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।
-
১৬১
A বিস্তারে দুলতে থাকা একটি কণা এক পূর্ণ দোলনে যে দূরত্ব অতিক্রম করে এবং যে সরণ ঘটায় তা যথাক্রমে কত?
- ক দূরত্ব 4A, সরণ শূন্য
- খ দূরত্ব 2A, সরণ শূন্য
- গ দূরত্ব 4A, সরণ 4A
- ঘ দূরত্ব A, সরণ A
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) দূরত্ব 4A, সরণ শূন্য
এক পূর্ণ দোলন: সাম্যাবস্থা → এক প্রান্ত → সাম্যাবস্থা → অন্য প্রান্ত → সাম্যাবস্থা
প্রতিটি ধাপে পথ A ⟹ মোট দূরত্ব = 4A
শুরু ও শেষ বিন্দু একই ⟹ সরণ শূন্য
অর্ধ দোলনে দূরত্ব 2A, সরণ 2A; সিকি দোলনে দুটোই A — কোন ভগ্নাংশ জিজ্ঞেস করা হয়েছে সেটা খেয়াল করতে হবে। -
১৬২
একটি সরল ছন্দিত স্পন্দনে কণাটির অর্ধ দোলনে গড় দ্রুতি কত? (বিস্তার A, পর্যায়কাল T)
- ক 2AT
- খ 4AT
- গ AT
- ঘ A2T
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 4AT
অর্ধ দোলনে অতিক্রান্ত দূরত্ব = 2A, সময় = T2
গড় দ্রুতি = 2AT/2 = 4AT
লক্ষ করো — পূর্ণ দোলনেও গড় দ্রুতি একই (4A ÷ T)। কিন্তু গড় বেগ শূন্য, কারণ সরণ শূন্য। -
১৬৩
x = 4 sin(πt + π6) সমীকরণ অনুসারে একটি কণা দুলছে (SI এককে)। t = 0 মুহূর্তে কণাটির সরণ কত?
- ক 4 m
- খ 2 m
- গ 2√3 m
- ঘ 0
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 2 m
t = 0 বসিয়ে:
x = 4 sin π6 = 4 × 12 = 2 m
বিস্তার 4 m হলেও শুরুর সরণ 4 m নয় — প্রাথমিক দশা শূন্য না হলে কণা প্রান্ত থেকে যাত্রা শুরু করে না।
এখানে পর্যায়কাল T = 2ππ = 2 s। -
১৬৪
সমান বিস্তার A এবং 120° দশা পার্থক্যের দুইটি সরল ছন্দিত স্পন্দন একই দিকে একই কণার ওপর ক্রিয়া করলে লব্ধি বিস্তার কত?
- ক 2A
- খ A√3
- গ A
- ঘ 0
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) A
Aলব্ধি = A2 + A2 + 2A2 cos 120°
cos 120° = −12
= A2 + A2 − A2 = A
দশা পার্থক্য 0° হলে হতো 2A, 180° হলে 0, 90° হলে A√2 — 120°-এ ঠিক A। তিনটি সমান বিস্তারের স্পন্দন 120° ব্যবধানে থাকলে লব্ধি শূন্য হয়, যা ত্রিফেজ বিদ্যুতের ভিত্তি। -
১৬৫
সরল ছন্দিত স্পন্দনে সরণ ও ত্বরণের মধ্যে এবং বেগ ও ত্বরণের মধ্যে দশা পার্থক্য যথাক্রমে কত?
- ক π এবং π2
- খ π2 এবং π
- গ π এবং π
- ঘ π2 এবং π2
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) π এবং π2
x = A sin ωt
v = Aω cos ωt = Aω sin(ωt + π2)
a = −Aω2 sin ωt = Aω2 sin(ωt + π)
⟹ সরণ ও ত্বরণ ঠিক বিপরীত দশায় (π) — ত্বরণ সবসময় সরণের উল্টো দিকে
⟹ বেগ ও ত্বরণের পার্থক্য π − π2 = π2
ক্রমটি মনে রাখো: প্রতিবার অন্তরজ নিলে দশা π2 করে এগিয়ে যায়। -
১৬৬
একটি কণার কৌণিক কম্পাঙ্ক 100 rad s−1। কণাটির পর্যায়কাল প্রায় কত?
