পদার্থের গাঠনিক ধর্ম — বহুনির্বাচনি প্রশ্ন ও সমাধান
HSC পদার্থবিজ্ঞান ১ম পত্রের ৭ম অধ্যায়। এখানে ৬৮৮টি 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।
-
২৪১
একটি ছোট বাতাসের বুদ্বুদ তরলের ভেতর দিয়ে উপরে উঠছে। প্রান্তবেগের সূত্র অনুযায়ী কোনটি সঠিক?
- ক বুদ্বুদের ক্ষেত্রে স্টোকসের সূত্র একেবারেই খাটে না
- খ বুদ্বুদ ধ্রুব ত্বরণে উপরে ওঠে
- গ বুদ্বুদের প্রান্তবেগ ব্যাসার্ধের ওপর নির্ভর করে না
- ঘ ঘনত্বের পার্থক্য ঋণাত্মক হওয়ায় প্রান্তবেগ ঊর্ধ্বমুখী হয়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) ঘনত্বের পার্থক্য ঋণাত্মক হওয়ায় প্রান্তবেগ ঊর্ধ্বমুখী হয়
vt = 2r2(ρ − σ)g9η — এখানে ρ বস্তুর, σ তরলের ঘনত্ব।
বুদ্বুদে ρ < σ ⟹ (ρ − σ) ঋণাত্মক ⟹ vt ঋণাত্মক, অর্থাৎ নিচের দিকে নয়, উপরের দিকে।
সূত্রটি নিজেই দিক বলে দিচ্ছে — আলাদা করে মনে রাখার দরকার নেই।
উপরে ওঠার সময়ও ত্বরণ ক্রমে কমে শূন্য হয়, তাই বুদ্বুদও একটি স্থির প্রান্তবেগ অর্জন করে; ব্যাসার্ধ বড় হলে সেটি বেশি হয়। -
২৪২
দুইটি তরলের সান্দ্রতাঙ্কের অনুপাত 1 : 3 এবং ঘনত্ব সমান। একই গোলক দুইটিতে ছাড়লে প্রান্তবেগের অনুপাত কত?
- ক 1 : 3
- খ 9 : 1
- গ 1 : 9
- ঘ 3 : 1
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 3 : 1
vt ∝ 1η
v1v2 = η2η1 = 3 : 1
ঘন (বেশি সান্দ্র) তরলে বস্তু ধীরে নামে — মধু ও পানিতে একই মার্বেল ছেড়ে দেখলেই বোঝা যায়। -
২৪৩
একটি গোলককে সান্দ্র তরলে ছেড়ে দেওয়ার পর প্রান্তবেগে পৌঁছানোর আগ পর্যন্ত তার ত্বরণ কীভাবে পরিবর্তিত হয়?
- ক ধ্রুব থাকে
- খ ধীরে ধীরে কমে শূন্যে পৌঁছায়
- গ ধীরে ধীরে বাড়ে
- ঘ প্রথমে বাড়ে পরে কমে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) ধীরে ধীরে কমে শূন্যে পৌঁছায়
ma = mg − U − 6πηrv
শুরুতে v = 0 ⟹ সান্দ্র বল শূন্য ⟹ ত্বরণ সর্বোচ্চ
বেগ বাড়লে সান্দ্র বলও বাড়ে ⟹ লব্ধি বল কমে ⟹ ত্বরণ কমতে থাকে
যখন 6πηrv = mg − U, তখন a = 0 ⟹ বেগ আর বাড়ে না — এটাই প্রান্তবেগ।
ত্বরণ কমছে মানে বেগ কমছে নয় — বেগ তখনো বাড়ছে, কেবল ধীরে ধীরে। -
২৪৪
প্রান্তবেগে পড়ন্ত একটি গোলকের ক্ষেত্রে কোনটি সঠিক?
