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।
-
৪৮১
কোন দুটি ভেক্টর রাশি?
- ক গতিশক্তি, বেগ
- খ তড়িৎ বিভব, ত্বরণ
- গ কেন্দ্রমুখী ত্বরণ, তাপমাত্রা
- ঘ তড়িৎ ক্ষেত্র, বল
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) তড়িৎ ক্ষেত্র, বল
যে রাশির মান ও দিক দুটোই আছে এবং যা ভেক্টর যোগের নিয়ম মানে তা ভেক্টর রাশি।
তড়িৎ ক্ষেত্র E = Fq (একক NC−1 বা Vm−1) এবং বল F (একক N), দুটোই ভেক্টর।
গতিশক্তি, তড়িৎ বিভব, তাপমাত্রা, কাজ, ক্ষমতা, চাপ, এগুলো স্কেলার, কেবল মান আছে।
বেগ, ত্বরণ, কেন্দ্রমুখী ত্বরণ, ভরবেগ, টর্ক, চৌম্বক ক্ষেত্র ভেক্টর রাশি। -
৪৮২
Scalar quantity এবং Magnitude of gradient এর মধ্যে সম্পর্কটি হলো—
- ক Equal
- খ Opposite
- গ Proportional
- ঘ Disproportional
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) Equal
স্কেলার রাশির সর্বোচ্চ বৃদ্ধির হার ও গ্রেডিয়েন্টের মান সমান (Equal)।
স্কেলার ক্ষেত্র φ-এর গ্রেডিয়েন্ট ∇φ একটি ভেক্টর, যার দিক φ-এর সর্বোচ্চ বৃদ্ধির দিক এবং মান |∇φ| = দূরত্বের সাপেক্ষে φ-এর সর্বোচ্চ বৃদ্ধির হার (dφdr)max।
অন্য যেকোনো দিকে φ-এর বৃদ্ধির হার = ∇φ · n = |∇φ| cosθ, যা |∇φ|-এর চেয়ে কম।
যেমন বিভব V-এর গ্রেডিয়েন্টের মান তড়িৎক্ষেত্রের মানের সমান: E = −∇V। -
৪৮৩
স্কেলার ফাংশনকে ভেক্টর রাশিতে রূপান্তর করে কোনটি?
- ক গ্রেডিয়েন্ট
- খ গ্র্যাভিয়েন্ট
- গ ক্রস গুণন
- ঘ ডাইভারজেন্স
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) গ্রেডিয়েন্ট
গ্রেডিয়েন্ট স্কেলার ফাংশনের উপর ক্রিয়া করে ভেক্টর রাশি দেয়।
grad φ = ∇φ = i ∂φ∂x + j ∂φ∂y + k ∂φ∂z
ডাইভারজেন্স ∇·A ভেক্টরকে স্কেলারে রূপান্তর করে, কার্ল ∇×A ভেক্টর থেকে ভেক্টর দেয়।
ক্রস গুণন দুটি ভেক্টরের মধ্যে সংজ্ঞায়িত, স্কেলার ফাংশনের উপর নয়। উদাহরণ: E = −∇V, F = −∇U -
৪৮৪
নিচের কোনটি ভেক্টর (Vector) রাশি?
- ক কাজ
- খ ইলেকট্রিক কারেন্ট
- গ শক্তি
- ঘ ইলেকট্রিক ফিল্ড
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) ইলেকট্রিক ফিল্ড
তড়িৎ ক্ষেত্র প্রাবল্য E = Fq, বলের সাথে সমমুখী; তাই এর মান ও দিক দুই-ই আছে, এটি ভেক্টর রাশি, একক N C−1 বা V m−1।
কাজ (W = F·s) ও শক্তি স্কেলার, কারণ ডট গুণফল সর্বদা স্কেলার দেয়, একক J।
তড়িৎ প্রবাহের দিক থাকলেও এটি ভেক্টর যোগের নিয়ম মানে না (সংযোগস্থলে বীজগাণিতিক যোগ), তাই স্কেলার।
অন্য ভেক্টর: বল, বেগ, ত্বরণ, ভরবেগ, টর্ক, চৌম্বক ক্ষেত্র; স্কেলার: ভর, বিভব, আধান, তাপমাত্রা। -
৪৮৫
Scalar quantity এবং magnitude of gradient এর মধ্যে সম্পর্কটি হল-
- ক Equal
- খ Opposite
- গ Proportional
- ঘ Disproportional
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) Proportional
স্কেলার রাশির শুধু মান আছে, দিক নেই, যেমন কাজ, বিভব, তাপমাত্রা, ভর।
কোনো স্কেলার ক্ষেত্র φ-এর গ্রেডিয়েন্ট ∇φ = (∂φ∂x)i + (∂φ∂y)j + (∂φ∂z)k একটি ভেক্টর; এর মান |∇φ| ঐ বিন্দুতে φ-এর সর্বোচ্চ পরিবর্তনের হার নির্দেশ করে এবং দিক হয় সর্বোচ্চ বৃদ্ধির দিকে।
উদাহরণ: E = −∇V, অর্থাৎ তড়িৎ প্রাবল্য হলো বিভবের ঋণাত্মক গ্রেডিয়েন্ট।
স্কেলার রাশির মান ও তার গ্রেডিয়েন্টের মান একই রাশি নয়, φ ধ্রুব হলে |∇φ| = 0, আবার φ = kx হলে |∇φ| = k (φ-এর মান যাই হোক)। -
৪৮৬
সূর্যোদয়ের দিকে 12 মিটার যাওয়ার পরে, এক ব্যক্তি উত্তর দিকে 5 মিটার চলে গেল। তার স্থানচ্যুতি কি হবে?
