ভেক্টর — বহুনির্বাচনি প্রশ্ন ও সমাধান
HSC পদার্থবিজ্ঞান ১ম পত্রের ২য় অধ্যায়। এখানে ৭০০টি 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।
-
৪২১
এক ব্যক্তি সূর্যোদয়ের দিকে 4 m যাওয়ার পরে দক্ষিণ দিকে 3 m যায়। তার অতিক্রান্ত দূরত্ব ও সরণের পার্থক্য কত m?
- ক 2
- খ 4
- গ 1
- ঘ 7
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 2
সূর্যোদয়ের দিক মানে পূর্ব, তাই 4 m পূর্বে ও 3 m দক্ষিণে — দুটি পরস্পর লম্ব। অতিক্রান্ত দূরত্ব হলো মোট পথের দৈর্ঘ্য = 4 + 3 = 7 m। সরণ হলো শুরু ও শেষ বিন্দুর সরলরৈখিক দূরত্ব = 42 + 32 = 5 m। ∴ পার্থক্য = 7 − 5 = 2 m। দূরত্ব স্কেলার আর সরণ ভেক্টর — এই তফাতটাই প্রশ্নের মূল কথা। -
৪২২
XY সমতলে 6i+8j−5k ভেক্টরটির দৈর্ঘ্য কত একক?
- ক 6
- খ 10
- গ 0
- ঘ 55
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 10
XY সমতলে ভেক্টরটির দৈর্ঘ্য মানে XY তলে তার অভিক্ষেপের দৈর্ঘ্য, তাই k উপাংশ বাদ যাবে। দৈর্ঘ্য = 62 + 82 = 36 + 64 = 100 = 10 একক। ফাঁদ: পুরো ভেক্টরের মান ধরে 36 + 64 + 25 = 55 করলে (ঘ) বেছে ভুল হবে — প্রশ্নের 'XY সমতলে' কথাটা খেয়াল করো। -
৪২৩
রেজা তার বাড়ি থেকে বের হয়ে প্রথমে উত্তর দিকে 15 কিমি গেল। তারপর পশ্চিম দিকে 10 কিমি গেল। এবার দক্ষিণ দিকে সে আরও 5 কিমি এগোলো। সবশেষে পূর্ব দিকে 10 কিমি অতিক্রম করল। এখন নিজের বাড়ির কোন দিকে সে দাঁড়িয়ে আছে?
- ক পূর্ব
- খ পশ্চিম
- গ উত্তর
- ঘ দক্ষিণ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) উত্তর
উপাংশ ধরে হিসাব করো। উত্তর-দক্ষিণ বরাবর: 15 km উত্তর − 5 km দক্ষিণ = নিট 10 km উত্তর। পূর্ব-পশ্চিম বরাবর: 10 km পশ্চিম − 10 km পূর্ব = নিট 0। তাই মোট সরণ কেবল উত্তরমুখী, অর্থাৎ সে বাড়ির উত্তর দিকে দাঁড়িয়ে আছে। মোট অতিক্রান্ত পথ 40 km হলেও সরণ মাত্র 10 km। -
৪২৪
a=i+2j+k এবং b=3i+j+4k দুটি ভেক্টর রাশি হলে, |2a−b| কত?
- ক 12
- খ 13
- গ 14
- ঘ 15
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 14
আগে ভেক্টর যোগ-বিয়োগ শেষ করো, তারপর মান নাও। 2a = 2i + 4j + 2k, তাই 2a − b = (2 − 3)i + (4 − 1)j + (2 − 4)k = −i + 3j − 2k। ∴ |2a − b| = (−1)2 + 32 + (−2)2 = 1 + 9 + 4 = 14। মান আগে নিয়ে পরে বিয়োগ করলে উত্তর মিলবে না, কারণ |2a| − |b| ≠ |2a − b|। -
৪২৫
কোনটি ভেক্টর রাশি?
- ক আয়তন
- খ বৈদ্যুতিক বিভব
- গ স্পন্দনকাল/পর্যায়কাল
- ঘ বৈদ্যুতিক প্রাবল্য
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) বৈদ্যুতিক প্রাবল্য
বৈদ্যুতিক প্রাবল্য E = Fq — লব একটি ভেক্টর (বল) আর হর একটি স্কেলার (আধান), তাই ভাগ করলেও দিক থেকে যায়; E ভেক্টর রাশি। অন্যদিকে আয়তন, বৈদ্যুতিক বিভব ও স্পন্দনকাল — তিনটিরই কেবল মান আছে, দিক নেই, তাই এগুলো স্কেলার। মনে রেখো: বিভব স্কেলার হলেও প্রাবল্য ভেক্টর। -
৪২৬
নিচের কোনটি কৌণিক সূত্র?