- ক গতিশক্তি বাড়তেই থাকে
- খ বিভবশক্তির পুরোটাই গতিশক্তিতে রূপান্তরিত হয়
- গ মোট যান্ত্রিক শক্তি সংরক্ষিত থাকে
- ঘ গতিশক্তি ধ্রুব থাকে; হারানো বিভবশক্তির পুরোটাই তাপে পরিণত হয়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) গতিশক্তি ধ্রুব থাকে; হারানো বিভবশক্তির পুরোটাই তাপে পরিণত হয়
প্রান্তবেগে v ধ্রুব ⟹ K = 12mv2 ধ্রুব
গোলকটি নিচে নামছে ⟹ বিভবশক্তি কমছে
গতিশক্তি বাড়ছে না ⟹ ঐ শক্তি যাচ্ছে সান্দ্র ঘর্ষণে ⟹ তরল ও গোলক সামান্য গরম হয়।
অর্থাৎ যান্ত্রিক শক্তি এখানে সংরক্ষিত নয় — সান্দ্র বল একটি অসংরক্ষণশীল বল, ঠিক ঘর্ষণের মতোই। -
২৪৫
একটি সান্দ্র তরলে ছেড়ে দেওয়া গোলকের বেগ দ্বিগুণ হলে তার ওপর ক্রিয়াশীল সান্দ্র বল কত গুণ হবে?
- ক 2 গুণ
- খ 4 গুণ
- গ √2 গুণ
- ঘ অপরিবর্তিত
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 2 গুণ
স্টোকসের সূত্র F = 6πηrv ⟹ F ∝ v
বেগ দ্বিগুণ ⟹ সান্দ্র বল দ্বিগুণ
তুলনা করো: বেশি বেগে বায়ুর বাধা F ∝ v2 হয়ে যায়। স্টোকসের সূত্র কেবল ছোট বস্তু ও ধীর, ধারারৈখিক প্রবাহে খাটে — সেখানেই F ∝ v। -
২৪৬
একটি গোলাকার বৃষ্টির ফোঁটার প্রান্তবেগ v। ঠিক সমান আকারের 27টি ফোঁটা মিলে একটি বড় ফোঁটা হলে, আর সেই বড় ফোঁটাটি আবার ভেঙে 8টি সমান ফোঁটায় পরিণত হলে — শেষ ফোঁটাগুলোর প্রান্তবেগ কত?
- ক 9v
- খ 27v8
- গ 3v2
- ঘ 9v4
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 9v4
ধরি প্রথম ফোঁটার ব্যাসার্ধ r
ধাপ ১: 27টি মিলে ⟹ R3 = 27r3 ⟹ R = 3r
ধাপ ২: ঐ ফোঁটা ভেঙে 8টি ⟹ 8r′3 = R3 ⟹ r′ = R2 = 3r2
vt ∝ r2 ⟹ v′v = (32)2 = 94
উত্তর = 9v4 = 2.25 v
মূল কৌশল: প্রতিটি ধাপে আয়তন সংরক্ষিত, তাই ব্যাসার্ধে ঘনমূল নিতে হয়। দুই ধাপ একসাথে: r′ = r (27/8)1/3 = 3r2 ✔। -
২৪৭
একটি নির্দিষ্ট তরলে গোলকের প্রান্তবেগ পরিমাপ করে সান্দ্রতাঙ্ক বের করা হয়। ব্যাসার্ধ পরিমাপে 2 % ত্রুটি হলে নির্ণীত সান্দ্রতাঙ্কে সর্বোচ্চ কত শতাংশ ত্রুটি আসতে পারে? (অন্য সব পরিমাপ নির্ভুল ধরে নাও)
- ক 4 %
- খ 2 %
- গ 6 %
- ঘ 1 %
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 4 %
η = 2r2(ρ − σ)g9vt ⟹ η ∝ r2
শতকরা ত্রুটি = 2 × (r-এর ত্রুটি) = 2 × 2 % = 4 %
ঘাত যত বড়, ত্রুটি তত বেশি বাড়ে — এ কারণেই ব্যাসার্ধ মাপাটাই এই পরীক্ষার সবচেয়ে সংবেদনশীল ধাপ। -
২৪৮
2 cm ব্যাসের একটি নলে পানির প্রবাহ ধারারৈখিক থাকার সর্বোচ্চ বেগ কত? (রেনল্ডস সংখ্যার ক্রান্তি মান 2000, η = 10−3 Pa·s, ρ = 1000 kg m−3)
- ক 1 m s−1
- খ 0.01 m s−1
- গ 10 m s−1
- ঘ 0.1 m s−1
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 0.1 m s−1
NR = ρvDη ⟹ vc = NRηρD
= 2000 × 10−31000 × 0.02 = 220 = 0.1 m s−1
অর্থাৎ 10 cm/s-এর বেশি হলেই কলের পানি ঘূর্ণিময় হয়ে যায় — এ কারণেই ধারারৈখিক প্রবাহ বাস্তবে খুব ধীর প্রবাহেই দেখা যায়। -
২৪৯
একটি নলের ব্যাস দ্বিগুণ করা হলে (একই তরল) ক্রান্তি বেগের কী হবে?
