পর্যাবৃত্ত গতি — বহুনির্বাচনি প্রশ্ন ও সমাধান
HSC পদার্থবিজ্ঞান ১ম পত্রের ৮ম অধ্যায়। এখানে ৫৮৬টি 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।
-
২৬১
একটি গোলক সরল ছন্দিত স্পন্দনে দুলছে। এর ভর 0.25 kg, বিস্তার 0.08 m এবং পর্যায়কাল 0.4 s। গোলকটির সর্বোচ্চ ত্বরণ কত?
- ক π²/4 ms⁻²
- খ π² ms⁻²
- গ 2π² ms⁻²
- ঘ 4π² ms⁻²
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 2π² ms⁻²
ω = 2π / T = 2π / 0.4 = 5π rad s⁻¹। amax = ω² A = (5π)² × 0.08 = 25π² × 0.08 = 2π² ms⁻²। -
২৬২
সরল ছন্দিত স্পন্দনরত কণার গতিশক্তি–সময় লেখচিত্র কীরূপ হবে?
- ক সময়-অক্ষের সমান্তরাল সরলরেখা
- খ শূন্য থেকে সর্বোচ্চ মানের মধ্যে ওঠানামা করা ধনাত্মক তরঙ্গ, যার কম্পাঙ্ক কণার কম্পাঙ্কের দ্বিগুণ
- গ ধনাত্মক ও ঋণাত্মক উভয় অংশযুক্ত তরঙ্গ, যার কম্পাঙ্ক কণার কম্পাঙ্কের সমান
- ঘ মূলবিন্দুগামী সরলরেখা
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) শূন্য থেকে সর্বোচ্চ মানের মধ্যে ওঠানামা করা ধনাত্মক তরঙ্গ, যার কম্পাঙ্ক কণার কম্পাঙ্কের দ্বিগুণ
Ek = ½mv2 কখনো ঋণাত্মক হয় না — শূন্য থেকে সর্বোচ্চ মানের মধ্যে ওঠানামা করে। এক পূর্ণ দোলনে গতিশক্তি দুবার সর্বোচ্চ হয়, তাই এর কম্পাঙ্ক কণার কম্পাঙ্কের দ্বিগুণ। -
২৬৩
পৃথিবীর ব্যাস বরাবর কল্পিত সুড়ঙ্গের মধ্যে কোনো বস্তুর গতি কী রূপ?
(i) পর্যাবৃত্ত গতি
(ii) স্পন্দন গতি
(iii) সরলরৈখিক গতি
নিচের কোনটি সঠিক?- ক i ও ii
- খ i ও iii
- গ ii ও iii
- ঘ i, ii ও iii
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) i, ii ও iii
পৃথিবীর কেন্দ্রমুখী আকর্ষণ বলের প্রভাবে সুড়ঙ্গের বস্তুটি সরল ছন্দিত স্পন্দন গতি (পর্যাবৃত্ত, স্পন্দন ও সরলরৈখিক) লাভ করে। -
২৬৪
একটি সরল দোলক ভূপৃষ্ঠে প্রতি 0.75 s-এ একবার টিক দেয়। দোলকটির কার্যকর দৈর্ঘ্য কত?
- ক 0.186 m
- খ 0.326 m
- গ 0.559 m
- ঘ 0.686 m
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 0.559 m
T = 2 × 0.75 = 1.5 s। L = (g T²) / (4π²) = (9.8 × 1.5²) / (4π²) = (9.8 × 2.25) / 39.478 ≈ 0.559 m। -
২৬৫
একটি তরঙ্গের তরঙ্গদৈর্ঘ্য 40 cm এবং পর্যায়কাল 2 s হলে তরঙ্গটির বেগ কত?
- ক 0.02 cm s⁻¹
- খ 0.20 cm s⁻¹
- গ 20 cm s⁻¹
- ঘ 20 m s⁻¹
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 20 cm s⁻¹
তরঙ্গদৈর্ঘ্য λ = 40 cm, পর্যায়কাল T = 2 s। বেগ v = λ / T = 40 cm / 2 s = 20 cm s⁻¹। -
২৬৬
সরল ছন্দিত স্পন্দনের উদাহরণ হলো—
(i) উলম্ব স্প্রিং-এর দোলন
(ii) ক্ষুদ্র কৌণিক বিস্তারে সরল দোলকের গতি
নিচের কোনটি সঠিক?- ক i ও ii
- খ i ও iii
- গ ii ও iii
- ঘ i, ii ও iii
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) i ও ii
উলম্ব স্প্রিং-এর দোলন এবং ক্ষুদ্র কৌণিক বিস্তারে (θ ≤ 4°) সরল দোলকের গতি — দুটিই সরল ছন্দিত স্পন্দনের উদাহরণ। -
২৬৭
সরল ছন্দিত তরঙ্গ হতে পারে—
(i) অনুপ্রস্থ তরঙ্গ
(ii) অনুদৈর্ঘ্য তরঙ্গ
নিচের কোনটি সঠিক?- ক i ও ii
- খ i ও iii
- গ ii ও iii
- ঘ i, ii ও iii
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) i ও ii
সরল ছন্দিত স্পন্দন থেকে সৃষ্ট তরঙ্গ অনুপ্রস্থ বা অনুদৈর্ঘ্য — দুই রকমই হতে পারে। -
২৬৮
সরল ছন্দিত গতিসম্পন্ন একটি কণার সরণ y = 10 sin (ωt + δ) cm এবং পর্যায়কাল 30 s। কণাটির সর্বোচ্চ বেগ কত?
