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।
-
৫৬১
2 × 10−4 m ব্যাসার্ধের একটি লোহার বল কোনো তরলের ভিতর দিয়ে কিছুক্ষণ পড়ার পর 4 × 10−2 ms−1 ধ্রুববেগ নিয়ে পড়তে থাকে। লোহা ও তরলের ঘনত্ব যথাক্রমে 7.8 × 103 kgm−3 এবং 103 kgm−3।
1.87 × 103 kg m−3 ঘনত্বের তরলের মধ্য দিয়ে লোহার বলটি পড়লে দ্বিতীয় তরলের সান্দ্রতা গুণাঙ্ক প্রথম তরলের কত গুণ হবে ?- ক 4
- খ 3
- গ 2
- ঘ প্রায় সমান
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) প্রায় সমান
এখানে, r = 2 × 10−4 m, v = 4 × 10−2 ms−1 (উভয় তরলে একই ধরা হয়েছে), ρ = 7800 kgm−3, σ1 = 1000 kgm−3, σ2 = 1870 kgm−3
আমরা জানি, η = 2r2(ρ − σ)g9v ⇒ η2η1 = ρ − σ2ρ − σ1
∴ η2η1 = 7800 − 18707800 − 1000 = 59306800 ≈ 0.87
∴ η2 = 0.87η1 = 0.87 × 1.48 × 10−2 ≈ 1.29 × 10−2 Nsm−2, অর্থাৎ দুই তরলের সান্দ্রতা গুণাঙ্ক প্রায় সমান (অপশনের 2, 3 বা 4 গুণের কোনোটিই নয়)। -
৫৬২
একটি তরলের মধ্যে নিরেট গোলাকার বস্তুকে ফেলে দিলে সময়ের সাথে বেগের পরিবর্তন হবে—
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ)
তরলে ফেলা নিরেট গোলকের বেগ প্রথমে সময়ের সাথে বাড়ে, পরে একটি ধ্রুব মানে (প্রান্তবেগে) পৌঁছে স্থির থাকে — এটি ঘ লেখচিত্রে দেখানো হয়েছে।
শুরুতে v = 0, তাই সান্দ্র বল শূন্য এবং ত্বরণ সর্বোচ্চ; বেগ বাড়ার সাথে সান্দ্র বল 6πηrv বাড়ে এবং ত্বরণ কমতে থাকে।
যখন ওজন = প্লবতা + সান্দ্র বল হয়, তখন লব্ধি বল শূন্য, বেগ ধ্রুব থাকে — এটিই প্রান্তবেগ v = 2r2(ρ − σ)g9η।
বাস্তবে বেগ ক্রমশ বেঁকে প্রান্তবেগের কাছে পৌঁছায়; ঘ লেখচিত্রটি এর সরলীকৃত রূপ। ক-তে বেগ সীমাহীনভাবে বাড়ে, খ-তে বেগ কমে, গ-তে বেগ বেড়ে আবার কমে — এগুলো সঠিক নয়। -
৫৬৩
25°C তাপমাত্রায় কোনো তরলের উপরিতল থেকে 0.08 m লম্বা একটি হালকা অনুভূমিক তারকে 4.32 × 10−3 N বলে টেনে উঠানো হলে তরলের পৃষ্ঠটান কত নিউটন/ মিটার হবে?
- ক 1.79 × 10−5
- খ 17.9 × 10−5
- গ 1.89 × 10−5
- ঘ 2.7 × 10−2
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 2.7 × 10−2
এখানে, তারের দৈর্ঘ্য l = 0.08 m, বল F = 4.32 × 10−3 N
আমরা জানি, তারটি উঠানোর সময় তরলের পাতলা পর্দার দুটি পৃষ্ঠ তৈরি হয়, তাই F = 2Tl ⇒ T = F2l
∴ T = 4.32 × 10−32 × 0.08 = 0.027 = 2.7 × 10−2 Nm−1
একটি পৃষ্ঠ ধরলে T = 4.32 × 10−30.08 = 5.4 × 10−2 Nm−1 হতো, যা কোনো অপশনে নেই। -
৫৬৪
নিচের কোনটি সঠিক ?