- ক দ্বিগুণ হবে
- খ চার গুণ হবে
- গ অপরিবর্তিত থাকবে
- ঘ অর্ধেক হবে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) অর্ধেক হবে
vc = NRηρD ⟹ vc ∝ 1D
D দ্বিগুণ ⟹ vc অর্ধেক
মোটা নলে অল্প বেগেই প্রবাহ বিক্ষুব্ধ হয়ে যায় — বড় নদীর প্রবাহ প্রায় সবসময়ই বিক্ষুব্ধ, অথচ সরু কৈশিক নলে ধারারৈখিক। -
২৫০
একটি অনুভূমিক নলের একটি অংশে ব্যাসার্ধ 2 cm, সেখানে পানির বেগ 2 m s−1। সংকীর্ণ অংশে ব্যাসার্ধ 1 cm হলে সেখানে বেগ কত?
- ক 8 m s−1
- খ 4 m s−1
- গ 1 m s−1
- ঘ 16 m s−1
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 8 m s−1
অবিচ্ছিন্নতার সমীকরণ: A1v1 = A2v2
A ∝ r2 ⟹ v ∝ 1r2
v2 = 2 × (21)2 = 8 m s−1
ফাঁদ: ব্যাসার্ধ অর্ধেক দেখে বেগ দ্বিগুণ (4 m/s) ধরা। ক্ষেত্রফলে ব্যাসার্ধ বর্গ হয়ে আসে, তাই চার গুণ। -
২৫১
রেনল্ডস সংখ্যা সম্পর্কে কোনটি সঠিক?
- ক এর একক m s−1
- খ এটি একটি মাত্রাহীন রাশি; মান কম হলে প্রবাহ ধারারৈখিক
- গ মান বেশি হলে প্রবাহ ধারারৈখিক হয়
- ঘ এটি কেবল গ্যাসের ক্ষেত্রে প্রযোজ্য
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) এটি একটি মাত্রাহীন রাশি; মান কম হলে প্রবাহ ধারারৈখিক
NR = ρvDη
মাত্রা যাচাই: (ML−3)(LT−1)(L)ML−1T−1 = M0L0T0 ⟹ মাত্রাহীন ✔
ব্যাখ্যা: এটি জড়তা বল ও সান্দ্র বলের অনুপাত।
NR < 2000 ⟹ সান্দ্রতা প্রাধান্য পায় ⟹ ধারারৈখিক
NR > 3000 ⟹ জড়তা প্রাধান্য পায় ⟹ বিক্ষুব্ধ
মাঝের অঞ্চলটি অস্থিতিশীল।
তরল-গ্যাস দুই ধরনের প্রবাহীতেই এটি সমানভাবে প্রযোজ্য। -
২৫২
1 cm ব্যাসের একটি নলে গ্লিসারিন 0.5 m s−1 বেগে বইছে। (ρ = 1260 kg m−3, η = 1.5 Pa·s) প্রবাহটি কেমন?
- ক NR ≈ 4200, বিক্ষুব্ধ
- খ NR ≈ 420, ধারারৈখিক
- গ NR ≈ 42, বিক্ষুব্ধ
- ঘ NR ≈ 4.2, ধারারৈখিক
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) NR ≈ 4.2, ধারারৈখিক
NR = ρvDη = 1260 × 0.5 × 0.011.5
= 6.31.5 = 4.2
4.2 ≪ 2000 ⟹ প্রবাহ নিশ্চিতভাবে ধারারৈখিক
গ্লিসারিনের সান্দ্রতা পানির চেয়ে দেড় হাজার গুণ বেশি — তাই একই বেগেও তার প্রবাহ ধারারৈখিক থাকে। -
২৫৩
একটি নলে ধারারৈখিক প্রবাহে তরলের বেগ বণ্টন সম্পর্কে কোনটি সঠিক?
