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।
-
৬৪১
বলের ভারসাম্য নির্দেশ করে—
i.
ii.
iii.
নিচের কোনটি সঠিক?- ক i
- খ i ও ii
- গ ii ও iii
- ঘ i, ii ও iii
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) ii ও iii
চিত্র ii ও iii বলের ভারসাম্য নির্দেশ করে।
i. দুটি F বলই ডান দিকে ক্রিয়া করছে (একটি বাম পাশ থেকে ঠেলছে, অন্যটি ডান পাশ থেকে টানছে), তাই লব্ধি 2F; ভারসাম্য নয়।
ii. AB, BC ও CA বল একই ক্রমে ত্রিভুজের তিন বাহু দ্বারা নির্দেশিত; ত্রিভুজ সূত্র অনুযায়ী লব্ধি AB + BC + CA = 0, তাই ভারসাম্য।
iii. উপর থেকে নিচের দিকে F এবং নিচ থেকে উপরের দিকে F; সমান ও বিপরীতমুখী বলের লব্ধি শূন্য, তাই ভারসাম্য। -
৬৪২
নিউক্লিয়নের মধ্যে কোন কণার পারস্পরিক বিনিময়ের দ্বারা সবল নিউক্লীয় বলের উৎপত্তি হয়?
- ক গ্রাভিটন
- খ নিউট্রিনো
- গ মেসন
- ঘ ইলেকট্রন
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) মেসন
নিউক্লিয়নের (প্রোটন ও নিউট্রন) মধ্যে মেসন (পাই মেসন) কণার পারস্পরিক বিনিময়ের ফলে সবল নিউক্লীয় বলের উৎপত্তি হয়।
এ ধারণা দেন বিজ্ঞানী ইউকাওয়া।
অন্যান্য বাহক কণা: তড়িৎচুম্বকীয় বল ফোটন, মহাকর্ষ বল গ্রাভিটন (কল্পিত), দুর্বল নিউক্লীয় বল W ও Z বোসন।
নিউট্রিনো বিটা ক্ষয়ে নির্গত একটি কণা, আর ইলেকট্রন কোনো মৌলিক বলের বাহক নয়। -
৬৪৩
6 kg ভরের একটি বন্দুক থেকে 10 g ভরের একটি বুলেট 300 ms−1 বেগে বের হয়ে গেল, বুলেটটি বের হওয়ার সময় একটি বল পেছনের দিকে ধাক্কা দিল।
বন্দুকের আদি ভরবেগ কত?- ক 0.4 kg ms−1
- খ 0.8 kg ms−1
- গ 0.18 kg ms−1
- ঘ 0 kg ms−1
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 0 kg ms−1
গুলি ছোড়ার আগে বন্দুক ও বুলেট উভয়ই স্থির, তাই বন্দুকের আদি বেগ u = 0।
এখানে, M = 6 kg, আদি বেগ u = 0
আমরা জানি, ভরবেগ p = Mu
∴ p = 6 × 0 = 0 kg ms−1
ভরবেগের সংরক্ষণ সূত্রে গুলি ছোড়ার পরেও বন্দুক ও বুলেটের মোট ভরবেগ শূন্য থাকে। -
৬৪৪
6 kg ভরের একটি বন্দুক থেকে 10 g ভরের একটি বুলেট 300 ms−1 বেগে বের হয়ে গেল, বুলেটটি বের হওয়ার সময় একটি বল পেছনের দিকে ধাক্কা দিল।
বন্দুকটি কত বেগে পেছনে সরে আসবে?- ক −0.5 ms−1
- খ 0.5 ms−1
- গ 5 ms−1
- ঘ 50 ms−1
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) −0.5 ms−1
এখানে, বন্দুকের ভর M = 6 kg, বুলেটের ভর m = 10 g = 0.01 kg, বুলেটের বেগ v = 300 ms−1
আমরা জানি, ভরবেগের সংরক্ষণ সূত্রে MV + mv = 0, অর্থাৎ V = −mvM
∴ V = −0.01 × 3006 = −36 = −0.5 ms−1
ঋণাত্মক চিহ্ন বোঝায় বন্দুকটি বুলেটের বিপরীত দিকে (পেছনে) 0.5 ms−1 দ্রুতিতে সরে আসে। -
৬৪৫
30 kg ভরের একটি স্থির বস্তুর বেগ 2 মিনিটে বৃদ্ধি করে 36 km/h এ উন্নীত করার জন্য বস্তুটির ওপর কত বল প্রয়োগ করতে হবে?