- ক U = (12)Y
- খ U = V = (12)Al
- গ U = (12)Yl2L2
- ঘ U = (12)AlL
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) U = (12)Yl2L2
প্রসারিত তারের একক আয়তনে সঞ্চিত শক্তি U = (12)Yl2L2।
এখানে, দৈর্ঘ্য L, প্রসারণ l, ইয়ং-এর গুণাঙ্ক Y
আমরা জানি, U = 12 × পীড়ন × বিকৃতি এবং পীড়ন = Y × বিকৃতি = Y(lL)
∴ U = 12 × Y(lL) × lL = (12)Yl2L2
তারে মোট সঞ্চিত শক্তি W = (12)Fl = (12)YAl2L; একে আয়তন AL দিয়ে ভাগ করলে একক আয়তনের শক্তি পাওয়া যায়। -
৫৬৫
যদি স্পর্শ কোণ 90°-এর বেশি হয়, তবে তরলের পৃষ্ঠ হবে—
- ক অবতল
- খ উত্তল
- গ সমতলাবতল
- ঘ সমতলোত্তল
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) উত্তল
স্পর্শ কোণ 90°-এর বেশি (স্থূলকোণ) হলে তরলের পৃষ্ঠ উত্তল হয়।
এ ধরনের তরলে সংসক্তি বল আসঞ্জন বলের চেয়ে বেশি, তরল পাত্রের গা ভেজায় না; যেমন কাচ পাত্রে পারদ (স্পর্শ কোণ প্রায় 140°)।
স্পর্শ কোণ 90°-এর কম হলে পৃষ্ঠ অবতল (যেমন কাচে পানি), আর ঠিক 90° হলে পৃষ্ঠ সমতল (যেমন রুপার পাত্রে পানি)। -
৫৬৬
পৃষ্ঠটানের মাত্রা সমীকরণ হলো—
- ক [ML−1T−1]
- খ [ML−1]
- গ [MT−1]
- ঘ [MT−2]
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) [MT−2]
পৃষ্ঠটানের মাত্রা [MT−2]।
এখানে, পৃষ্ঠটান T = Fl
আমরা জানি, বলের মাত্রা [MLT−2], দৈর্ঘ্যের মাত্রা [L]
∴ [T] = MLT−2L = [MT−2]
পৃষ্ঠশক্তি (J m−2) ও স্প্রিং ধ্রুবকের (N m−1) মাত্রাও [MT−2]; সান্দ্রতাঙ্কের মাত্রা [ML−1T−1]। -
৫৬৭
স্থিতিস্থাপক সীমার মধ্যে দৈর্ঘ্য প্রসারণ বনাম ভার-এর সঠিক লেখচিত্র কোনটি?
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক)
স্থিতিস্থাপক সীমার মধ্যে দৈর্ঘ্য প্রসারণ ভারের সমানুপাতিক, তাই লেখচিত্রটি মূলবিন্দুগামী সরলরেখা — ক লেখচিত্র।
হুকের সূত্র: স্থিতিস্থাপক সীমার মধ্যে পীড়ন ∝ বিকৃতি; নির্দিষ্ট তারের জন্য l = FLAY ⇒ l ∝ F।
সরলরেখার ঢাল = LAY, যা থেকে ইয়ং-এর গুণাঙ্ক বের করা যায়।
স্থিতিস্থাপক সীমা পেরোলে লেখচিত্র বেঁকে যায় (প্রসারণ দ্রুত বাড়ে); ভার বাড়লে প্রসারণ কমে যাওয়া (গ) বা বেড়ে আবার কমা (ঘ) হুকের সূত্রের সাথে সঙ্গতিপূর্ণ নয়। -
৫৬৮
বৃষ্টির একটি বড়ো ফোঁটা ভেঙ্গে অনেকগুলো ছোটো ফোঁটায় পরিণত হলে ফোঁটাগুলোর সর্বমোট—
- ক ক্ষেত্রফল হ্রাস পায়
- খ ক্ষেত্রফল বৃদ্ধি পায়
- গ আয়তন হ্রাস পায়
- ঘ ক্ষেত্রফল অপরিবর্তিত থাকে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) ক্ষেত্রফল বৃদ্ধি পায়
একটি বড় ফোঁটা ভেঙে অনেকগুলো ছোট ফোঁটা হলে মোট আয়তন একই থাকে, কিন্তু মোট পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল বৃদ্ধি পায়।
এখানে, বড় ফোঁটার ব্যাসার্ধ R, n সংখ্যক ছোট ফোঁটার প্রতিটির ব্যাসার্ধ r
আমরা জানি, আয়তন অপরিবর্তিত: (43)πR3 = n × (43)πr3 ⇒ r = R/∛n
∴ মোট ক্ষেত্রফল = n × 4πr2 = 4πR2 × ∛n, যা বড় ফোঁটার ক্ষেত্রফলের ∛n গুণ
