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।
-
৩৮১
ইয়ং-এর গুণাঙ্ক ক্ষেত্রফলের—
- ক সমানুপাতিক
- খ ব্যস্তানুপাতিক
- গ বর্গের ব্যস্তানুপাতিক
- ঘ সাথে কোন সম্পর্ক নেই
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) সাথে কোন সম্পর্ক নেই
ইয়ং-এর গুণাঙ্ক Y পদার্থের উপাদানের ধর্ম — তারের দৈর্ঘ্য, ব্যাসার্ধ বা প্রস্থচ্ছেদের ক্ষেত্রফল বদলালেও এর মান বদলায় না (শুধু তাপমাত্রায় সামান্য বদলায়)। তাই ক্ষেত্রফলের সাথে এর কোনো সম্পর্ক নেই। -
৩৮২
2 × 10−4 m2 প্রস্থচ্ছেদের ক্ষেত্রফল বিশিষ্ট একটি ইস্পাতের তারে কত বল প্রয়োগ করলে এর দৈর্ঘ্য দ্বিগুণ হবে? ইস্পাতের ইয়ং-এর গুণাঙ্ক Y = 2 × 1011 Nm−2
- ক 8 × 106 N
- খ 2 × 107 N
- গ 5 × 106 N
- ঘ 4 × 107 N
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 4 × 107 N
দৈর্ঘ্য দ্বিগুণ মানে নতুন দৈর্ঘ্য 2L, তাই ΔL = 2L − L = L ⇒ বিকৃতি = ΔLL = 1। Y = F LA ΔL থেকে F = Y × A × বিকৃতি = 2 × 1011 × 2 × 10−4 × 1 = 4 × 107 N। খেয়াল করো, বিকৃতি ঠিক 1 হওয়ায় তারের আসল দৈর্ঘ্য না জানলেও উত্তর বেরিয়ে আসে। -
৩৮৩
4 m দৈর্ঘ্য এবং 0.5 mm ব্যাসের একটি স্টিলের তারের ওপর 5 kg ভর প্রয়োগ করলে দৈর্ঘ্য বৃদ্ধি কত হবে?
- ক 4.9 × 10−4 m
- খ 4.9 × 10−6 m
- গ 4.9 × 10−5 m
- ঘ 4.9 × 10−3 m
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 4.9 × 10−3 m
ব্যাস 0.5 mm ⇒ ব্যাসার্ধ r = 0.25 × 10−3 m, তাই A = πr2 = 3.1416 × (0.25 × 10−3)2 = 1.96 × 10−7 m2। বল F = mg = 5 × 9.8 = 49 N, স্টিলের Y = 2 × 1011 Nm−2। ∴ l = F LA Y = 49 × 41.96 × 10−7 × 2 × 1011 = 4.9 × 10−3 m। ফাঁদ: 0.5 mm হলো ব্যাস, ব্যাসার্ধ নয় — অর্ধেক করতে ভুলো না। -
৩৮৪
দুটি সমান দৈর্ঘ্যের তারের ব্যাসার্ধের অনুপাত 1:2। এদের উপর একটি সমান বল প্রয়োগ করা হলো। যদি তার দুটির দৈর্ঘ্যের বৃদ্ধির অনুপাত 3:1 হয়, তবে তার দুটির উপাদানের ইয়ং-এর গুণাঙ্কের অনুপাত নির্ণয় কর।
- ক 4:3
- খ 7:3
- গ 3:5
- ঘ 3:4
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 4:3
সমান দৈর্ঘ্য ও সমান বলের জন্য Y = F LA l ⇒ Y ∝ 1A l ∝ 1r2 l। তাই Y1Y2 = r22 l2r12 l1। এখানে r2r1 = 2 ⇒ r22r12 = 4, আর l2l1 = 13। ∴ Y1Y2 = 4 × 13 = 43 = 4 : 3। মনে রেখো, ব্যাসার্ধের প্রভাব বর্গের হারে আসে বলেই 2 নয়, 4 গুণ ধরতে হয়। -
৩৮৫
l দৈর্ঘ্য ও r ব্যাসার্ধের একটি তারের ইয়ং গুণাঙ্ক Y। তারের দৈর্ঘ্য l2 এবং ব্যাসার্ধ r2 করা হলে ইয়ং গুণাঙ্ক কত হবে?