- ক (P+Q)+R=P+(Q+R)
- খ m(P+Q)=mP+mQ
- গ P+Q=Q+P
- ঘ A·B=B·A
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) m(P+Q)=mP+mQ
(খ) m(P+Q) = mP + mQ — স্কেলার দিয়ে গুণের বণ্টন সূত্র (distributive law)। (ক) হলো যোগের সংযোগ সূত্র, (গ) যোগের বিনিময় সূত্র, আর (ঘ) ডট গুণের বিনিময় সূত্র। -
৪২৭
দুটি বলের লব্ধির মান 40 N, বল দুটির মধ্যে ছোট বলটির মান 30 N এবং এটি লব্ধি বলের লম্ব বরাবর ক্রিয়া করে। বড় বলটির মান কত?
- ক 40 N
- খ 45 N
- গ 50 N
- ঘ 60 N
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 50 N
ছোট বল Q = 30 N লব্ধি R = 40 N-এর লম্ব, আর বড় বল P। যেহেতু P + Q = R, তাই P = R − Q। Q ⊥ R হওয়ায় Q·R = 0, সুতরাং P2 = |R − Q|2 = R2 + Q2 = 402 + 302 = 1600 + 900 = 2500 ⇒ P = 50 N। মূল কথা: লব্ধি ও একটি বল পরস্পর লম্ব হলে অন্য বলটি ওই দুটিকে নিয়ে গড়া সমকোণী ত্রিভুজের অতিভুজ। -
৪২৮
উত্তর ও পূর্ব দিকে বায়ু প্রবাহিত হচ্ছে। বায়ুর বেগের উত্তর ও পূর্ব দিকের উপাংশ যথাক্রমে 5 km h−1 এবং 12 km h−1 হলে লব্ধি বেগ কত হবে?
- ক 60 km h−1
- খ 7 km h−1
- গ 17 km h−1
- ঘ 13 km h−1
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 13 km h−1
উত্তর ও পূর্ব দিক পরস্পর লম্ব, তাই উপাংশ দুটির মধ্যবর্তী কোণ 90°। লব্ধি v = v_উ2 + v_পূ2 = 52 + 122 = 25 + 144 = 169 = 13 km h−1। ফাঁদ: লম্ব উপাংশ দুটি সরাসরি যোগ করে 5 + 12 = 17 করলে (গ) বেছে ভুল হবে — লম্ব রাশি যোগ হয় পিথাগোরাসের নিয়মে। -
৪২৯
কোনটি স্কেলার রাশি?
- ক সরণ
- খ বল
- গ ত্বরণ
- ঘ ঘনত্ব
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) ঘনত্ব
ঘনত্ব = ভর ÷ আয়তন — দুটোই স্কেলার, তাই ভাগফলও স্কেলার; শুধু মান আছে, দিক নেই। সরণ, বল ও ত্বরণ — তিনটিরই মানের সাথে দিকও লাগে, তাই ভেক্টর। -
৪৩০
দুটি বল, যার একটি 10 N বিশিষ্ট এবং বলদ্বয় 120° কোণে ক্রিয়া করলে লব্ধির মান উল্লিখিত বলটির সমান হয়, অপর বলটির মান কত?
- ক 20 N
- খ 0 অথবা 10 N
- গ 15 N
- ঘ 5 N
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 0 অথবা 10 N
R2 = P2 + Q2 + 2PQ cos θ, এখানে θ = 120° ও cos 120° = −12। দেওয়া আছে R = P = 10 N, অজানা বল Q। ∴ 100 = 100 + Q2 − 10Q ⇒ Q2 − 10Q = 0 ⇒ Q(Q − 10) = 0। অতএব Q = 0 অথবা 10 N। দ্বিঘাত সমীকরণের দুটি মূলই এখানে গাণিতিকভাবে বৈধ, তাই শুধু 10 N লিখলে উত্তর অসম্পূর্ণ থেকে যায়। -
৪৩১
ভেক্টর বিজ্ঞানের দৃষ্টিতে কোনটি?
