্তরাল ও বিপরীতমুখী দুটি বল ভিন্ন ক্রিয়ারেখায় ক্রিয়া করলে দ্বন্দ্ব গঠিত হয়; দ্বন্দ্বের ভ্রামক τ = বল × বল দুটির ক্রিয়ারেখার লম্ব দূরত্ব।
দ্বন্দ্বের ভ্রামক ঘূর্ণন অক্ষের অবস্থানের উপর নির্ভর করে না, যেকোনো বিন্দু সাপেক্ষে এর মান একই।
একক Nm, মাত্রা ML2T−2 (কাজের মাত্রার সমান, কিন্তু ভেক্টর রাশি)।
ঘড়ির কাঁটার বিপরীত ঘূর্ণন ধনাত্মক, ঘড়ির কাঁটার দিকে ঘূর্ণন ঋণাত্মক ধরা হয়।
দ্বন্দ্বের লব্ধি বল শূন্য, তাই এটি কেবল ঘূর্ণন সৃষ্টি করে, রৈখিক গতি নয়, যেমন কল খোলা, স্ক্রু ঘোরানো। -
৬০৮
একটি চাকার ভর 10 kg এবং চক্রগতির ব্যাসার্ধ 0.5 m জড়তার ভ্রামক কত?
- ক 50 kg m2
- খ 50 kg m
- গ 2.5 kg m2
- ঘ 50 kg m
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 2.5 kg m2
এখানে, M = 10 kg, চক্রগতির ব্যাসার্ধ K = 0.5 m
I = MK2 = 10 × (0.5)2 = 10 × 0.25 = 2.5 kg m2 -
৬০৯
বেগ সম্পর্কে কোন তথ্যটি সঠিক নয়?
- ক কৌণিক বেগের মাত্রা - T−1
- খ কৌণিক বেগের একক - S−1
- গ রৈখিক বেগের মাত্রা - LT−1
- ঘ রৈখিক বেগের একক - ms−1
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) কৌণিক বেগের একক - S−1
কৌণিক বেগ ω = dθdt, একক rad s−1 (S−1 নয়, বড় হাতের S সিমেন্সের প্রতীক), মাত্রা T−1; রৈখিক বেগ v = dsdt, একক ms−1, মাত্রা LT−1।
v = ωr, কৌণিক ত্বরণ α = dωdt (rad s−2), ω = 2πf = 2πT।
ঘড়ির সেকেন্ডের কাঁটার কৌণিক বেগ 2π60 = 0.105 rad s−1, পৃথিবীর আহ্নিক গতির ω = 7.27 × 10−5 rad s−1।
কৌণিক বেগ অক্ষীয় ভেক্টর, দিক ডানহাতি স্ক্রু নিয়মে ঘূর্ণন অক্ষ বরাবর। -
৬১০
গতি এবং দ্রুতি দুটোর জন্যই প্রয়োজন হয়-
- ক বল
- খ শক্তি
- গ ক্ষমতা
- ঘ কাজ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) বল
নিউটনের প্রথম সূত্র অনুযায়ী স্থির বস্তুকে গতিশীল করতে বা বস্তুর গতির (দ্রুতি ও বেগ) পরিবর্তন ঘটাতে বাইরে থেকে বল প্রয়োগ করতে হয়।
বল = ভরবেগের পরিবর্তনের হার, F = ma; বল না থাকলে বস্তু স্থির থাকে বা সমবেগে চলে, দ্রুতি বা বেগ কোনোটিই বদলায় না।
শক্তি হলো কাজ করার সামর্থ্য, কাজ = বল × সরণ, ক্ষমতা = কাজ করার হার, এগুলো বল প্রয়োগের ফল, গতি সৃষ্টির মূল কারণ নয়।
গতিশক্তি (12)mv2 গতির ফলে বস্তু যে শক্তি পায়, গতির জন্য পূর্বশর্ত নয়। -
৬১১
10 kg ভরের একটি বন্দুক থেকে 80 cm/s বেগে বুলেট বের হলো। বুলেটের ভর 40 g হলে বন্দুকের গতিশক্তি (J) নিম্নের কোনটি?
