তরঙ্গ — বহুনির্বাচনি প্রশ্ন ও সমাধান
HSC পদার্থবিজ্ঞান ১ম পত্রের ৯ম অধ্যায়। এখানে ৬৪২টি 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
উৎসের কম্পাংক নিম্নের কত হলে আমরা শব্দ শুনতে পাই?
- ক 20 Hz এর নিচে
- খ 20,000 Hz এর উপরে
- গ 20-20,000 Hz এর মধ্যে
- ঘ 100,000 Hz হলে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 20-20,000 Hz এর মধ্যে
শ্রাব্যতার পাল্লা: 20 Hz থেকে 20,000 Hz কম্পাঙ্কের শব্দ মানুষ শুনতে পায়।
20 Hz-এর নিচে শব্দেতর/অবশ্রাব্য (infrasonic), 20,000 Hz-এর উপরে শব্দোত্তর (ultrasonic), বাদুড়, ডলফিন, চিকিৎসায় আলট্রাসনোগ্রাফিতে ব্যবহৃত।
শব্দের প্রাবল্য 10−12 Wm−2 (শ্রাব্যতার সীমা) থেকে 1 Wm−2 (বেদনার সীমা)। -
৪৮২
বাতাসে শব্দের দ্রুতি নিম্নের কোনটি?
- ক 332 ms−1
- খ 332 ms−2
- গ 332 ms−3
- ঘ 332 ms−4
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 332 ms−1
0°C-এ শুষ্ক বায়ুতে শব্দের দ্রুতি 332 ms−1 (বেগের একক ms−1; ms−2 ত্বরণের একক)।
তাপমাত্রা 1°C বাড়লে বেগ প্রায় 0.61 ms−1 বাড়ে; v ∝ T, vt = v0 + 0.61t।
আর্দ্র বায়ুতে বেগ বেশি, চাপের উপর নির্ভর করে না; পানিতে প্রায় 1450 ms−1, ইস্পাতে প্রায় 5000 ms−1।
ল্যাপ্লাসের সংশোধিত সূত্র v = γPρ। -
৪৮৩
যদি কয়েকটি শব্দ একের পর এক উচ্চারিত হয়ে একটি সুরযুক্ত শব্দের সৃষ্টি করে, তবে তাকে বলে-
- ক অর্কেষ্ট্রা
- খ মেলডি
- গ স্বরসংগতি
- ঘ সমতান
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) মেলডি
কয়েকটি স্বর একের পর এক উচ্চারিত হয়ে শ্রুতিমধুর সুরযুক্ত শব্দ সৃষ্টি করলে তাকে মেলডি (melody) বলে।
কয়েকটি স্বর একসাথে উচ্চারিত হয়ে শ্রুতিমধুর শব্দ সৃষ্টি করলে তাকে স্বরসংগতি বা হারমনি (harmony) বলে।
দুটি স্বরের কম্পাঙ্ক সমান হলে (অনুপাত 1 : 1) তাদের সমতান (unison) বলে; অনুপাত 2 : 1 হলে অষ্টক।
অর্কেস্ট্রা একাধিক বাদ্যযন্ত্রের সম্মিলিত বাদন।
শব্দের তিনটি বৈশিষ্ট্য: প্রাবল্য (তীব্রতা), তীক্ষ্ণতা (কম্পাঙ্ক) ও গুণ বা জাতি (উপসুরের সংখ্যা ও তীব্রতা)। -
৪৮৪
কোনটি অগ্রগামী তরঙ্গের বৈশিষ্ট্য নয়?