- ক চলন্ত গাড়িতে পতিত বৃষ্টি
- খ পাখির উড্ডয়ন
- গ ভরা টানা নৌকার গতি
- ঘ পাখির গতি
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) ভরা টানা নৌকার গতি
নদীর পাড় থেকে দড়ি দিয়ে নৌকা টানলে দড়ির টান দুই উপাংশে ভাগ হয়ে যায় — একটি উপাংশ নৌকাকে সামনে এগিয়ে নেয়, অন্যটি পাড়ের দিকে টানে। ভেক্টর বিভাজনের সবচেয়ে চেনা উদাহরণ এটিই। -
৪৩২
θ-এর মান কত হলে একটি ভেক্টরের x ও y উপাংশের মান সমান হবে?
- ক 10°
- খ 45°
- গ 60°
- ঘ 90°
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 45°
কোনো ভেক্টর P যদি x-অক্ষের সাথে θ কোণ করে, তবে তার উপাংশ Px = P cos θ এবং Py = P sin θ। দুটি সমান হলে P cos θ = P sin θ ⇒ sin θcos θ = 1 ⇒ tan θ = 1 ⇒ θ = 45°। অর্থাৎ ভেক্টরটি অক্ষদ্বয়ের ঠিক মাঝ বরাবর থাকলে উপাংশ দুটি সমান হয়, আর প্রত্যেকটির মান দাঁড়ায় P2। -
৪৩৩
10 N মানের একটি বল অন্য একটি অজানা বলের সাথে 120° কোণে আনত। বল দুটির লব্ধি অজানা বলের সাথে 90° কোণে অবস্থিত। অজানা বলটির মান-
- ক 8 N
- খ 7 N
- গ 6 N
- ঘ 5 N
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 5 N
লব্ধি R অজানা বল P-এর সাথে 90° কোণে আছে, অর্থাৎ P বরাবর লব্ধির উপাংশ শূন্য। তাই P বরাবর সব উপাংশের যোগফল শূন্য: P + 10 cos 120° = 0। যেহেতু cos 120° = −12, পাই P − 5 = 0 ⇒ P = 5 N। কৌশল: লব্ধি কোনো দিকের লম্ব হলে সেই দিক বরাবর উপাংশের যোগফল শূন্য ধরলেই এক লাইনে সমাধান। -
৪৩৪
10 N মানের একটি বল X অক্ষ বরাবর ক্রিয়া করলে Y অক্ষ বরাবর এর উপাংশ হবে-
- ক 10 N
- খ 5 N
- গ 8.66 N
- ঘ 0 N
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 0 N
বলটি X অক্ষ বরাবর ক্রিয়া করছে, তাই Y অক্ষের সাথে এর কোণ 90°। Y বরাবর উপাংশ = F cos 90° = 10 × 0 = 0 N। নিয়মটি সাধারণ: কোনো ভেক্টর যে অক্ষের লম্ব, সেই অক্ষ বরাবর তার কোনো উপাংশ থাকে না — পুরো 10 N-ই X অক্ষে পড়ে। -
৪৩৫
কোনো স্থানে বাতাস 30 km h−1 বেগে পশ্চিম দিকে এবং তার সাথে 45° কোণে দক্ষিণ দিকে বইছে। বাতাসের বেগের পূর্বমুখী উপাংশের মান কত kmhr?
- ক 10.25
- খ 17.35
- গ 21.21
- ঘ 25.32
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 21.21
বাতাস পশ্চিম দিকের সাথে 45° কোণে দক্ষিণমুখী, অর্থাৎ দক্ষিণ-পশ্চিম বরাবর বইছে। পূর্ব-পশ্চিম বরাবর উপাংশের মান = 30 cos 45° = 302 ≈ 21.21 km h−1। যেহেতু বেগটি পশ্চিমমুখী, পূর্বমুখী উপাংশ আসলে ঋণাত্মক (−21.21); প্রশ্নে শুধু মান চাওয়ায় 21.21 নেওয়া হয়েছে। -
৪৩৬
বৃষ্টি উল্লম্বভাবে নিচে 3 ms−1 বেগে পড়ছে। বাতাস উত্তর থেকে দক্ষিণে 3 ms−1 বেগে বইছে। ছাতা উল্লম্ব দিকের সাথে কত কোণে ধরে চলতে হবে?