- ক 2 N
- খ 2.5 N
- গ 300 N
- ঘ 5 N
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 2.5 N
এখানে, m = 30 kg, u = 0, v = 36 km/h = 36 × 10003600 = 10 ms−1, t = 2 min = 120 s
আমরা জানি, F = ma = m(v − u)t
∴ F = 30 × (10 − 0)120 = 300120 = 2.5 N
এখানে ত্বরণ a = 10120 ≈ 0.083 ms−2। -
৬৪৬
ভরবেগের মাত্রা সমীকরণ কোনটি?
- ক [MLT−1]
- খ [MLT−2]
- গ [ML2T]
- ঘ [ML2T2]
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) [MLT−1]
ভরবেগের মাত্রা সমীকরণ [MLT−1]।
p = mv = ভর × বেগ, তাই [p] = [M] × [LT−1] = [MLT−1]।
ভরবেগের SI একক kg ms−1, যা N s-এর সমান; তাই বলের ঘাতের মাত্রাও [MLT−1]।
[MLT−2] হলো বলের মাত্রা। -
৬৪৭
একটি লিফট 2.8 ms−2 ত্বরণে নিচে নামছে। লিফটের মধ্যে দাঁড়ানো এক ব্যক্তির ভর 90 kg হলে তিনি যে ওজন অনুভব করেন—
- ক 252 N
- খ 630 N
- গ 887 N
- ঘ 1134 N
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 630 N
এখানে, m = 90 kg, লিফটের নিম্নমুখী ত্বরণ a = 2.8 ms−2, g = 9.8 ms−2
আমরা জানি, লিফট ত্বরণসহ নিচে নামলে আপাত ওজন R = m(g − a)
∴ R = 90 × (9.8 − 2.8) = 90 × 7 = 630 N
প্রকৃত ওজন mg = 882 N; উপরে উঠলে আপাত ওজন m(g + a) = 1134 N এবং মুক্তভাবে পড়লে (a = g) আপাত ওজন শূন্য। -
৬৪৮
সার্কাস খেলায় একটি বাইক 1200 m/min বেগে একটি বৃত্তাকার পথে ঘুরছে। বৃত্তাকার পথের ব্যাসার্ধ 200 m হলে বাইকটির কৌণিক বেগ কত?
- ক 0.01 rad s−1
- খ 0.001 rad s−1
- গ 0.1 rad s−1
- ঘ 0.002 rad s−1
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 0.1 rad s−1
এখানে, v = 1200 m/min = 120060 = 20 ms−1, r = 200 m
আমরা জানি, v = ωr, অর্থাৎ ω = vr
∴ ω = 20200 = 0.1 rad s−1
কৌণিক বেগের SI একক rad s−1। -
৬৪৯
জড়তার ভ্রামকের একক—
- ক kgm−2
- খ kgm
- গ kgm−1
- ঘ kgm2
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) kgm2
জড়তার ভ্রামকের SI একক kgm2।
I = Σmr2, অর্থাৎ ভর × দূরত্বের বর্গ; তাই একক kg × m2 = kgm2।
এর মাত্রা [ML2]।
I = MK2 সম্পর্ক থেকেও একই একক পাওয়া যায়, যেখানে K চক্রগতির ব্যাসার্ধ। -
৬৫০
টর্ক τ, জড়তার ভ্রামক I ও কৌণিক ত্বরণ α-এর মধ্যে সম্পর্ক হলো—
- ক τ = I2α
- খ τ = Iα
- গ τ = Iα
- ঘ τ = Iα
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) τ = Iα
টর্ক, জড়তার ভ্রামক ও কৌণিক ত্বরণের সম্পর্ক τ = Iα।
এটি ঘূর্ণন গতির ক্ষেত্রে নিউটনের দ্বিতীয় সূত্রের রূপ, যা রৈখিক গতির F = ma-এর অনুরূপ।
রৈখিক ও ঘূর্ণন রাশির সাদৃশ্য: বল F ও টর্ক τ, ভর m ও জড়তার ভ্রামক I, ত্বরণ a ও কৌণিক ত্বরণ α।
টর্কের একক Nm। -
৬৫১
কোনো বস্তুর জড়তার ভ্রামক নির্ভর করে এর—