- ক 17 m
- খ 17.67 m
- গ 16.67 m
- ঘ 13 m
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 13 m
এখানে, পূর্ব দিকে 12 m, উত্তর দিকে 5 m (পরস্পর লম্ব)
s = 122 + 52 = 144 + 25 = 169 = 13 m
অতিক্রান্ত দূরত্ব 12 + 5 = 17 m হলেও সরণ 13 m। -
৪৮৭
কোনটি ভেক্টর রাশির (Vector quantity) উদাহরণ নয়?
- ক বেগ
- খ ত্বরণ
- গ দ্রুতি
- ঘ বল
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) দ্রুতি
দ্রুতি স্কেলার রাশি, এর কেবল মান আছে, দিক নেই; এটি বেগের মান বা |v|।
বেগ, ত্বরণ ও বল ভেক্টর রাশি, মান ও দিক দুই-ই আছে এবং ভেক্টর যোগের নিয়ম মানে।
অন্যান্য স্কেলার: দূরত্ব, ভর, সময়, কাজ, শক্তি, ক্ষমতা, তাপমাত্রা, আধান।
বৃত্তাকার পথে এক পাক ঘুরলে দ্রুতি স্থির থাকলেও দিক বদলায় বলে বেগ পরিবর্তিত হয়। -
৪৮৮
কোনটি ভেক্টর রাশি?
- ক কাজ
- খ তড়িৎ ক্ষেত্র
- গ তড়িৎ বিভব
- ঘ তাপমাত্রা
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) তড়িৎ ক্ষেত্র
তড়িৎ ক্ষেত্র E = Fq, একক ধনাত্মক আধানের উপর বল, তাই ভেক্টর; একক N/C বা V/m।
কাজ (W = F·s, স্কেলার গুণফল), তড়িৎ বিভব (V = Wq, JC) ও তাপমাত্রা, তিনটিই স্কেলার।
ভেক্টরের উদাহরণ: সরণ, বেগ, ত্বরণ, বল, ভরবেগ, টর্ক, তড়িৎ ও চৌম্বক ক্ষেত্র; স্কেলার: ভর, শক্তি, ক্ষমতা, চাপ, আধান, বিভব। -
৪৮৯
নিচের কোনটি ভেক্টরের বিনিময় সূত্র?
- ক P·(Q + R) = P·Q + P·R
- খ P + Q = Q + P
- গ (P + Q) + R = P + (Q + R)
- ঘ P + Q = P − Q
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) P + Q = Q + P
ভেক্টর যোগের বিনিময় সূত্র: P + Q = Q + P, যোগের ক্রম বদলালে লব্ধি বদলায় না; এটি সামান্তরিক সূত্র থেকে প্রমাণ হয়।
সংযোগ সূত্র: (P + Q) + R = P + (Q + R)। বণ্টন সূত্র: P·(Q + R) = P·Q + P·R এবং m(P + Q) = mP + mQ।
স্কেলার গুণন বিনিময়যোগ্য (P·Q = Q·P), কিন্তু ভেক্টর গুণন নয়: P × Q = −(Q × P)।
P + Q = P − Q কেবল Q = 0 হলে সম্ভব, এটি কোনো সূত্র নয়। -
৪৯০
নিচের কোন ভেক্টরের দিক নির্দিষ্ট নয়?