- ক কণাগুলোর পর্যায়কাল সমান হলেও বিস্তার সমান নয়।
- খ মাধ্যমের সকল কণাই পর্যাবৃত্ত গতি লাভ করে।
- গ মাধ্যমের কণাগুলোর দশা এক কণা থেকে অন্য কণায় সঞ্চালিত হয়।
- ঘ মাধ্যমের কণাগুলো কখনো স্থির অবস্থা প্রাপ্ত হয় না।
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) কণাগুলোর পর্যায়কাল সমান হলেও বিস্তার সমান নয়।
অগ্রগামী তরঙ্গে মাধ্যমের সকল কণার বিস্তার ও পর্যায়কাল সমান, কেবল দশা ভিন্ন; বিস্তার কণাভেদে ভিন্ন হয় স্থির তরঙ্গে (নিস্পন্দ বিন্দুতে শূন্য, সুস্পন্দ বিন্দুতে সর্বোচ্চ)।
অগ্রগামী তরঙ্গের বৈশিষ্ট্য: মাধ্যমের কণা থেকে কণায় দশা ও শক্তি সঞ্চালিত হয়, সকল কণা পর্যাবৃত্ত গতি পায়, কোনো কণা স্থায়ীভাবে স্থির থাকে না, পাশাপাশি দুটি কণার দশা পার্থক্য দূরত্বের সমানুপাতিক।
সমীকরণ y = A sin(ωt − kx), k = 2πλ, বেগ v = fλ।
স্থির তরঙ্গে শক্তি সঞ্চালিত হয় না, দুই নিস্পন্দ বিন্দুর মধ্যবর্তী সব কণা একই দশায় থাকে। -
৪৮৫
একটি টানা তারের দৈর্ঘ্য পরিবর্তন না করে এর উপর প্রযুক্ত টান চারগুণ করা হল। তারের কম্পাংকের কত পরিবর্তন হবে?
- ক সামান্য পরিবর্তন হবে
- খ চারগুণ
- গ দ্বিগুণ
- ঘ তিনগুণ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) দ্বিগুণ
এখানে, দৈর্ঘ্য L অপরিবর্তিত, T2 = 4T1
f = (12L)Tμ, অর্থাৎ f ∝ T
f2f1 = T2T1 = 4 = 2, কম্পাঙ্ক দ্বিগুণ হবে -
৪৮৬
শব্দের তীব্রতা ও শব্দোচ্চতা সম্বন্ধে নিম্নের কোনটি সঠিক নয়?
- ক উৎসের আকার বড় হলে শব্দের তীব্রতা বেশি হয়
- খ শব্দ সৃষ্টিকারী বস্তুর কম্পন ও বিস্তার বেশি হলে শব্দের তীব্রতা বেশি হয়
- গ উৎসের কম্পাঙ্ক বেশি হলে শব্দের তীব্রতা কম হয়
- ঘ যে মাধ্যমের মধ্য দিয়ে শব্দ তরঙ্গ সঞ্চালিত হয় তার ঘনত্ব বেশি হলে শব্দের তীব্রতা বেশি হয়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) উৎসের কম্পাঙ্ক বেশি হলে শব্দের তীব্রতা কম হয়
শব্দের তীব্রতা I = 2π2ρvf2A2, উৎসের কম্পাঙ্ক বেশি হলে তীব্রতা বাড়ে (I ∝ f2), কমে না।
তীব্রতা নির্ভর করে: বিস্তারের বর্গ (I ∝ A2), কম্পাঙ্কের বর্গ, মাধ্যমের ঘনত্ব ρ, শব্দের বেগ v, উৎসের ক্ষেত্রফল (বড় উৎসে তীব্রতা বেশি), উৎস থেকে দূরত্ব (I ∝ 1r2) এবং বায়ুপ্রবাহের দিক।
তীব্রতার একক W m−2, তীব্রতা লেভেল β = 10 log(II0) dB, I0 = 10−12 W m−2।
শব্দোচ্চতা তীব্রতার উপর নির্ভরশীল শ্রোতার অনুভূতি (ওয়েবার–ফেকনার সূত্র: L = k log I)। -
৪৮৭
শব্দের সাহায্যে নির্ণয় করা যায় না-
- ক দূরবর্তী স্থানে উচ্চতা
- খ সমুদ্রের গভীরতা
- গ শব্দের বেগ
- ঘ বস্তুর ঘনত্ব
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) বস্তুর ঘনত্ব
শব্দের প্রতিধ্বনি ব্যবহার করে দূরত্ব বা গভীরতা মাপা যায়: 2d = vt, d = vt2।
সমুদ্রের গভীরতা (ইকো সাউন্ডিং/সোনার), দূরবর্তী পাহাড় বা কূপের গভীরতা এবং শব্দের বেগ (দূরত্ব ও সময় জেনে) প্রতিধ্বনি থেকে নির্ণয় করা যায়।
প্রতিধ্বনি শোনার জন্য বাতাসে প্রতিফলকের ন্যূনতম দূরত্ব প্রায় 16.6 m (শব্দের স্থায়িত্বকাল 0.1 s)।
বস্তুর ঘনত্ব শব্দের সাহায্যে নির্ণয় করা যায় না; ঘনত্ব ভর ও আয়তন থেকে পাওয়া যায়। -
৪৮৮
শূন্য মাধ্যমে শব্দের বেগ কত?