ক্ষেত্রফল বাড়ে বলে এ প্রক্রিয়ায় কাজ করতে হয়: W = T × (বর্ধিত ক্ষেত্রফল); উল্টোভাবে ছোট ফোঁটা মিলে বড় ফোঁটা হলে শক্তি নির্গত হয়। -
৫৬৯
সমান দৈর্ঘ্যের তিনটি তার A, B, C এ একই মানের পীড়ন 5 × 1012 Nm−2 প্রয়োগের ফলে দৈর্ঘ্য বৃদ্ধি যথাক্রমে 5%, 2% এবং 1% হলো।
A, B এবং C তারের ইয়ং এর গুণাঙ্ক যথাক্রমে YA, YB, YC হলে নিচের কোনটি সঠিক?- ক YA > YC > YB
- খ YA < YB < YC
- গ YA > YB > YC
- ঘ YB < YA < YC
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) YA < YB < YC
এখানে, পীড়ন = 5 × 1012 Nm−2 (তিনটিতে একই), বিকৃতি: A-তে 0.05, B-তে 0.02, C-তে 0.01
আমরা জানি, Y = পীড়ন/বিকৃতি, অর্থাৎ পীড়ন একই হলে Y ∝ 1/বিকৃতি
∴ YA = 5 × 10120.05 = 1 × 1014 Nm−2, YB = 5 × 10120.02 = 2.5 × 1014 Nm−2, YC = 5 × 10120.01 = 5 × 1014 Nm−2
∴ YA < YB < YC; যে তারের বিকৃতি সবচেয়ে কম, তার ইয়ং-এর গুণাঙ্ক সবচেয়ে বেশি। -
৫৭০
সমান দৈর্ঘ্যের তিনটি তার A, B, C এ একই মানের পীড়ন 5 × 1012 Nm−2 প্রয়োগের ফলে দৈর্ঘ্য বৃদ্ধি যথাক্রমে 5%, 2% এবং 1% হলো।
B তারের বিকৃতি—- ক 2
- খ 0.2
- গ 0.02
- ঘ 0.002
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 0.02
এখানে, B তারের দৈর্ঘ্য বৃদ্ধি 2%, অর্থাৎ ΔL = 0.02L
আমরা জানি, দৈর্ঘ্য বিকৃতি = ΔLL
∴ বিকৃতি = 0.02LL = 0.02
বিকৃতি দুটি সমজাতীয় রাশির অনুপাত, তাই এর কোনো একক বা মাত্রা নেই। একইভাবে A-এর বিকৃতি 0.05 এবং C-এর 0.01। -
৫৭১
2 m দৈর্ঘ্য এবং 1 mm2 প্রস্থচ্ছেদের ক্ষেত্রফলবিশিষ্ট তারে 20 kg ভর ঝুলালে তারটি 1 mm প্রসারিত হয়।
তারটির পীড়ন কত?- ক 1.96 × 108 Nm−2
- খ 2.0 × 107 Nm−2
- গ 1.96 × 105 Nm−2
- ঘ 1.96 × 102 Nm−2
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 1.96 × 108 Nm−2
এখানে, m = 20 kg, A = 1 mm2 = 10−6 m2, g = 9.8 ms−2
আমরা জানি, পীড়ন = FA = mgA
∴ পীড়ন = 20 × 9.810−6 = 1.96 × 108 Nm−2
পীড়নের একক Nm−2 বা Pa; মাত্রা [ML−1T−2]। -
৫৭২
2 m দৈর্ঘ্য এবং 1 mm2 প্রস্থচ্ছেদের ক্ষেত্রফলবিশিষ্ট তারে 20 kg ভর ঝুলালে তারটি 1 mm প্রসারিত হয়।
উক্ত তারটির—
i. দৈর্ঘ্য বিকৃতি 0.5 × 10−2
ii. ইয়ং-এর গুণাঙ্ক 3.92 × 1011 Nm−2
iii. কৃত কাজের পরিমাণ 0.098 J
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: গ) ii ও iii
এখানে, L = 2 m, A = 10−6 m2, l = 1 mm = 10−3 m, F = 20 × 9.8 = 196 N
আমরা জানি, বিকৃতি = lL, Y = FLAl, W = (12)Fl
∴ বিকৃতি = 10−32 = 0.5 × 10−3; তাই i ভুল (0.5 × 10−2 নয়)
∴ Y = 196 × 210−6 × 10−3 = 3.92 × 1011 Nm−2; তাই ii সঠিক
∴ W = 12 × 196 × 10−3 = 0.098 J; তাই iii সঠিক — সুতরাং ii ও iii সঠিক। -
৫৭৩
একটি পদার্থের ইয়ং-এর গুণাঙ্ক দৃঢ়তার গুণাঙ্কের 2.6 গুণ হলে ওই পদার্থের পয়সন এর অনুপাত কত?