- ক নলের অক্ষে বেগ সর্বোচ্চ, দেয়াল ঘেঁষে প্রায় শূন্য
- খ সব স্তরে বেগ সমান
- গ দেয়াল ঘেঁষে বেগ সর্বোচ্চ, অক্ষে শূন্য
- ঘ বেগ এলোমেলোভাবে ওঠানামা করে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) নলের অক্ষে বেগ সর্বোচ্চ, দেয়াল ঘেঁষে প্রায় শূন্য
ধারারৈখিক প্রবাহে তরল স্তরে স্তরে চলে, এক স্তর আরেক স্তরের ওপর ঘষা খায়।
দেয়ালে তরল আটকে থাকে (no-slip শর্ত) ⟹ সেখানে বেগ প্রায় শূন্য।
কেন্দ্রে বাধা সবচেয়ে কম ⟹ বেগ সর্বোচ্চ। বণ্টনটি পরাবৃত্তাকার।
বেগ প্রবণতা সর্বোচ্চ দেয়ালের কাছে — তাই সান্দ্র বলও সেখানেই সবচেয়ে বেশি। এলোমেলো ওঠানামা বিক্ষুব্ধ প্রবাহের বৈশিষ্ট্য, ধারারৈখিকের নয়। -
২৫৪
একই ব্যাসের নলে পানি ও একটি তেলের ক্রান্তি বেগের অনুপাত নির্ণয় করো। তেলের সান্দ্রতাঙ্ক পানির 50 গুণ এবং ঘনত্ব পানির 0.8 গুণ।
- ক 1 : 50
- খ 1 : 40
- গ 1 : 62.5
- ঘ 1 : 62
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 1 : 62.5
vc ∝ ηρ (একই NR, একই D)
vপানিvতেল = ηপ/ρপηত/ρত = 1/150/0.8 = 0.850
= 162.5 ⟹ 1 : 62.5
ηρ রাশিটিকে বলে গতিশীল সান্দ্রতা (kinematic viscosity) — ক্রান্তি বেগ আসলে এটিরই সমানুপাতিক। -
২৫৫
একটি নল দিয়ে প্রতি সেকেন্ডে 2 লিটার পানি বইছে। নলের প্রস্থচ্ছেদ 10 cm2 হলে পানির বেগ কত?
- ক 0.2 m s−1
- খ 20 m s−1
- গ 2 m s−1
- ঘ 0.02 m s−1
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 2 m s−1
আয়তন প্রবাহ হার Q = Av
Q = 2 L s−1 = 2 × 10−3 m3 s−1
A = 10 cm2 = 10 × 10−4 = 10−3 m2
v = 2 × 10−310−3 = 2 m s−1
1 cm2 = 10−4 m2 — এই রূপান্তরটাই এখানে সবচেয়ে বেশি ভুল হয়। -
২৫৬
একটি প্রধান নল (ব্যাসার্ধ R) থেকে পানি সমান ব্যাসার্ধের 4টি শাখা নলে ভাগ হয়ে যায়। প্রতিটি শাখায় পানির বেগ প্রধান নলের বেগের কত গুণ?
- ক 12 গুণ
- খ 4 গুণ
- গ 116 গুণ
- ঘ 14 গুণ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 14 গুণ
অবিচ্ছিন্নতা: Av = 4Av′ (শাখাগুলোর ব্যাসার্ধ প্রধান নলের সমান)
v′ = v4 ⟹ 14 গুণ
মোট প্রবাহ হার অপরিবর্তিত থাকে, কেবল চারটি পথে ভাগ হয়ে যায়। ব্যাসার্ধ একই বলে এখানে বর্গ করার প্রশ্ন নেই — এটাই আগের সংকীর্ণ-নল প্রশ্নের সাথে পার্থক্য। -
২৫৭
একটি নলে ধারারৈখিক প্রবাহ চলাকালে কোনো নির্দিষ্ট বিন্দুতে তরলকণার বেগ সম্পর্কে কোনটি সঠিক?