- ক 332 মিটার/সেকেন্ড
- খ শূন্য
- গ 1120 ফুট/সেকেন্ড
- ঘ কোনটিই নয়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) শূন্য
শব্দ যান্ত্রিক তরঙ্গ, বিস্তারের জন্য জড় মাধ্যম প্রয়োজন; শূন্য মাধ্যমে শব্দের বেগ শূন্য (শব্দ চলে না)।
0°C-এ বায়ুতে শব্দের বেগ প্রায় 332 ms−1 (1120 ft s−1), তাপমাত্রা প্রতি 1°C বাড়লে বেগ প্রায় 0.61 ms−1 বাড়ে।
v = γPρ (ল্যাপ্লাসের সংশোধন); পানিতে বেগ প্রায় 1450 ms−1, লোহায় প্রায় 5000 ms−1।
আলো তড়িৎ চৌম্বকীয় তরঙ্গ বলে শূন্য মাধ্যমেও চলে। -
৪৮৯
তরঙ্গ কত প্রকার?
- ক 2
- খ 3
- গ 4
- ঘ 5
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 2
কণার কম্পনের দিক অনুসারে তরঙ্গ 2 প্রকার: অনুপ্রস্থ তরঙ্গ (কণার কম্পন তরঙ্গের গতির লম্ব, আলো, পানির ঢেউ, টানা তারের কম্পন) ও অনুদৈর্ঘ্য তরঙ্গ (কণার কম্পন গতির সমান্তরাল, শব্দ, স্প্রিংয়ের তরঙ্গ)।
মাধ্যমের প্রয়োজনীয়তা অনুসারেও 2 প্রকার: যান্ত্রিক তরঙ্গ (শব্দ, মাধ্যম লাগে) ও তাড়িতচৌম্বক তরঙ্গ (আলো, মাধ্যম লাগে না)।
অনুপ্রস্থ তরঙ্গে তরঙ্গশীর্ষ ও তরঙ্গপাদ, অনুদৈর্ঘ্য তরঙ্গে সংকোচন ও প্রসারণ সৃষ্টি হয়; শুধু অনুপ্রস্থ তরঙ্গের সমবর্তন হয়। -
৪৯০
কোনটি শব্দের বেগের উপর প্রভাব রাখে না?
- ক তাপমাত্রা
- খ ঘনত্ব
- গ চাপ
- ঘ উচ্চতা
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) চাপ
গ্যাসে শব্দের বেগ v = γPρ = γRTM; তাপমাত্রা স্থির থাকলে চাপ বাড়ালে ঘনত্বও একই অনুপাতে বাড়ে (Pρ = ধ্রুবক), তাই চাপের কোনো প্রভাব নেই।
তাপমাত্রা: v ∝ T, প্রতি 1°C বৃদ্ধিতে বায়ুতে বেগ প্রায় 0.61 m s−1 বাড়ে; ঘনত্ব: v ∝ 1ρ (একই চাপে হালকা গ্যাসে বেগ বেশি, তাই হাইড্রোজেনে বেগ বায়ুর প্রায় 4 গুণ); আর্দ্রতা বাড়লে ঘনত্ব কমে, বেগ বাড়ে; বায়ুপ্রবাহের দিকে বেগ বাড়ে; উচ্চতায় তাপমাত্রা ও ঘনত্ব বদলায় বলে পরোক্ষভাবে প্রভাব পড়ে।
0°C-এ বায়ুতে শব্দের বেগ 332 m s−1; v = v01 + t273। -
৪৯১
শ্রাব্যতার সীমা কত?