- ক 0.26
- খ 1.3
- গ 0.3
- ঘ 0.6
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 0.3
এখানে, Y = 2.6n (n = দৃঢ়তার গুণাঙ্ক)
আমরা জানি, Y = 2n(1 + σ)
∴ 2.6n = 2n(1 + σ) ⇒ 1 + σ = 1.3 ⇒ σ = 0.3
অন্যান্য সম্পর্ক: Y = 3K(1 − 2σ), যেখানে K আয়তন গুণাঙ্ক; এবং 9Y = 1K + 3n। -
৫৭৪
K1 ও K2 বল ধ্রুবকবিশিষ্ট দুটি স্প্রিংকে শ্রেণিতে যুক্ত করা হলো। এদের তুল্য বল ধ্রুবক কত ?
- ক 2(K1 + K2)
- খ K1 + K2
- গ K1K2K1 + K2
- ঘ K1 + K2K1K2
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) K1K2K1 + K2
শ্রেণিতে যুক্ত স্প্রিংয়ের তুল্য বল ধ্রুবক K = K1K2K1 + K2।
এখানে, দুটি স্প্রিংয়ে একই বল F ক্রিয়া করে, মোট প্রসারণ x = x1 + x2
আমরা জানি, F = Kx ⇒ x = FK, তাই FK = FK1 + FK2 ⇒ 1K = 1K1 + 1K2
∴ K = K1K2K1 + K2
সমান্তরালে যুক্ত করলে প্রসারণ একই থাকে এবং তুল্য বল ধ্রুবক K = K1 + K2। -
৫৭৫
একটি তারের প্রস্থচ্ছেদের ক্ষেত্রফল 1 mm2 এবং অসহ ভার 40 kg। তারের অসহ পীড়ন—
- ক 4 × 10−6 Nm−2
- খ 3.92 × 10−4 Nm−2
- গ 3.92 × 108 Nm−2
- ঘ 4 × 107 Nm−2
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 3.92 × 108 Nm−2
এখানে, অসহ ভার m = 40 kg, A = 1 mm2 = 10−6 m2, g = 9.8 ms−2
আমরা জানি, অসহ পীড়ন = (অসহ ভার)/A = mgA
∴ অসহ পীড়ন = 40 × 9.810−6 = 3.92 × 108 Nm−2
অসহ পীড়ন শুধু তারের উপাদানের ওপর নির্ভর করে; একই উপাদানের তারের প্রস্থচ্ছেদ বাড়ালে অসহ ভার বাড়ে, অসহ পীড়ন একই থাকে। -
৫৭৬
একটি কৈশিক নলের ব্যাস 0.2 mm। একে 7.2 × 10−2 Nm−1 পৃষ্ঠটান এবং 103 kg/m3 ঘনত্বের পানিতে ডুবালে নলের কত m উচ্চতায় পানি উঠবে ?
- ক 0.25
- খ 0.5
- গ 0.45
- ঘ 0.35
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 0.5
এখানে, ব্যাস = 0.2 mm, তাই r = 0.1 mm = 10−4 m, T = 7.2 × 10−2 Nm−1, ρ = 103 kgm−3, g = 9.8 ms−2, পানি ও কাচের স্পর্শ কোণ θ ≈ 0° (cosθ = 1)
আমরা জানি, h = 2T cosθrρg
∴ h = 2 × 7.2 × 10−2 × 110−4 × 103 × 9.8 = 0.147 m ≈ 0.15 m
প্রদত্ত মানে হিসাবের ফল কোনো অপশনের সাথে মেলে না; বইয়ের উত্তর-সূচিতে 0.5 m দেওয়া আছে।
h ∝ 1r, অর্থাৎ নল যত সরু পানি তত বেশি উচ্চতায় ওঠে। -
৫৭৭
ρ ঘনত্ববিশিষ্ট এবং η সান্দ্রতাঙ্কবিশিষ্ট একটি তরল r ব্যাসার্ধের একটি সরু নলের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হচ্ছে। রেনল্ড সংখ্যা N হবে—
- ক N = ρrvη2
- খ N = rvρ2η
- গ N = rvρη
- ঘ N = 2rvρη2
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) N = rvρη
রেনল্ড সংখ্যা N = rvρη, যেখানে r নলের ব্যাসার্ধ, v তরলের গড় বেগ, ρ ঘনত্ব, η সান্দ্রতাঙ্ক।
রেনল্ড সংখ্যা হলো তরলের জড়তাজনিত বল ও সান্দ্র বলের অনুপাত, তাই এটি মাত্রাহীন: [N] = [L][LT−1][ML−3]ML−1T−1 = [M0L0T0]।
অপশনের মধ্যে কেবল rvρη মাত্রাহীন; η2 থাকা রাশিগুলো মাত্রাগতভাবে ভুল। নলের ব্যাস D ধরে লিখলে N = ρvDη।
N-এর মান কম হলে প্রবাহ ধারারেখ বা স্তরীয়, বেশি হলে অশান্ত (বিক্ষিপ্ত); নির্দিষ্ট সংকট মানের পর প্রবাহ অশান্ত হয়ে যায়। -
৫৭৮
রেনল্ড সংখ্যার মাত্রা কোনটি ?