- ক বিপ্রতীপ ভেক্টর
- খ শূন্য ভেক্টর
- গ সমান ভেক্টর
- ঘ বিপরীত ভেক্টর
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) শূন্য ভেক্টর
শূন্য বা নাল ভেক্টরের মান শূন্য, তাই এর দিক নির্দিষ্ট নয় (যেকোনো দিক ধরা যায়)। A − A = 0।
বিপ্রতীপ ভেক্টর: A ও B পরস্পর বিপ্রতীপ হলে A·B = 1 ও উভয়ের দিক একই।
সমান ভেক্টর: মান ও দিক উভয়ই সমান; বিপরীত ভেক্টর: মান সমান, দিক বিপরীত (A ও −A)।
একক ভেক্টরের মান 1, দিক নির্দিষ্ট: A = A|A|। -
৪৯১
i·(j × k) + j·(i × k) + k·(i × j) = ?
- ক 0
- খ −1
- গ 1
- ঘ 3
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 1
i·(j × k) = i·i = 1
j·(i × k) = j·(−j) = −1
k·(i × j) = k·k = 1
যোগফল = 1 − 1 + 1 = 1
(i × j = k, j × k = i, k × i = j; ক্রম উল্টালে চিহ্ন ঋণাত্মক) -
৪৯২
বৃষ্টির ফোঁটা চলন্ত গাড়ির পিছনের কাচকে ভিজায় না কেন?
- ক বৃষ্টির আপেক্ষিক বেগ তীর্যকভাবে ক্রিয়াশীল
- খ লব্ধি বেগ গাড়ির গতির বিপরীত দিকে ক্রিয়া করে
- গ লব্ধি বেগ গাড়ির লম্বদিকে ক্রিয়াশীল
- ঘ লব্ধি বেগ গাড়ির সমান্তরালে ক্রিয়াশীল
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) বৃষ্টির আপেক্ষিক বেগ তীর্যকভাবে ক্রিয়াশীল
বৃষ্টি খাড়া নিচে vr বেগে পড়ে, আর গাড়ি সামনে vc বেগে চলে; গাড়ির সাপেক্ষে বৃষ্টির আপেক্ষিক বেগ v_(r) − v_(c), যা তীর্যক।
এর অনুভূমিক উপাংশ গাড়ির গতির বিপরীতে (পিছনের দিকে), তাই চালকের কাছে বৃষ্টি সামনের দিক থেকে হেলে আসছে বলে মনে হয়।
খাড়ার সাথে কোণ tanθ = vcvr; ফলে ফোঁটা সামনের কাচে আঘাত করে, পিছনের কাচ আড়ালে থাকায় ভেজে না।
একই কারণে চলন্ত অবস্থায় ছাতা সামনের দিকে হেলে ধরতে হয়। -
৪৯৩
কোন ভেক্টরের শীর্ষবিন্দু ও পাদবিন্দু একই হলে ভেক্টরটি হবে নিচের কোনটি?
- ক ব্যাসার্ধ ভেক্টর
- খ সদৃশ ভেক্টর
- গ নাল ভেক্টর
- ঘ সমরেখ ভেক্টর
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) নাল ভেক্টর
যে ভেক্টরের পাদবিন্দু ও শীর্ষবিন্দু একই বিন্দুতে, তার মান শূন্য, একে নাল বা শূন্য ভেক্টর বলে, এর দিক অনির্দিষ্ট।
A + (−A) = 0, A − A = 0, 0 × A = 0।
ব্যাসার্ধ ভেক্টর বা অবস্থান ভেক্টর: মূলবিন্দু থেকে কোনো বিন্দু পর্যন্ত টানা ভেক্টর r = xi + yj + zk।
সদৃশ ভেক্টর: একই দিকের ভেক্টর; সমরেখ ভেক্টর: একই সরলরেখা বরাবর ক্রিয়াশীল ভেক্টর। -
৪৯৪
A = −(15)i হলে এর বিপ্রতীপ ভেক্টর-
- ক −5i
- খ 5i
- গ (15)i
- ঘ −(15)i
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) −5i
এখানে, A = −(15)i, |A| = 15
বিপ্রতীপ ভেক্টরের দিক A এর দিকে (−i) এবং মান 1|A| = 5
বিপ্রতীপ ভেক্টর = 5 × (−i) = −5i -
৪৯৫
দুটি ভেক্টর রাশির যোগফল ও বিয়োগফল সমান হলে তাদের মধ্যবর্তী কোণ-
- ক 90°
- খ 60°
- গ 45°
- ঘ None
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 90°
এখানে, |A + B| = |A − B|
A2 + B2 + 2AB cosθ = A2 + B2 − 2AB cosθ ⇒ 4AB cosθ = 0
cosθ = 0 ⇒ θ = 90° -
৪৯৬
বৃষ্টির ফোঁটা চলন্ত গাড়ির পিছনের কাচকে ভিজায় না কেনো?