- ক ভর ও ঘূর্ণন অক্ষের ওপর
- খ আয়তন
- গ কৌণিক বেগের ওপর
- ঘ কৌণিক ভরবেগের ওপর
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) ভর ও ঘূর্ণন অক্ষের ওপর
জড়তার ভ্রামক নির্ভর করে বস্তুর ভর এবং ঘূর্ণন অক্ষের অবস্থানের (অক্ষ থেকে ভরের বণ্টন) ওপর।
I = Σmr2; একই বস্তুর বিভিন্ন অক্ষের সাপেক্ষে জড়তার ভ্রামক বিভিন্ন হয়।
বস্তুর আকার ও ভর কীভাবে বণ্টিত তার ওপরও এটি নির্ভর করে।
জড়তার ভ্রামক কৌণিক বেগ বা কৌণিক ভরবেগের ওপর নির্ভর করে না; বরং L = Iω। -
৬৫২
পাতলা বৃত্তাকার চাকতির চক্রগতির ব্যাসার্ধ হলো—
- ক K = l2
- খ K = l3
- গ K = r2
- ঘ K = r12
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) K = r2
পাতলা বৃত্তাকার চাকতির কেন্দ্রগামী ও তলের লম্ব অক্ষের সাপেক্ষে চক্রগতির ব্যাসার্ধ K = r2।
আমরা জানি, I = MK2 এবং চাকতির ক্ষেত্রে I = (12)Mr2
∴ MK2 = (12)Mr2, অর্থাৎ K = r2 ≈ 0.707r
দণ্ডের মধ্যবিন্দুগামী লম্ব অক্ষে K = l12 এবং এক প্রান্তগামী লম্ব অক্ষে K = l3। -
৬৫৩
টর্কের বা বলের ভ্রামকের মাত্রা কোনটি?
- ক ML2T2
- খ ML2T−2
- গ M2LT−2
- ঘ ML−3T2
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) ML2T−2
টর্ক বা বলের ভ্রামকের মাত্রা ML2T−2।
τ = r × F = দূরত্ব × বল, তাই [τ] = [L] × [MLT−2] = [ML2T−2]।
টর্কের একক Nm; কাজ ও শক্তির মাত্রাও ML2T−2, তবে টর্ক ভেক্টর এবং কাজ স্কেলার রাশি।
টর্কের এককে জুল লেখা হয় না, Nm লেখা হয়। -
৬৫৪
যখন কোনো কণার ওপর প্রযুক্ত টর্ক শূন্য তখন নিচের কোন রাশিটি ধ্রুবক হয়?
- ক বল
- খ কৌণিক ভরবেগ
- গ রৈখিক ভরবেগ
- ঘ বলের ঘাত
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) কৌণিক ভরবেগ
কণার ওপর প্রযুক্ত টর্ক শূন্য হলে কৌণিক ভরবেগ ধ্রুবক থাকে।
আমরা জানি, τ = dLdt; τ = 0 হলে dLdt = 0, অর্থাৎ L ধ্রুবক।
এটাই কৌণিক ভরবেগের সংরক্ষণ সূত্র।
রৈখিক গতিতে অনুরূপভাবে বাহ্যিক বল শূন্য হলে রৈখিক ভরবেগ সংরক্ষিত থাকে। -
৬৫৫
M ভরের এবং R ব্যাসার্ধের একটি চাকতি তার কেন্দ্র দিয়ে লম্বভাবে গমনকারী কোনো অক্ষের সাপেক্ষে ঘুরছে। চাকতির জড়তার ভ্রামক কত?
- ক MR22
- খ MR2
- গ (32)MR2
- ঘ 2MR2
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) MR22
M ভর ও R ব্যাসার্ধের চাকতির কেন্দ্রগামী ও তলের লম্ব অক্ষের সাপেক্ষে জড়তার ভ্রামক I = MR22।
চাকতির যেকোনো ব্যাসের সাপেক্ষে I = MR24 (লম্ব অক্ষ উপপাদ্য থেকে)।
স্পর্শকের (তলে অবস্থিত) সাপেক্ষে I = (54)MR2 এবং তলের লম্ব প্রান্তীয় অক্ষে I = (32)MR2 (সমান্তরাল অক্ষ উপপাদ্য থেকে)।
বৃত্তাকার রিং-এর কেন্দ্রগামী লম্ব অক্ষে I = MR2। -
৬৫৬
বৃত্তীয় গতির ক্ষেত্রে কৌণিক ভরবেগের রাশি কোনটি?