- ক [M0L1T−1]
- খ [M0L0T0]
- গ [M0L0T−1]
- ঘ [M0L2T−2]
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) [M0L0T0]
রেনল্ড সংখ্যার মাত্রা [M0L0T0] অর্থাৎ এটি মাত্রাহীন।
এখানে, N = rvρη
আমরা জানি, [r] = [L], [v] = [LT−1], [ρ] = [ML−3], [η] = [ML−1T−1]
∴ [N] = [L][LT−1][ML−3]ML−1T−1 = ML−1T−1ML−1T−1 = [M0L0T0]
রেনল্ড সংখ্যা দুটি বলের (জড়তাজনিত ও সান্দ্র) অনুপাত বলে এর কোনো একক নেই। -
৫৭৯
স্থিতিস্থাপকতা গুণাঙ্ক সংক্রান্ত নিচের কোন তথ্য সঠিক নয় ?
- ক Y = FLAl
- খ Y = MgLπr2l
- গ Y = [ML−1T−2]
- ঘ Y = [ML−2T−2]
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) Y = [ML−2T−2]
ইয়ং-এর গুণাঙ্কের মাত্রা [ML−1T−2], তাই Y = [ML−2T−2] তথ্যটি সঠিক নয়।
আমরা জানি, Y = পীড়ন/বিকৃতি = FAlL = FLAl; ঝুলানো ভর M ও তারের ব্যাসার্ধ r হলে F = Mg এবং A = πr2, তাই Y = MgLπr2l — ক ও খ দুটিই সঠিক।
∴ [Y] = MLT−2L2 = [ML−1T−2], কারণ বিকৃতি মাত্রাহীন; তাই গ সঠিক।
Y-এর একক Nm−2 বা Pa, এবং এটি শুধু তারের উপাদানের ওপর নির্ভর করে। -
৫৮০
সান্দ্রতাঙ্কের ওপর তাপমাত্রা ও চাপের প্রভাবের ক্ষেত্রে কোনটি সঠিক নয় ?
- ক তরল পদার্থের সান্দ্রতা তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে দ্রুত হ্রাস পায়
- খ গ্যাসের সান্দ্রতা গ্যাস অনুসমূহের গড়বেগের সমানুপাতিক
- গ গ্যাসের সান্দ্রতাঙ্ক চাপের ওপর নির্ভরশীল
- ঘ চাপ বৃদ্ধি পেলে তরল পদার্থের সান্দ্রতাঙ্ক বৃদ্ধি পায়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) গ্যাসের সান্দ্রতাঙ্ক চাপের ওপর নির্ভরশীল
গ্যাসের সান্দ্রতাঙ্ক চাপের ওপর নির্ভর করে না — এটি সঠিক নয়। চাপ বাড়লে ঘনত্ব ρ বাড়ে কিন্তু গড় মুক্ত পথ λ সমানুপাতে কমে, তাই η = (13)ρλ প্রায় অপরিবর্তিত থাকে।
গ্যাসের সান্দ্রতা অণুর গড়বেগ -এর সমানুপাতিক, তাই তাপমাত্রা বাড়লে ( ∝ T) গ্যাসের সান্দ্রতা বাড়ে।
তরলের সান্দ্রতা তাপমাত্রা বৃদ্ধিতে দ্রুত কমে, কারণ অণুগুলোর মধ্যে সংসক্তি বল দুর্বল হয়।
চাপ বাড়লে তরলের সান্দ্রতাঙ্ক বাড়ে (ব্যতিক্রম: কম তাপমাত্রায় পানি)।
পদার্থের গাঠনিক ধর্ম নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।