- ক 5-15,000 Hz
- খ 0-20,000 Hz
- গ 20-20,000 Hz
- ঘ 25-25,000 Hz
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 20-20,000 Hz
মানুষের শ্রাব্যতার সীমা 20 Hz থেকে 20,000 Hz (20 kHz)। এর নিচের কম্পাঙ্কের শব্দ শব্দোত্তর নয়, শব্দেতর (ইনফ্রাসনিক, < 20 Hz); ওপরে শব্দোত্তর (আলট্রাসনিক, > 20 kHz)।
বায়ুতে 20 Hz-এর তরঙ্গদৈর্ঘ্য প্রায় 17 m, 20 kHz-এর প্রায় 1.7 cm (v = 340 m s−1, λ = vf)।
বাদুড়, ডলফিন শব্দোত্তর তরঙ্গ ব্যবহার করে; ভূমিকম্প, হাতির যোগাযোগে শব্দেতর তরঙ্গ থাকে। -
৪৯২
নিম্নের কোনটি গ্যাস মাধ্যমে শব্দের বেগের উপর প্রভাব রাখে না?
- ক ঘনত্ব
- খ আর্দ্রতা
- গ তাপমাত্রা
- ঘ গন্ধ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) গন্ধ
গ্যাসে শব্দের বেগ v = γPρ = γRTM, নির্ভর করে তাপমাত্রা (v ∝ T, প্রতি 1°C বৃদ্ধিতে প্রায় 0.61 m/s বাড়ে), ঘনত্ব (v ∝ 1ρ) ও আর্দ্রতার উপর (জলীয় বাষ্প বাতাসের চেয়ে হালকা, তাই আর্দ্রতা বাড়লে ঘনত্ব কমে ও বেগ বাড়ে)।
তাপমাত্রা স্থির থাকলে চাপ পরিবর্তনে Pρ অপরিবর্তিত থাকে, চাপের প্রভাব নেই; বাতাসের গতি (বায়ুপ্রবাহ) থাকলে প্রভাব পড়ে।
গন্ধ, শব্দের কম্পাঙ্ক, বিস্তার বা তীব্রতার উপর শব্দের বেগ নির্ভর করে না। 0°C-তে বাতাসে v ≈ 332 m/s। -
৪৯৩
নিম্নের কোনটি টানা দেয়া তারের আড় কম্পনের সূত্র নয়?
- ক দৈর্ঘ্যের সূত্র
- খ ভরের সূত্র
- গ টানের সূত্র
- ঘ চাপের সূত্র
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) চাপের সূত্র
টানা তারের আড় কম্পনের মূল কম্পাঙ্ক f = (12L)Tμ, μ = একক দৈর্ঘ্যের ভর, এখান থেকে তিনটি সূত্র: দৈর্ঘ্যের সূত্র f ∝ 1L (T, μ স্থির), টানের সূত্র f ∝ T (L, μ স্থির), ভরের সূত্র f ∝ 1μ (L, T স্থির)।
চাপের কোনো ভূমিকা এই সূত্রে নেই; চাপের সূত্র গ্যাসের (গে-লুসাক) সূত্র।
সনোমিটার দিয়ে এই সূত্র যাচাই করা হয়; তারের ব্যাস d ও ঘনত্ব ρ হলে μ = πd2ρ4, তাই f ∝ 1d ও f ∝ 1ρ। -
৪৯৪
যে তরঙ্গ মাধ্যমের কণাগুলোর কম্পনের দিকের সাথে সমান্তরালে অগ্রসর হয় তাকে কী বলে?
- ক স্থির তরঙ্গ
- খ দীর্ঘল তরঙ্গ
- গ আড় তরঙ্গ
- ঘ অনুপ্রস্থ তরঙ্গ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) দীর্ঘল তরঙ্গ
মাধ্যমের কণা তরঙ্গের অগ্রগতির দিকের সমান্তরালে কম্পিত হলে তাকে দীর্ঘল (অনুদৈর্ঘ্য/লম্বিক) তরঙ্গ বলে। -
৪৯৫
কোনো স্থির তরঙ্গে পরপর দুটি নিস্পন্দ বিন্দুর মধ্যবর্তী দূরত্ব 50 cm। তরঙ্গদৈর্ঘ্য কত?