- ক 0.3089
- খ 8 × 10−4
- গ 51 × 10−6
- ঘ 0.0128
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 51 × 10−6
এখানে, বন্দুকের ভর M = 10 kg, বুলেটের ভর m = 40 g = 0.04 kg, বুলেটের বেগ v = 80 cm/s = 0.8 m s−1
ভরবেগ সংরক্ষণ: MV = mv ⇒ V = mvM = 0.04 × 0.810 = 3.2 × 10−3 m s−1
বন্দুকের গতিশক্তি = 12 MV2 = 12 × 10 × (3.2 × 10−3)2 = 5.12 × 10−5 J ≈ 51 × 10−6 J
শর্টকাট: E = p22M, যেখানে p = mv = 0.032 kg m s−1 ⇒ E = (0.032)220 = 5.12 × 10−5 J। -
৬১২
একজন ব্যক্তি লিফটে দাঁড়িয়ে 'g' ত্বরণে নিচে নামার সময় নিজেকে তার কি মনে হবে?
- ক ভারী
- খ হালকা
- গ ওজনহীন
- ঘ কিছুই মনে হবে না
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) ওজনহীন
লিফটে আপাত ওজন R = m(g − a) (নিচে a ত্বরণে নামলে)। a = g হলে R = 0, অর্থাৎ ব্যক্তি নিজেকে ওজনহীন মনে করবে, এটি মুক্তভাবে পড়ন্ত অবস্থা।
লিফট উপরে a ত্বরণে উঠলে R = m(g + a), ভারী মনে হয়; নিচে a < g ত্বরণে নামলে R = m(g − a), হালকা মনে হয়; সমবেগে চললে R = mg। কৃত্রিম উপগ্রহে নভোচারীর ওজনহীনতাও একই কারণে। -
৬১৩
0.2 kg ভরের একটি বস্তুকে 0.5 m লম্বা রশিতে বেঁধে সমান্তরাল বৃত্তাকারে 4 rad s−1 বেগে ঘুরালে রশির ঘূর্ণায়মান শক্তি কত N হবে?
- ক 0.4
- খ 0.6
- গ 0.8
- ঘ 1.6
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 1.6
এখানে, m = 0.2 kg, r = 0.5 m, ω = 4 rad s−1
রশির টান = কেন্দ্রমুখী বল F = mω2r = 0.2 × 42 × 0.5 = 0.2 × 16 × 0.5 = 1.6 N -
৬১৪
20 cm ব্যাসার্ধ ও 500 gm ভরের একটি বৃত্তাকার চাকতির জড়তার ভ্রামক নিম্নের কোনটি?
- ক 0.01 kg m2
- খ 0.2 kg m2
- গ 0.02 kg m2
- ঘ 0.1 kg m2
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 0.01 kg m2
এখানে, M = 500 g = 0.5 kg, R = 20 cm = 0.2 m
বৃত্তাকার চাকতির কেন্দ্রগামী ও তলের লম্ব অক্ষের সাপেক্ষে I = (12)MR2 = 12 × 0.5 × (0.2)2 = 0.01 kg m2 -
৬১৫
নিম্নের কোন ক্ষেত্রে নীট বল সঠিক নয়?
- ক 50 kmh−1 স্থির গতিতে চলন্ত গাড়ির নীট বল = 0
- খ একই গতিতে পড়ন্ত বৃষ্টির ফোঁটার নীট বল = 0
- গ 20 গ্রাম ভরের পানিতে ভাসমান কর্কের নীট বল = 0
- ঘ সবকটিই ভুল
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) সবকটিই ভুল
ত্বরণ শূন্য হলে নীট বল শূন্য (F = ma)।
50 kmh−1 সমবেগে চলন্ত গাড়ি: ত্বরণ 0, নীট বল 0।
প্রান্তবেগে পড়ন্ত বৃষ্টির ফোঁটা: ওজন = বায়ুর বাধা + প্লবতা, নীট বল 0।
পানিতে ভাসমান কর্ক: ওজন = প্লবতা, নীট বল 0।
তিনটি তথ্যই সঠিক, তাই "সবকটিই ভুল" বক্তব্যটি সঠিক নয়। -
৬১৬
কোন উক্তিটি সঠিক নয়?
- ক ভরবেগের একক হলঃ ভরের একক × বেগের একক
- খ কৌণিক বেগকে বৃত্তের ব্যাসার্ধ দ্বারা ভাগ করলে রৈখিক বেগ পাওয়া যায়
- গ শব্দের তীব্রতা উৎসের কম্পাংকের বর্গের সমানুপাতিক
- ঘ রুদ্ধতাপীয় রেখা সমোষ্ণ রেখা অপেক্ষা অধিক খাড়া
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) কৌণিক বেগকে বৃত্তের ব্যাসার্ধ দ্বারা ভাগ করলে রৈখিক বেগ পাওয়া যায়
বৃত্তীয় গতিতে রৈখিক বেগ v = ωr, অর্থাৎ কৌণিক বেগকে ব্যাসার্ধ দিয়ে গুণ করলে রৈখিক বেগ পাওয়া যায়, ভাগ করলে নয়; a = αr, ac = ω2r।
ভরবেগ p = mv, একক kg m s−1 = ভরের একক × বেগের একক, মাত্রা MLT−1।
শব্দের তীব্রতা I ∝ f2 এবং I ∝ A2।
রুদ্ধতাপীয় রেখার ঢাল γ × সমোষ্ণ রেখার ঢাল (γ > 1), তাই রুদ্ধতাপীয় রেখা বেশি খাড়া; PVγ = ধ্রুবক বনাম PV = ধ্রুবক। -
৬১৭
নিম্নের কোনটি কৌণিক গতিসূত্রের জন্য সঠিক?