- ক 3.14 m s-1
- খ 2.09 cm s-1
- গ 1.04 m s-1
- ঘ 0.28 m s-1
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 2.09 cm s-1
vmax = ω A = (π / 15) × 10 cm = (3.1416 × 10) / 15 ≈ 2.09 cm s⁻¹ = 0.0209 ms⁻¹। -
২৬৯
সরল দোলকের ক্ষেত্রে অভিকর্ষজ ত্বরণ g বনাম দোলনকালের বর্গ T2 লেখচিত্রের প্রকৃতি কীরূপ?
- ক মূলবিন্দুগামী সরলরেখা
- খ পরাবৃত্ত
- গ g-অক্ষের সমান্তরাল সরলরেখা
- ঘ সমপরাবৃত্ত
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) সমপরাবৃত্ত
g = 4π2L/T2 ⇒ g ∝ 1/T2। দুটি রাশির গুণফল ধ্রুবক হলে লেখচিত্র হয় সমপরাবৃত্ত। -
২৭০
পর্যায়কাল দ্বিগুণ করতে হলে সরল দোলকের কার্যকর দৈর্ঘ্য কত গুণ করতে হবে?
- ক 4 গুণ
- খ 2 গুণ
- গ 3 গুণ
- ঘ 1.5 গুণ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 4 গুণ
T ∝ √L ⇒ T′/T = √(L′/L) ⇒ 2 = √(L′/L) ⇒ L′ = 4L। কার্যকর দৈর্ঘ্য ৪ গুণ করতে হবে (বৃদ্ধি = 4L - L = 3L বা ৩ গুণ)। -
২৭১
গভীরতা h-এর সাথে অভিকর্ষজ ত্বরণ g-এর সম্পর্কের লেখচিত্র কীরূপ?
- ক ঋণাত্মক ঢালের সরলরেখা
- খ ঊর্ধ্বগামী পরাবৃত্ত
- গ h-অক্ষের সমান্তরাল সরলরেখা
- ঘ সমপরাবৃত্ত
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) ঋণাত্মক ঢালের সরলরেখা
গভীরতায় অভিকর্ষজ ত্বরণ gh = g (1 - h/R), যা h-এর সাথে সরলরৈখিকভাবে হ্রাস পায়। -
২৭২
সরল ছন্দিত স্পন্দনরত কণার কৌণিক কম্পাঙ্ক ω হলে এর গতিশক্তির পরিবর্তনের কৌণিক কম্পাঙ্ক কত?
- ক ω/2
- খ 2ω
- গ ω/4
- ঘ 4ω
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 2ω
সরল ছন্দিত স্পন্দনে গতিশক্তি Ek = (1/2)m v² এর পরিবর্তনের কম্পাঙ্ক মূল কণার কম্পাঙ্কের দ্বিগুণ (2ω) হয়। -
২৭৩
সরল দোলন গতিসম্পন্ন কোনো বস্তুর সর্বোচ্চ গতিশক্তির (Ek(সর্বোচ্চ)) সমীকরণ কোনটি?
- ক (1/2) m ω² K²
- খ (1/2) m ω² A²
- গ (1/2) m ω A²
- ঘ (1/2) m ω K²
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) (1/2) m ω² A²
সর্বোচ্চ গতিশক্তি Ek(সর্বোচ্চ) = (1/2) m vmax² = (1/2) m (ωA)² = (1/2) m ω² A²। -
২৭৪
একটি সরল দোলকের দোলনকাল 50% বৃদ্ধি করতে হলে এর কার্যকর দৈর্ঘ্য কতগুণ বাড়াতে হবে?
- ক 1.25 গুণ
- খ 1.52 গুণ
- গ 1.35 গুণ
- ঘ 1.75 গুণ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 1.25 গুণ
T′/T = 1.5 ⇒ L′/L = (1.5)² = 2.25। দৈর্ঘ্য বৃদ্ধি করতে হবে = 2.25 L - L = 1.25 L (1.25 গুণ)। -
২৭৫
দোলনায় বসে দোলা একটি শিশু হঠাৎ দাঁড়িয়ে গেলে দোলনার গতি কেমন হবে?