- ক প্রতিটি কণার বেগ সব বিন্দুতেই একই
- খ ঐ বিন্দুতে বেগ সময়ের সাথে এলোমেলোভাবে বদলায়
- গ কণার পথ পরস্পরকে ছেদ করে
- ঘ ঐ বিন্দুতে সব কণার বেগ একই থাকে, যদিও ভিন্ন বিন্দুতে ভিন্ন
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) ঐ বিন্দুতে সব কণার বেগ একই থাকে, যদিও ভিন্ন বিন্দুতে ভিন্ন
ধারারৈখিক প্রবাহের সংজ্ঞাই এই — কোনো নির্দিষ্ট বিন্দু দিয়ে যত কণাই যাক, প্রত্যেকে ঐ বিন্দুতে একই বেগ (মান ও দিক) নিয়ে যাবে।
কিন্তু দুইটি ভিন্ন বিন্দুতে বেগ আলাদা হতেই পারে (যেমন কেন্দ্রে বেশি, দেয়ালে কম)।
ধারারেখাগুলো কখনো পরস্পরকে ছেদ করে না — করলে ছেদবিন্দুতে একই কণার দুইটি বেগ থাকতে হতো, যা অসম্ভব।
সময়ের সাথে এলোমেলো ওঠানামা বিক্ষুব্ধ প্রবাহের বৈশিষ্ট্য। -
২৫৮
একটি কাঠের টুকরো পানিতে এমনভাবে ভাসছে যে তার আয়তনের 45 অংশ ডুবে আছে। কাঠের ঘনত্ব কত?
- ক 1250 kg m−3
- খ 800 kg m−3
- গ 200 kg m−3
- ঘ 400 kg m−3
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 800 kg m−3
ভাসমান অবস্থায় ওজন = প্লবতা
Vρকাঠg = 45V × 1000 × g
ρকাঠ = 45 × 1000 = 800 kg m−3
সাধারণ নিয়ম: ডুবে থাকা ভগ্নাংশ = ρবস্তুρতরল — বরফের ক্ষেত্রে 917/1000 ≈ 0.9, তাই হিমশৈলের মাত্র 10 % উপরে থাকে। -
২৫৯
একটি বস্তুর বাতাসে ওজন 50 N এবং পানিতে সম্পূর্ণ ডোবানো অবস্থায় আপাত ওজন 40 N। বস্তুটির আপেক্ষিক ঘনত্ব কত?
- ক 5
- খ 4
- গ 0.8
- ঘ 1.25
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 5
ওজন হ্রাস = প্লবতা = 50 − 40 = 10 N
আপেক্ষিক ঘনত্ব = বাতাসে ওজনওজন হ্রাস = 5010 = 5
যুক্তি: ওজন ∝ ρবস্তুV, প্লবতা ∝ ρপানিV ⟹ অনুপাত = ρবস্তুρপানি
আপাত ওজন দিয়ে ভাগ করলে (50/40 = 1.25) ভুল হবে — ভাগ করতে হয় ওজনের হ্রাস দিয়ে। -
২৬০
একটি U-আকৃতির নলের দুই বাহুতে পারদ ও পানি রাখা আছে। সাধারণ তলের ওপরে পানির স্তম্ভের উচ্চতা 13.6 cm হলে পারদের স্তম্ভের উচ্চতা কত? (পারদের আপেক্ষিক ঘনত্ব 13.6)
- ক 13.6 cm
- খ 0.1 cm
- গ 1 cm
- ঘ 136 cm
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 1 cm
সাধারণ তলে চাপ সমান: h1ρ1g = h2ρ2g
13.6 × 1000 = h × 13600
h = 1360013600 = 1 cm
hρ = ধ্রুব ⟹ ভারী তরলের স্তম্ভ ছোট হবে। 13.6 গুণ ভারী বলেই পারদের উচ্চতা 13.6 ভাগের 1 ভাগ।
পদার্থের গাঠনিক ধর্ম নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।