- ক Y2
- খ Y
- গ 2Y
- ঘ 4Y
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) Y
Y = F LA l সূত্রে দৈর্ঘ্য ও ক্ষেত্রফল থাকলেও ইয়ং গুণাঙ্ক আসলে উপাদানের নিজস্ব ধর্ম — তারের মাপ বদলালে l ও A-ও ঠিক সেই অনুপাতে বদলে যায়, ফলে ভাগফল অপরিবর্তিত থাকে। তাই দৈর্ঘ্য l2 ও ব্যাসার্ধ r2 করলেও গুণাঙ্ক Y-ই থাকবে। Y কেবল উপাদান ও (সামান্য) তাপমাত্রার উপর নির্ভরশীল। -
৩৮৬
স্থিতিস্থাপক গুণাঙ্কের একক কোনটি?
- ক Nm−1
- খ GPa
- গ kgm−2
- ঘ J-S
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) GPa
স্থিতিস্থাপক গুণাঙ্ক = পীড়ন ÷ বিকৃতি; বিকৃতি মাত্রাবিহীন বলে এর একক পীড়নের এককের সমান — Nm−2 অর্থাৎ Pa, বড় মানের জন্য GPa। বাকিগুলো খাটে না: Nm−1 পৃষ্ঠটান বা স্প্রিং ধ্রুবকের একক, kgm−2 তল-ঘনত্বের একক, আর J·s হলো প্ল্যাঙ্ক ধ্রুবকের একক। -
৩৮৭
একটি রডের ইয়ং এর গুণাঙ্ক Y = 2 × 1011 Nm−2 এবং তার উপর 200 N বল প্রয়োগ করা হলে রডের প্রস্থচ্ছেদ 0.1 cm2 এবং দৈর্ঘ্য পরিবর্তন ΔL = 0.2 mm হয়। রডের প্রাথমিক দৈর্ঘ্য কত?
- ক 1.0 m
- খ 0.2 m
- গ 0.5 m
- ঘ 2.0 m
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 2.0 m
Y = F LA ΔL ⇒ L = Y A ΔLF। আগে একক এক করে নাও: A = 0.1 cm2 = 0.1 × 10−4 m2 = 10−5 m2, ΔL = 0.2 mm = 2 × 10−4 m। ∴ L = 2 × 1011 × 10−5 × 2 × 10−4200 = 400200 = 2 m। ফাঁদ: cm2 থেকে m2-এ যেতে 10−4 দিয়ে গুণ করতে হয়, 10−2 নয়। -
৩৮৮
দৈর্ঘ্য L ও প্রস্থচ্ছেদ A বিশিষ্ট একটি তারের দৈর্ঘ্য বরাবর F বল প্রয়োগ করায় দৈর্ঘ্য l পরিমাণ বৃদ্ধি পায়। তারটিতে কৃতকাজের পরিমাণ কত?
- ক F×L
- খ FxL2
- গ F×l2
- ঘ F×l2A
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) F×l2
স্থিতিস্থাপক সীমার মধ্যে টান শূন্য থেকে বেড়ে F হয়, তাই গড় বল F2। কৃতকাজ = গড় বল × সরণ, আর এখানে সরণ হলো দৈর্ঘ্যবৃদ্ধি l। ∴ W = F × l2 = ½Fl, যা তারে সঞ্চিত স্থিতিস্থাপক বিভবশক্তির সমান। ফাঁদ: সরণ l, মূল দৈর্ঘ্য L নয় — তাই F × L2 লিখলে ভুল হবে। -
৩৮৯
একটি ইস্পাতের তারের ব্যাস 0.24 cm। তারটিতে 3.6 kg ভর ঝুলানো হলে পীড়ন কত?
- ক 7.8 × 105 Nm−2
- খ 7.8 × 106 Nm−2
- গ 9.8 × 105 Nm−2
- ঘ 9.8 × 106 Nm−2
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 7.8 × 106 Nm−2
ব্যাস d = 0.24 cm ⇒ ব্যাসার্ধ r = 0.12 cm = 1.2 × 10−3 m। প্রস্থচ্ছেদ A = πr2 = 3.14 × (1.2 × 10−3)2 = 4.52 × 10−6 m2। বল F = mg = 3.6 × 9.8 = 35.28 N। পীড়ন = FA = 35.28 ÷ (4.52 × 10−6) = 7.8 × 106 Nm−2। -
৩৯০
একটি তারের দৈর্ঘ্য এবং ব্যাসার্ধ অর্ধেক করা হলে তার ইয়ং এর গুণাঙ্ক কীরকম হবে?