- ক 0.63 s
- খ 6.3 s
- গ 0.063 s
- ঘ 0.0063 s
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 0.063 s
T = 2πω = 2 × 3.1416100
= 6.283100 = 0.063 s
কম্পাঙ্ক f = 1T ≈ 15.9 Hz
ω-কে সরাসরি কম্পাঙ্ক ধরলে T আসত 0.01 s — 2π গুণটাই এখানে পার্থক্য গড়ে। -
১৬৭
একটি কণা x = A sin2 ωt অনুসারে চলে। গতিটি সম্পর্কে কোনটি সঠিক?
- ক এটি সরল ছন্দিত স্পন্দন, তবে এর কৌণিক কম্পাঙ্ক 2ω
- খ এটি সরল ছন্দিত স্পন্দন, কৌণিক কম্পাঙ্ক ω
- গ এটি পর্যাবৃত্ত, কিন্তু সরল ছন্দিত নয়
- ঘ এটি মোটেই পর্যাবৃত্ত নয়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) এটি সরল ছন্দিত স্পন্দন, তবে এর কৌণিক কম্পাঙ্ক 2ω
ত্রিকোণমিতিক অভেদ: sin2 ωt = 1 − cos 2ωt2
x = A2 − A2 cos 2ωt
অর্থাৎ কণাটি x = A2 বিন্দুর চারপাশে A2 বিস্তারে দুলছে — সাম্যাবস্থা কেন্দ্রে না থাকলেও সেটি সরল ছন্দিত স্পন্দনই।
কৌণিক কম্পাঙ্ক 2ω ⟹ পর্যায়কাল πω — মূল ω-এর অর্ধেক।
বর্গ দেখেই "SHM নয়" ভেবে ফেলাই এখানে ফাঁদ; অভেদটি প্রয়োগ করলেই ছবি পাল্টে যায়। -
১৬৮
একটি সরল ছন্দিত স্পন্দনে সর্বোচ্চ বেগ 2 m s−1 এবং সর্বোচ্চ ত্বরণ 4 m s−2। কণাটির বিস্তার ও পর্যায়কাল যথাক্রমে কত?
- ক 2 m ও π s
- খ 1 m ও 2π s
- গ 0.5 m ও 2π s
- ঘ 1 m ও π s
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 1 m ও π s
vmax = ωA = 2 … (i)
amax = ω2A = 4 … (ii)
(ii) ÷ (i): ω = 42 = 2 rad s−1
(i) থেকে A = 22 = 1 m
T = 2π2 = π s
দুইটি সর্বোচ্চ মানের অনুপাতই সরাসরি ω দেয় — এটি খুব কাজের কৌশল। -
১৬৯
একটি কণা A বিস্তারে দুলছে। সাম্যাবস্থা থেকে A2 দূরত্বে কণাটির বেগ সর্বোচ্চ বেগের কত অংশ?
- ক 12
- খ √32
- গ 1√2
- ঘ √34
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) √32
v = ωA2 − x2
x = A2 ⟹ v = ωA2 − A24 = ωA × √32
vmax = ωA ⟹ অনুপাত = √32 ≈ 0.87
অর্ধেক পথে এসেও বেগ 87 % — বেগ সরণের সাথে রৈখিকভাবে কমে না। -
১৭০
একটি সরল ছন্দিত স্পন্দনে কণাটির বেগ সর্বোচ্চ বেগের অর্ধেক হয় কোন সরণে?
- ক A2
- খ A√2
- গ √3 A2
- ঘ A4
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) √3 A2
ωA2 − x2 = ωA2
A2 − x2 = A24 ⟹ x2 = 3A24
x = √3 A2 ≈ 0.87 A
আগের প্রশ্নের সাথে মিলিয়ে দেখো: সরণ A2 হলে বেগ √32 গুণ; বেগ 12 গুণ হলে সরণ √32 গুণ। সংখ্যাগুলো ঠিক জায়গা বদল করে — এটাই প্রিয় ফাঁদ। -
১৭১
একটি কণার সর্বোচ্চ ত্বরণ ও সর্বোচ্চ বেগের অনুপাত কোন রাশির সমান?