- ক বৃষ্টির আপেক্ষিক বেগ তির্যকভাবে ক্রিয়াশীল
- খ লব্ধি বেগ গাড়ির গতির বিপরীত দিকে ক্রিয়া করে
- গ লব্ধি বেগ গাড়ির লম্বদিকে ক্রিয়াশীল
- ঘ লব্ধি বেগ গাড়ির সমান্তরালে ক্রিয়াশীল
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) বৃষ্টির আপেক্ষিক বেগ তির্যকভাবে ক্রিয়াশীল
বৃষ্টির ফোঁটা উল্লম্বভাবে নিচে পড়লেও চলন্ত গাড়ির সাপেক্ষে এর আপেক্ষিক বেগ vrg = vr − vg, উল্লম্ব ও গাড়ির গতির বিপরীত অনুভূমিক উপাংশের লব্ধি, যা তির্যকভাবে সামনের দিক থেকে পিছনের দিকে ক্রিয়া করে।
তাই বৃষ্টি সামনের কাচে আঘাত করে, পিছনের কাচ আড়ালে থেকে যায় ও ভেজে না।
উল্লম্বের সাথে আপেক্ষিক বেগের কোণ tanθ = vgvr; একই কারণে বৃষ্টিতে হাঁটার সময় ছাতা সামনে হেলিয়ে ধরতে হয়। -
৪৯৭
দুটি ভেক্টরের সমষ্টি ও পার্থক্য সমান হলে এদের মধ্যবর্তী কোণ কত?
- ক 90°
- খ 180°
- গ 60°
- ঘ 45°
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 90°
এখানে, |A + B| = |A − B|
A2 + B2 + 2AB cosθ = A2 + B2 − 2AB cosθ
4AB cosθ = 0 → cosθ = 0 → θ = 90°
অর্থাৎ দুটি ভেক্টর পরস্পর লম্ব হলে তাদের লব্ধি ও বিয়োগফলের মান সমান হয়। -
৪৯৮
দুটি ভেক্টর A ও B এর মান যথাক্রমে 5 ও 6 একক। এরা কোন বিন্দুতে 60° কোণে ক্রিয়াশীল। A × B এর মান কত?
- ক 152
- খ 103
- গ 153
- ঘ 155
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 153
এখানে, A = 5, B = 6, θ = 60°
|A × B| = AB sinθ = 5 × 6 × sin60° = 30 × 32 = 153 একক
ডট গুণফল হতো AB cosθ = 30 × 12 = 15 একক। -
৪৯৯
স্কেলার রাশির বেলায় কোনটি সঠিক নয়?
- ক স্কেলার রাশির যোগ, বিয়োগ, গুণ সাধারণ গাণিতিক নিয়মে করা যায়।
- খ মানের পরিবর্তন হলে স্কেলার রাশির পরিবর্তন হয়
- গ দুটি স্কেলার রাশির কোণটির মান শূন্য না হলেও এদের গুণফল শূন্য হতে পারে
- ঘ দুটি স্কেলার রাশির গুণফল একটি স্কেলার রাশি
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) দুটি স্কেলার রাশির কোণটির মান শূন্য না হলেও এদের গুণফল শূন্য হতে পারে
স্কেলার রাশির শুধু মান আছে, দিক নেই; দুটি অশূন্য স্কেলারের গুণফল কখনো শূন্য হয় না, আর স্কেলারের মধ্যে কোনো 'কোণ' ধারণাও নেই, তাই গ বক্তব্যটি সঠিক নয়।
স্কেলারের যোগ, বিয়োগ, গুণ সাধারণ বীজগণিতের নিয়মে হয় এবং মান বদলালেই রাশি বদলায়।
দুটি স্কেলারের গুণফল স্কেলার, যেমন ঘনত্ব × আয়তন = ভর, ক্ষমতা × সময় = কাজ।
ভেক্টরের ক্ষেত্রে অশূন্য দুটি ভেক্টর লম্ব হলে A·B = AB cosθ = 0, আর সমান্তরাল হলে |A × B| = AB sinθ = 0 হতে পারে; এটি ভেক্টরের বৈশিষ্ট্য। -
৫০০
এক ব্যক্তি সূর্যোদয়ের দিকে 12 m যাবার পর ঠিক উত্তর দিকে ঘুরলো এবং 5 m গেল। তার সরণ কত মিটার?
- ক 17
- খ 16.67
- গ 17.67
- ঘ 13
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 13
এখানে, পূর্বে 12 m, উত্তরে 5 m (পরস্পর লম্ব)
সরণ = 122 + 52 = 144 + 25 = 169 = 13 m
অতিক্রান্ত দূরত্ব 12 + 5 = 17 m, সরণ পূর্বের সাথে tan−1(512) কোণে।
ভেক্টর নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।