- ক পূর্বের মানের অর্ধেক হবে
- খ কোনো পরিবর্তন হবে না
- গ পূর্বের মানের চারগুণ হবে
- ঘ পূর্বের মানের দ্বিগুণ হবে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) কোনো পরিবর্তন হবে না
Y = পীড়ন ÷ বিকৃতি, যেখানে পীড়ন = FA আর বিকৃতি = lL। দৈর্ঘ্য ও ব্যাসার্ধ অর্ধেক করলে পীড়ন ও বিকৃতি দুটোই বদলায়, কিন্তু তাদের অনুপাত একই থাকে — কারণ ইয়ং গুণাঙ্ক উপাদানের ধর্ম, তারের মাপের নয়। তাই এর কোনো পরিবর্তন হবে না। একই যুক্তিতে ব্যাস দ্বিগুণ করলেও Y অপরিবর্তিত থাকে। -
৩৯১
চিত্রে পীড়ন এবং বিকৃতির মধ্যকার লেখচিত্রে ΔOAB ক্ষেত্রফল নির্দেশ করে-
- ক ইয়ং এর গুণাঙ্ক
- খ পয়সনের অনুপাত
- গ একক আয়তনে বিভবশক্তি
- ঘ সর্বমোট কৃতকাজ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) একক আয়তনে বিভবশক্তি
পীড়ন-বিকৃতি লেখচিত্রে ভূমি বরাবর বিকৃতি আর উচ্চতা বরাবর পীড়ন, তাই ত্রিভুজ OAB-এর ক্ষেত্রফল = ½ × পীড়ন × বিকৃতি। এর একক Nm−2 × 1 = Jm−3 — অর্থাৎ এটি একক আয়তনে সঞ্চিত বিভবশক্তি। সর্বমোট কৃতকাজ পেতে হলে একে আয়তন V দিয়ে গুণ করতে হবে: W = ½ × পীড়ন × বিকৃতি × V। -
৩৯২
কোনটির স্থিতিস্থাপকতা সবচেয়ে বেশি?
- ক সীসা
- খ তামা
- গ নিকেল
- ঘ অ্যালুমিনিয়াম
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) নিকেল
দেওয়া চারটির মধ্যে নিকেলের ইয়ং-এর গুণাঙ্ক সবচেয়ে বেশি (নিকেল ≈ 21 × 1010 Nm−2, তামা ≈ 12 × 1010, অ্যালুমিনিয়াম ≈ 7 × 1010, সীসা ≈ 1.6 × 1010 Nm−2)। Y যত বেশি, পদার্থ তত বেশি স্থিতিস্থাপক। -
৩৯৩
স্থিতিস্থাপক বলের ধরন কী?
- ক অসংরক্ষণশীল বল
- খ সংরক্ষণশীল বল
- গ যান্ত্রিক বল
- ঘ শার্দিক বল
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) সংরক্ষণশীল বল
স্থিতিস্থাপক বল বিকৃতি সরে গেলে সব শক্তি ফেরত দেয় — বদ্ধ পথে মোট কাজ শূন্য। তাই এটি সংরক্ষণশীল বল, আর এর জন্য স্থিতিশক্তি (U = ½kx2) লেখা যায়। -
৩৯৪
স্থিতিস্থাপক সীমার মধ্যে 1 sq mm প্রস্থচ্ছেদের ক্ষেত্রফল বিশিষ্ট তারের এক প্রান্তে 1 N বল প্রয়োগ করা হলে পীড়ন হবে-
- ক 106 Nm−2
- খ 104 Nm−2
- গ 100 Nm−2
- ঘ 50 Nm−2
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 106 Nm−2
পীড়ন = FA। একক এক করে নাও: A = 1 mm2 = 1 × 10−6 m2 (1 mm = 10−3 m, বর্গ করলে 10−6)। ∴ পীড়ন = 11 × 10−6 = 106 Nm−2। ফাঁদ: mm2-কে 10−3 m2 ধরলে উত্তর 103 আসবে — ক্ষেত্রফলের রূপান্তরে দশের ঘাত দ্বিগুণ হয়। -
৩৯৫
একটি তারের দৈর্ঘ্য 5 m, প্রস্থচ্ছেদের ক্ষেত্রফল 0.002 m2, অসহপীড়ন 2.5 × 105 Nm−2। তারটির অসহতা কত?