- ক 50 cm
- খ 75 cm
- গ 100 cm
- ঘ 200 cm
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 100 cm
পরপর দুই নিস্পন্দ বিন্দুর দূরত্ব λ/2 = 50 cm ⇒ λ = 100 cm। -
৪৯৬
কোনো একটি সীমাবদ্ধ মাধ্যমে সৃষ্ট স্থির তরঙ্গের কম্পাঙ্ক 480 Hz। পরপর দুটি নিস্পন্দ বিন্দুর মধ্যবর্তী দূরত্ব 0.75 m। মাধ্যমে তরঙ্গবেগ কত?
- ক 240 m/s
- খ 920 m/s
- গ 720 m/s
- ঘ 740 m/s
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 720 m/s
v = fλ = 480 × 1.50 = 720 m/s। -
৪৯৭
y = 0.6 sin 0.12x cos 24t একটি স্থির তরঙ্গের সমীকরণ যা নিম্নলিখিত চিত্র দ্বারা প্রকাশিত। x ও y মিটার এককে।
তরঙ্গটির তরঙ্গদৈর্ঘ্য λ হলে —- ক PQ =λ2
- খ PQ =3λ4
- গ PQ = λ
- ঘ PQ =5λ4
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) PQ = λ
চিত্রে P ও Q পরস্পর থেকে দুইটি সুস্পন্দ (antinode) লুপ দূরত্বে অবস্থিত, প্রতিটি লুপ দূরত্ব λ/2 করে হওয়ায় PQ = 2×(λ/2) = λ। -
৪৯৮
অজানা কম্পাঙ্কের বাহুতে মোম লাগালে যদি বিট সংখ্যা বাড়ে তাহলে অজানা কম্পাঙ্ক জানা কম্পাঙ্কের —
- ক ছোটো হবে
- খ বড়ো হবে
- গ সমান হবে
- ঘ দ্বিগুণ হবে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) ছোটো হবে
মোম লাগালে কম্পাঙ্ক কমে। বিট সংখ্যা বাড়া মানে অজানা কম্পাঙ্ক জানা কম্পাঙ্কের চেয়ে ছোট ছিল — কমানোর ফলে দুই কম্পাঙ্কের ব্যবধান আরও বেড়েছে। -
৪৯৯
100 Hz ও 110 Hz কম্পাঙ্কের দুটি সুরশলাকা যথাক্রমে A ও B। B এর বাহুতে সামান্য পরিমাণ মোম লাগিয়ে A ও B কে একত্রে শব্দায়িত করলে প্রতি সেকেন্ডে 5টি বিট উৎপন্ন হয়। B এর বাহুতে মোম লাগানোর পর A ও B এর কম্পাঙ্কের অনুপাত —
- ক 10 : 11
- খ 20 : 21
- গ 11 : 10
- ঘ 21 : 20
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 20 : 21
মোম লাগানোর পর বিট কমে 5 হয়েছে, অর্থাৎ B-এর কম্পাঙ্ক 110 থেকে কমে 100+5 = 105 Hz হয়েছে (যেহেতু B আগে থেকেই বড় ছিল)। A:B = 100:105 = 20:21। -
৫০০
শব্দ যখন বায়ু থেকে পানিতে প্রবেশ করে তখন পরিবর্তন হয়—
i. বেগ
ii. কম্পাঙ্ক
iii. তরঙ্গদৈর্ঘ্য
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: খ) i ও iii
i. সঠিক — শব্দের বেগ মাধ্যমের ওপর নির্ভর করে; বায়ুতে ≈ 332 ms−1, পানিতে ≈ 1450 ms−1, তাই পানিতে বেগ বাড়ে।
ii. ভুল — কম্পাঙ্ক উৎসের বৈশিষ্ট্য; এক মাধ্যম থেকে অন্য মাধ্যমে গেলে কম্পাঙ্ক অপরিবর্তিত থাকে।
iii. সঠিক — v = fλ এবং f স্থির, তাই λ ∝ v; পানিতে বেগ বেশি বলে তরঙ্গদৈর্ঘ্যও বেশি হয়।
আলোর ক্ষেত্রেও একই নিয়ম: প্রতিসরণে f স্থির, v ও λ বদলায়।
তরঙ্গ নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।