- ক ধীরে চলবে
- খ দ্রুত চলবে
- গ থেমে যাবে
- ঘ প্রথমে দ্রুত ও পরে ধীরে চলবে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) দ্রুত চলবে
দাঁড়িয়ে গেলে ভরকেন্দ্র উপরে উঠে কার্যকর দৈর্ঘ্য L হ্রাস পায়। ফলে T = 2π√(L/g) কমে যায় এবং দোলনাটি দ্রুত চলে। -
২৭৬
s–t লেখচিত্রে t = 0 সময়ে কণার সরণ x = A হলে কণাটির আদি দশা δ কত?
- ক π
- খ π/2
- গ π/4
- ঘ 0
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) π/2
x = A sin (ωt + δ)। t = 0 তে x = A বসালে A = A sin δ ⇒ sin δ = 1 ⇒ δ = π/2 rad। -
২৭৭
দোলক ঘড়ি সংক্রান্ত কোনটি সঠিক?
(i) পাহাড়ের ওপর ধীরে চলে
(ii) বিষুব অঞ্চল থেকে মেরু অঞ্চলে নিলে দ্রুত চলে (g বাড়ে ⇒ T কমে)
(iii) গ্রীষ্মকালের চেয়ে শীতকালে দ্রুত চলে (L কমে ⇒ T কমে)
নিচের কোনটি সঠিক?- ক i ও ii
- খ ii ও iii
- গ i ও iii
- ঘ i, ii ও iii
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) i, ii ও iii
g বাড়লে বা L কমলে দোলনকাল T কমে, ফলে ঘড়িটি দ্রুত চলে। তিনটিই সঠিক। -
২৭৮
সরল ছন্দিত গতিসম্পন্ন কণার ক্ষেত্রে কোনটি সঠিক?
(i) বিভব শক্তি Ep = (1/2) k A² sin²(ωt + δ)
(ii) গতিশক্তি Ek = (1/2) k A² cos²(ωt + δ)
(iii) মোট শক্তি E ∝ A²
নিচের কোনটি সঠিক?- ক i ও ii
- খ i ও iii
- গ ii ও iii
- ঘ i, ii ও iii
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) i, ii ও iii
Ep, Ek এবং মোট শক্তি E = (1/2) k A² ∝ A²— তিনটি সম্পর্কই পদার্থবিজ্ঞানের প্রমিত নিয়ম অনুসারে শতভাগ সঠিক। -
২৭৯
পর্যায়বৃত্ত গতি নিচের কোনটি দ্বারা প্রকাশ করা যায়?
- ক বৃত্তাকার পথের গতি
- খ রৈখিক পথে স্প্রিং-এর গতি
- গ সরল দোলকের গতি
- ঘ সব কয়টি
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) সব কয়টি
পর্যাবৃত্ত গতির সংজ্ঞা: নির্দিষ্ট সময় পরপর বস্তুটি একই অবস্থায় (একই অবস্থান, একই বেগ ও দিক) ফিরে আসে। বৃত্তাকার পথে ঘূর্ণন প্রতি পাকে একই বিন্দুতে ফেরে, স্প্রিংয়ে ঝোলানো বস্তুর রৈখিক দোলন ও সরল দোলকের দোলন প্রতি পর্যায়কালে একই অবস্থায় ফেরে — তিনটিই শর্ত মানে। তাই সব কয়টি সঠিক। মনে রেখো, প্রতিটি সরল ছন্দিত গতিই পর্যাবৃত্ত, কিন্তু প্রতিটি পর্যাবৃত্ত গতি (যেমন বৃত্তাকার গতি) সরল ছন্দিত নয়। -
২৮০
সরল ছন্দিত স্পন্দনে কোনো কণার ব্যবকলনীয় সমীকরণ 5 d2xdt2 + 80x = 0 হলে SI এককে কম্পাঙ্ক কত?
- ক 16 Hz
- খ 4 Hz
- গ 2.546 Hz
- ঘ 0.637 Hz
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 0.637 Hz
সরল ছন্দিত গতির আদর্শ রূপ d2xdt2 + ω2x = 0। দেওয়া সমীকরণ 5 d2xdt2 + 80x = 0-কে 5 দিয়ে ভাগ করে পাই d2xdt2 + 16x = 0। তুলনা করে ω2 = 16 ⇒ ω = 4 rad s−1। ∴ কম্পাঙ্ক f = ω2π = 46.2832 = 0.637 Hz। ফাঁদ: ω = 4-কেই কম্পাঙ্ক ধরে নিলে ভুল 4 Hz আসে; সবসময় f = ω2π।
পর্যাবৃত্ত গতি নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।