- ক 5009.8 kg
- খ 2509.8 kg
- গ 2009.8 kg
- ঘ 4509.8 kg
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 5009.8 kg
অসহপীড়ন মানে ছেঁড়ার ঠিক আগে তারটি যে সর্বোচ্চ পীড়ন সইতে পারে, আর অসহতা মানে সেই অবস্থায় ঝোলানো সর্বোচ্চ ভর। পীড়ন = FA ⇒ F = পীড়ন × A = 2.5 × 105 × 0.002 = 500 N। এই বলই ভরের ওজন, তাই m = Fg = 5009.8 kg ≈ 51 kg। খেয়াল করো, 5 m দৈর্ঘ্যটা এখানে অপ্রয়োজনীয় তথ্য। -
৩৯৬
1 × 10−3 m ব্যাসার্ধবিশিষ্ট একটি তারকে 31.4 N বলে টানলে তারটির বিকৃতি কত হবে? [Y = 5 × 109 Nm−2]
- ক 2 × 10−3
- খ 2 × 10−3 Nm−2
- গ 6 × 10−3
- ঘ 6 × 10−3 Nm−2
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 2 × 10−3
Y = F LA l ⇒ বিকৃতি = lL = FA Y। এখানে A = πr2 = 3.14 × (1 × 10−3)2 = 3.14 × 10−6 m2। ∴ বিকৃতি = 31.43.14 × 10−6 × 5 × 109 = 31.415700 = 2 × 10−3। বিকৃতি দুটি দৈর্ঘ্যের অনুপাত, তাই এর কোনো একক নেই — এ কারণেই Nm−2 লেখা অপশনটি ভুল। -
৩৯৭
দৈর্ঘ্য বিকৃতির একক কী?
- ক m
- খ Nm−1
- গ m2
- ঘ None
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) None
বিকৃতি = দৈর্ঘ্যের পরিবর্তন ÷ মূল দৈর্ঘ্য = lL। লব ও হর দুটোই দৈর্ঘ্য, তাই ভাগ করলে একক কেটে যায়। অর্থাৎ দৈর্ঘ্য বিকৃতি একক ও মাত্রাবিহীন, তাই সঠিক উত্তর None। মনে রেখো — দৈর্ঘ্য, আয়তন ও কৃন্তন, তিন ধরনের বিকৃতিরই কোনো একক নেই। -
৩৯৮
L দৈর্ঘ্য এবং A প্রস্থচ্ছেদের একটি তার ঝুলানো আছে। এর মুক্ত প্রান্তে M ভরের একটি বস্তু ঝুলিয়ে দিলে তারটির দৈর্ঘ্য পরিবর্তিত হয়ে L1 হলে ইয়ং গুণাঙ্কের মান হবে-
- ক MgL1AL
- খ MgLAL1
- গ MgLA(L1−L)
- ঘ Mg(L1−L)AL
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) MgLA(L1−L)
Y = F LA ΔL। এখানে বল F = Mg, মূল দৈর্ঘ্য L, আর দৈর্ঘ্যের পরিবর্তন ΔL = L1 − L (নতুন দৈর্ঘ্য বিয়োগ আগের দৈর্ঘ্য)। বসিয়ে পাই Y = MgLA(L1 − L)। ফাঁদ: হরে সরাসরি L1 বসিয়ে দিলে ভুল হবে — লবে বসে মূল দৈর্ঘ্য, আর হরে বসে দৈর্ঘ্যের বৃদ্ধি। -
৩৯৯
1 mm2 প্রস্থচ্ছেদবিশিষ্ট একটি তারের দৈর্ঘ্য 1% বৃদ্ধি করতে কত বল প্রয়োগ করতে হবে? [Y = 1 × 1011 Nm−2]
- ক 105 N
- খ 2 × 103 N
- গ 103 N
- ঘ 10 N
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 103 N
পীড়ন = Y × বিকৃতি, তাই F = A × Y × বিকৃতি। দৈর্ঘ্য 1% বৃদ্ধি ⇒ বিকৃতি = 1100 = 0.01, আর A = 1 mm2 = 10−6 m2। ∴ F = 10−6 × 1 × 1011 × 0.01 = 103 N। ফাঁদ: mm2-কে m2-এ নিতে 10−6 দিয়ে গুণ, আর 1% মানে 0.01 — যেকোনো একটাতে ভুল করলে উত্তর 100 গুণ এদিক-ওদিক হবে। -
৪০০
একটি আদর্শ দৃঢ় বস্তুর জন্য ইয়ং এর গুণাঙ্ক—
- ক 0
- খ ∞
- গ 1
- ঘ −1
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) ∞
Y = পীড়ন ÷ বিকৃতি। আদর্শ দৃঢ় (perfectly rigid) বস্তুতে যত বলই দাও আকার-আকৃতি বদলায় না, অর্থাৎ বিকৃতি = 0। ভগ্নাংশের হর শূন্যের দিকে গেলে মান অসীম হয়, তাই Y = ∞। বাস্তবে কোনো বস্তুই পুরোপুরি দৃঢ় নয়; ইস্পাতের Y খুব বড় বলে একে দৃঢ়ের কাছাকাছি ধরা হয়।
পদার্থের গাঠনিক ধর্ম নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।