- ক mrω
- খ mr2ω
- গ mrω2
- ঘ m2rω
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) mr2ω
বৃত্তীয় গতির ক্ষেত্রে কৌণিক ভরবেগ L = mr2ω।
আমরা জানি, L = mvr এবং v = ωr, তাই L = mr(ωr) = mr2ω।
আবার জড়তার ভ্রামক I = mr2 হওয়ায় L = Iω।
mrω হলো রৈখিক ভরবেগ mv এবং mrω2 হলো কেন্দ্রমুখী বল। -
৬৫৭
টর্কের একক হচ্ছে—
- ক Nm
- খ Nm−1
- গ N−1m
- ঘ Nm−2
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) Nm
টর্কের একক Nm (নিউটন মিটার), কারণ τ = rF sinθ অর্থাৎ বল × লম্ব দূরত্ব।
টর্কের মাত্রা ML2T−2, যা কাজের মাত্রার সমান, তবে টর্ক ভেক্টর রাশি (τ = r × F) আর কাজ স্কেলার রাশি।
টর্ককে জুল না লিখে Nm লেখা হয়; কৌণিক সরণসহ কাজ W = τθ হলে তখন একক J। -
৬৫৮
সমান ভরের দুটি বস্তুর মধ্যে স্থিতিস্থাপক সংঘর্ষ হলে নিচের কোনটি সত্যি? এখানে ১ম বস্তুর আদি ও শেষ বেগ u1 ও v1 এবং ২য় বস্তুর আদি ও শেষ বেগ u2 ও v2।
- ক u1 = v2
- খ u1 = v1
- গ u1 = u2
- ঘ u2 = v2
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) u1 = v2
সমান ভরের দুটি বস্তুর একমাত্রিক স্থিতিস্থাপক সংঘর্ষে বস্তু দুটি পরস্পরের বেগ বিনিময় করে: v1 = u2 এবং v2 = u1।
আমরা জানি, v1 = (m1 − m2)u1 + 2m2u2m1 + m2 এবং v2 = (m2 − m1)u2 + 2m1u1m1 + m2
∴ m1 = m2 হলে v1 = 2mu22m = u2 এবং v2 = 2mu12m = u1
দ্বিতীয় বস্তু প্রথমে স্থির (u2 = 0) থাকলে সংঘর্ষের পর প্রথম বস্তু থেমে যায় এবং দ্বিতীয়টি u1 বেগে চলে। -
৬৫৯
মহাকর্ষ বল কোন কণার বিনিময়ের ফলে কার্যকর হয়?
- ক গ্রাভিটন
- খ মেসন
- গ ফোটন
- ঘ নিউটন
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) গ্রাভিটন
মহাকর্ষ বল গ্রাভিটন নামক কল্পিত কণার বিনিময়ের ফলে কার্যকর হয় বলে ধারণা করা হয়।
গ্রাভিটন ভরহীন ও আধানহীন, এর স্পিন 2।
মেসন সবল নিউক্লীয় বলের এবং ফোটন তড়িৎচুম্বকীয় বলের বাহক কণা।
নিউটন কোনো কণা নয়, এটি বলের একক। -
৬৬০
তড়িচ্চুম্বকীয় বল কোন কণার পারস্পরিক বিনিময়ের ফলে কার্যকর হয়?
- ক ফোটন
- খ মেসন
- গ প্রোটন
- ঘ গ্রাভিটন
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) ফোটন
তড়িৎচুম্বকীয় বল ফোটন কণার পারস্পরিক বিনিময়ের ফলে কার্যকর হয়।
ফোটন ভরহীন ও আধানহীন, তাই তড়িৎচুম্বকীয় বলের পাল্লা অসীম।
মেসন সবল নিউক্লীয় বলের, গ্রাভিটন মহাকর্ষ বলের এবং W ও Z বোসন দুর্বল নিউক্লীয় বলের বাহক।
প্রোটন নিউক্লিয়াসের একটি উপাদান কণা।
নিউটনীয় বলবিদ্যা নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।