- ক অভিকেন্দ্র বল = ভর × অভিকেন্দ্র ত্বরণ
- খ জড়তার ভ্রামক এর এস.আই একক হচ্ছে মিটার (m)
- গ ঘূর্ণায়মান কোন কণার ব্যাসার্ধ এবং কণার উপর প্রযুক্ত বলের ভেক্টর গুণফলকে টর্ক বলে
- ঘ ঘূর্ণায়মান কোন কণার ব্যাসার্ধ ভেক্টর এবং ভরবেগের স্কেলার গুণফলকে কৌণিক ভরবেগ বলে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) ঘূর্ণায়মান কোন কণার ব্যাসার্ধ এবং কণার উপর প্রযুক্ত বলের ভেক্টর গুণফলকে টর্ক বলে
টর্ক হলো ব্যাসার্ধ ভেক্টর ও বলের ভেক্টর গুণফল: τ = r × F, মান τ = rF sinθ, একক N m, মাত্রা ML2T−2।
কৌণিক ভরবেগ L = r × p (ভেক্টর গুণফল, স্কেলার গুণফল নয়), একক kg m2 s−1।
জড়তার ভ্রামক I = Σmr2, এর SI একক kg m2, মাত্রা ML2।
অভিকেন্দ্র বল F = mv2r = mω2r, এটি বৃত্তীয় গতির সম্পর্ক।
τ = Iα এবং L = Iω, ঘূর্ণন গতির সমীকরণ। -
৬১৮
জড়তার ভ্রামক (Moment of Inertia)-র একক কি?
- ক kg m2
- খ mg mm2
- গ mg cm2
- ঘ g mm2
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) kg m2
জড়তার ভ্রামক I = Σmr2 (কণাগুলোর ভর ও ঘূর্ণন অক্ষ থেকে দূরত্বের বর্গের গুণফলের সমষ্টি)।
SI একক kg m2, মাত্রা ML2; এটি ঘূর্ণন গতিতে ভরের ভূমিকা পালন করে (τ = Iα, L = Iω, ঘূর্ণন গতিশক্তি = (12)Iω2)।
চক্রগতির ব্যাসার্ধ k হলে I = Mk2; মান নির্ভর করে ভর, ভরের বণ্টন ও অক্ষের অবস্থানের উপর। -
৬১৯
10 g ভরের একটি বুলেট 4 kg ভরের একটি বন্দুক থেকে 200 ms−1 বেগে নিক্ষিপ্ত হল। বন্দুকটির পশ্চাৎ বেগ কত হবে?
- ক 0.7 ms−1
- খ 0.6 ms−1
- গ 0.5 ms−1
- ঘ 0.5 kms−1
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 0.5 ms−1
এখানে, m = 10 g = 0.01 kg, M = 4 kg, v = 200 ms−1
ভরবেগের সংরক্ষণ: MV = mv
V = mvM = 0.01 × 2004 = 0.5 ms−1 -
৬২০
কোনটি ক্রিয়া ও প্রতিক্রিয়ার প্রকারভেদ নয়?
- ক টান
- খ টেনসন
- গ সরণ
- ঘ ঘর্ষণ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) সরণ
নিউটনের তৃতীয় সূত্র অনুসারে ক্রিয়া ও প্রতিক্রিয়া সমান ও বিপরীত, ভিন্ন দুটি বস্তুতে ক্রিয়া করে। এর প্রকারভেদ: টান (রশির টেনশন), ঘর্ষণ, ধাক্কা বা সংঘর্ষ, প্রতিক্রিয়া বা অভিলম্ব বল।
সরণ কোনো বল নয়, এটি অবস্থানের পরিবর্তন (ভেক্টর রাশি, একক m), তাই এটি ক্রিয়া-প্রতিক্রিয়ার প্রকার নয়।
টান ও টেনশন একই বল, রশির মধ্য দিয়ে দৈর্ঘ্য বরাবর ক্রিয়াশীল বল।
নিউটনীয় বলবিদ্যা নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।