- ক বিস্তার A
- খ পর্যায়কাল T
- গ কৌণিক কম্পাঙ্ক ω
- ঘ কম্পাঙ্ক f
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) কৌণিক কম্পাঙ্ক ω
amaxvmax = ω2AωA = ω
একক যাচাই: m s−2m s−1 = s−1 ✔ — ω-এর একক rad s−1
পর্যায়কালের একক s, বিস্তারের m — একক মিলিয়েই বাকি অপশনগুলো বাদ দেওয়া যায়।
ব্যবহারিক প্রয়োগ: দুইটি সর্বোচ্চ মান মেপে সরাসরি ω, তারপর T বের করা যায়। -
১৭২
সাম্যাবস্থা থেকে A2 সরণে একটি কণার ত্বরণ সর্বোচ্চ ত্বরণের কত অংশ?
- ক √32
- খ 14
- গ 1√2
- ঘ 12
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 12
a = ω2x ⟹ a ∝ x (রৈখিক)
x = A2 ⟹ a = amax2 ⟹ 12 অংশ
গুরুত্বপূর্ণ পার্থক্য: ত্বরণ সরণের সাথে রৈখিকভাবে বাড়ে, কিন্তু বেগ বর্গমূল সম্পর্কে কমে। তাই একই সরণে বেগের অনুপাত √32 হলেও ত্বরণের অনুপাত 12। -
১৭৩
একটি কণা 0.5 m বিস্তারে ও 2 Hz কম্পাঙ্কে সরল ছন্দিত স্পন্দনে আছে। কণাটির সর্বোচ্চ বেগ প্রায় কত?
- ক 3.1 m s−1
- খ 1.0 m s−1
- গ 6.3 m s−1
- ঘ 12.6 m s−1
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 6.3 m s−1
ω = 2πf = 2π × 2 = 4π = 12.57 rad s−1
vmax = ωA = 12.57 × 0.5 = 6.3 m s−1
ω-এর জায়গায় সরাসরি f = 2 বসালে উত্তর আসত 1.0 m/s — অপশন গ সেই ফাঁদ। -
১৭৪
সরল ছন্দিত স্পন্দনে একটি কণার সরণ 3 cm হলে বেগ 8 cm s−1 এবং সরণ 4 cm হলে বেগ 6 cm s−1। কণাটির পর্যায়কাল কত?
- ক 2π s
- খ π s
- গ π2 s
- ঘ 4π s
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) π s
v2 = ω2(A2 − x2)
64 = ω2(A2 − 9) … (i)
36 = ω2(A2 − 16) … (ii)
(i) − (ii): 28 = ω2(16 − 9) = 7ω2
ω2 = 4 ⟹ ω = 2 rad s−1
T = 2π2 = π s
সাধারণ সূত্র: T = 2π x22 − x12v12 − v22 — দুই জোড়া (x, v) জানা থাকলেই বিস্তার না জেনেই পর্যায়কাল বের করা যায়। -
১৭৫
সরল ছন্দিত স্পন্দনে সরণ 3 cm-এ বেগ 8 cm s−1 এবং সরণ 4 cm-এ বেগ 6 cm s−1 হলে বিস্তার কত?
- ক 5 cm
- খ 7 cm
- গ 4.5 cm
- ঘ 10 cm
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 5 cm
আগের সম্পর্ক থেকে ω2 = 4
v2 = ω2(A2 − x2) ⟹ 64 = 4(A2 − 9)
A2 − 9 = 16 ⟹ A2 = 25 ⟹ A = 5 cm
যাচাই: x = 4 বসালে v2 = 4(25 − 16) = 36 ⟹ v = 6 ✔
সরাসরি 3 + 4 = 7 বা বেগের অনুপাত দেখে আন্দাজ করলে ভুল হবে — সম্পর্কটি বর্গের। -
১৭৬
সরল ছন্দিত স্পন্দনে v2 বনাম x2 লেখচিত্র কেমন হবে?