- ক 30°
- খ 45°
- গ 60°
- ঘ 120°
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 30°
ছাতা ধরতে হবে বৃষ্টির আপেক্ষিক বেগ বরাবর। এখানে উল্লম্ব উপাংশ vR = 3 m s−1 এবং অনুভূমিক (বাতাসের) উপাংশ vw = 3 m s−1। উল্লম্বের সাথে কোণ θ হলে tan θ = vwvR = 33 = 13 ⇒ θ = 30°। ফাঁদ: অনুপাত উল্টে নিলে 60° আসে — কোণটা উল্লম্বের সাথে না অনুভূমিকের সাথে, সেটা আগে দেখে নাও। -
৪৩৭
একজন সাইকেল আরোহী সমতল রাস্তার উপর দিয়ে কত ms−1 বেগে চললে 6 ms−1 বেগের বৃষ্টির ফোঁটা তার গায়ে 60° কোণে পড়বে?
- ক 63
- খ 63
- গ 36
- ঘ 6
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 63
বৃষ্টি খাড়া নিচে vR = 6 m s−1 বেগে পড়ছে, আর আরোহীর বেগ vC অনুভূমিক। আরোহীর সাপেক্ষে বৃষ্টি উল্লম্বের সাথে যে কোণ করে, তার জন্য tan θ = vCvR। এখানে θ = 60° ⇒ vC = vR tan 60° = 6 × 3 = 63 m s−1। tan 60° = 3 মনে থাকলে হিসাবটা এক লাইনেই শেষ। -
৪৩৮
বৃষ্টি চলাকালীন একজন লোক 10 ms−1 বেগে চলছে। যদি বৃষ্টি 10 ms−1 বেগে খাড়া নিচের দিকে পড়ে তবে ঐ লোকটিকে কোন দিকে ছাতা ধরতে হবে?
- ক অনুভূমিকের সাথে 40° কোণে
- খ লম্বের সাথে 145° কোণে
- গ অনুভূমিকের সাথে 45° কোণে
- ঘ অনুভূমিকের সাথে 30° কোণে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) অনুভূমিকের সাথে 45° কোণে
লোকের বেগ ও বৃষ্টির বেগ দুটোই 10 m s−1 এবং পরস্পর লম্ব। উল্লম্বের সাথে ছাতার কোণ θ হলে tan θ = 10 ÷ 10 = 1 ⇒ θ = 45°। বেগ দুটি সমান হওয়ায় অনুভূমিকের সাথেও কোণ দাঁড়ায় 45°। ছাতাটি চলার দিকে সামনে হেলিয়ে ধরতে হবে, পেছনে নয় — কারণ আপেক্ষিক বেগ সামনের দিকে হেলে থাকে। -
৪৩৯
একটি ভেক্টর r=5i+2j+3k এবং এর একক ভেক্টর r-এর স্কেলার গুণফল হবে-
- ক 10
- খ 110
- গ 38
- ঘ 138
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 38
একক ভেক্টর = r|r|, যেখানে |r| = 52 + 22 + 32 = 25 + 4 + 9 = 38। তাই চাওয়া গুণফল = r·r|r|, আর r·r = 52 + 22 + 32 = 38। ∴ গুণফল = 3838 = 38। মূল কথাটি মনে রাখো: কোনো ভেক্টর ও তার নিজের একক ভেক্টরের ডট গুণফল সবসময় ওই ভেক্টরের মানের সমান হয়। -
৪৪০
তিনটি ভেক্টর রাশি a1=−3i+3j+2k, a2=−2i−4j+2k এবং a3=2i+3j+k হলে a1·(a2+a3)-এর মান কত?
- ক 6
- খ 3
- গ 4
- ঘ 9
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 3
আগে যোগ, তারপর ডট। a2 + a3 = (−2 + 2)i + (−4 + 3)j + (2 + 1)k = 0i − j + 3k। এখন a1·(a2 + a3) = (−3)(0) + (3)(−1) + (2)(3) = 0 − 3 + 6 = 3। ডট গুণফলে সংশ্লিষ্ট উপাংশগুলো গুণ করে যোগ করতে হয় এবং ফল সবসময় একটি স্কেলার — কোনো i, j, k থাকে না।
ভেক্টর নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।