- ক ঋণাত্মক ঢালের সরলরেখা
- খ ধনাত্মক ঢালের সরলরেখা
- গ পরাবৃত্ত
- ঘ বৃত্ত
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) ঋণাত্মক ঢালের সরলরেখা
v2 = ω2A2 − ω2x2
y = c + mX রূপে: y = v2, X = x2, ঢাল m = −ω2, ছেদক c = ω2A2
⟹ ঋণাত্মক ঢালের সরলরেখা
ঢাল থেকে ω আর ছেদক থেকে A — দুটোই সরাসরি পাওয়া যায়।
তুলনা: v বনাম x আঁকলে হতো একটি উপবৃত্ত। কোন রাশি অক্ষে আছে সেটাই সব ঠিক করে দেয়। -
১৭৭
একটি কণা x = 5 sin 2t (SI এককে) অনুসারে দুলছে। t = π6 s মুহূর্তে কণাটির বেগ কত?
- ক 10 m s−1
- খ 5 m s−1
- গ 8.7 m s−1
- ঘ 2.5 m s−1
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 5 m s−1
v = dxdt = 10 cos 2t
t = π6 ⟹ 2t = π3
v = 10 cos π3 = 10 × 12 = 5 m s−1
cos-এর বদলে sin ব্যবহার করলে উত্তর আসত 8.7 — অন্তরজ নেওয়ার সময় ফাংশন বদলে যায়, সেটাই খেয়াল রাখতে হবে। -
১৭৮
সরল ছন্দিত স্পন্দনে সাম্যাবস্থা থেকে যাত্রা শুরু করে T6 সময় পরে কণাটির বেগ সর্বোচ্চ বেগের কত অংশ?
- ক √32
- খ 1√2
- গ 12
- ঘ 14
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 12
সাম্যাবস্থা থেকে শুরু ⟹ v = vmax cos ωt
ωt = 2πT × T6 = π3
v = vmax cos π3 = 12 অংশ
ঐ মুহূর্তে সরণ = A sin π3 = √3 A2 — আগের সম্পর্কের সাথে হুবহু মেলে ✔। -
১৭৯
সমান বিস্তারের দুইটি সরল ছন্দিত স্পন্দনের পর্যায়কালের অনুপাত 1 : 2। তাদের সর্বোচ্চ বেগ ও সর্বোচ্চ ত্বরণের অনুপাত যথাক্রমে কত?
- ক 1 : 2 এবং 1 : 4
- খ 2 : 1 এবং 4 : 1
- গ 2 : 1 এবং 2 : 1
- ঘ 1 : 2 এবং 4 : 1
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 2 : 1 এবং 4 : 1
ω = 2πT ⟹ ω-এর অনুপাত 2 : 1
বেগ: vmax = ωA ∝ ω ⟹ 2 : 1
ত্বরণ: amax = ω2A ∝ ω2 ⟹ 4 : 1
পর্যায়কাল ছোট মানে দ্রুত দোলন — বেগ ও ত্বরণ দুটোই বেশি, তবে ভিন্ন হারে। -
১৮০
0.2 kg ভরের একটি কণা 0.5 m বিস্তারে ও 4 rad s−1 কৌণিক কম্পাঙ্কে দুলছে। কণাটির ওপর সর্বোচ্চ বল কত?
- ক 0.8 N
- খ 3.2 N
- গ 1.6 N
- ঘ 0.4 N
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 1.6 N
Fmax = mamax = mω2A
= 0.2 × 42 × 0.5
= 0.2 × 16 × 0.5 = 1.6 N
এই বল কাজ করে প্রান্তবিন্দুতে (যেখানে সরণ সর্বোচ্চ), আর সাম্যাবস্থায় বল শূন্য — ঠিক বেগের উল্টো।
পর্যাবৃত্ত গতি নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।