কাজ, শক্তি ও ক্ষমতা — বহুনির্বাচনি প্রশ্ন ও সমাধান
HSC পদার্থবিজ্ঞান ১ম পত্রের ৫ম অধ্যায়। এখানে ৬৮২টি 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।
-
৬০১
450 gm ভরের একটি ঝুলান্ত বস্তুকে নিচে থেকে 50 gm ভরের একটি বুলেট দ্বারা আঘাত করা হলো। বস্তুটি 1.8 m উচ্চতায় উঠে যায় এবং বুলেটটি বস্তুটির ভেতর থেকে যায়। বুলেটের গতিবেগ কত?
- ক 59 ms−1
- খ 42.4 ms−1
- গ 60 ms−1
- ঘ 50 ms−1
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 59 ms−1
এখানে, বুলেটের ভর m = 50 g = 0.05 kg, বস্তুর ভর M = 450 g = 0.45 kg, উচ্চতা h = 1.8 m, g = 9.8 ms−2
আমরা জানি, সংঘর্ষের পর মিলিত বেগ V = 2gh এবং ভরবেগের সংরক্ষণ সূত্রে mu = (m + M)V
∴ V = 2 × 9.8 × 1.8 = 35.28 = 5.94 ms−1
∴ u = (m + M)Vm = 0.5 × 5.940.05 = 59.4 ms−1 ≈ 59 ms−1
বুলেট বস্তুর ভেতরে থেকে যাওয়ায় সংঘর্ষটি অস্থিতিস্থাপক; সংঘর্ষে ভরবেগ সংরক্ষিত, সংঘর্ষের পর যান্ত্রিক শক্তি সংরক্ষিত। -
৬০২
একটি 2 kg ভরের বস্তু 10m উচ্চতা থেকে পড়লে, ভূমি স্পর্শ করার পূর্ব মুহূর্তে এর গতিশক্তি কত হবে?
- ক 95.0 J
- খ 74.4 J
- গ 19.6 J
- ঘ 39.2 J
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 19.6 J
এখানে, m = 2 kg, h = 10 m, g = 9.8 ms−2
আমরা জানি, ভূমি স্পর্শের পূর্ব মুহূর্তে গতিশক্তি Ek = হারানো বিভবশক্তি = mgh
∴ Ek = 2 × 9.8 × 10 = 196 J
প্রদত্ত মানে ফল 196 J, যা কোনো অপশনে নেই; অপশনের 19.6 J পাওয়া যায় h = 1 m ধরলে (2 × 9.8 × 1 = 19.6 J), তাই ছাপায় দশমিক বা উচ্চতার ভুল ধরে 19.6 J গ্রহণযোগ্য।
মুক্তভাবে পড়ন্ত বস্তুর যেকোনো অবস্থানে গতিশক্তি + বিভবশক্তি = mgh (ধ্রুব)। -
৬০৩
নিচের কোনটি অসংরক্ষণশীল বল?
- ক অভিকর্ষ বল
- খ স্প্রিং বল
- গ তড়িৎ বল
- ঘ সান্দ্র বল এবং ঘর্ষণ বল
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) সান্দ্র বল এবং ঘর্ষণ বল
সান্দ্র বল এবং ঘর্ষণ বল অসংরক্ষণশীল বল।
অসংরক্ষণশীল বলের বিরুদ্ধে কাজ পথের উপর নির্ভর করে এবং কোনো বদ্ধ পথে মোট কাজ শূন্য হয় না; যান্ত্রিক শক্তি তাপ ইত্যাদিতে রূপান্তরিত হয়ে অপচয় হয়।
অভিকর্ষ বল, স্প্রিং বল (স্থিতিস্থাপক বল) ও স্থির তড়িৎ বল সংরক্ষণশীল বল; এদের দ্বারা বদ্ধ পথে কৃত কাজ শূন্য এবং কাজ কেবল আদি ও শেষ অবস্থানের উপর নির্ভরশীল। -
৬০৪
600 kg ভরের একটি বোঝা ক্রেনের সাহায্যে 0.1 ms−1 ধ্রুব বেগে ওঠানো হলো। ক্রেনটি কত ক্ষমতা প্রয়োগ করল?
- ক 1176 W
- খ 882 W
- গ 294 W
- ঘ 588 W
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 588 W
এখানে, m = 600 kg, v = 0.1 ms−1, g = 9.8 ms−2
আমরা জানি, ধ্রুব বেগে ওঠাতে প্রযুক্ত বল F = mg এবং ক্ষমতা P = Fv = mgv
∴ P = 600 × 9.8 × 0.1 = 588 W
ধ্রুব বেগে ওঠানোর সময় ত্বরণ শূন্য, তাই ক্রেনের টান বস্তুর ওজনের সমান। -
৬০৫
আদর্শ স্প্রিং-এর জন্য বিভবশক্তি (u) এবং সম্প্রসারণ (x)-এর মধ্যকার লেখচিত্র কোনটি?
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ)
আদর্শ স্প্রিং-এর বিভবশক্তি u = (12)kx2, অর্থাৎ u ∝ x2।
তাই u বনাম x লেখচিত্র মূলবিন্দুগামী পরাবৃত্ত, যার ঢাল x বাড়ার সাথে বাড়ে (অপশন গ-এর বক্ররেখা)।
u বনাম x সরলরেখা হতো যদি u ∝ x হতো; স্প্রিং বল F = −kx এর মান বনাম x লেখচিত্র সরলরেখা।
স্প্রিং-এর সংকোচন বা প্রসারণ উভয় ক্ষেত্রেই বিভবশক্তি ধনাত্মক। -
৬০৬
চিত্রে m ভরের বস্তুটি অনুভূমিক ঘর্ষণহীন তলে সরল ছন্দিত গতিতে স্পন্দিত হচ্ছে। m = 10 kg, স্প্রিং ধ্রুবক = 30 Nm−1

A বিন্দুতে ছেড়ে দেওয়ার পূর্ব মুহূর্তে বস্তুটির উপর স্প্রিং কর্তৃক প্রযুক্ত বল কত?- ক 12 N
- খ 6 N
- গ 3 N
- ঘ 2 N
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 6 N
এখানে, k = 30 Nm−1, সাম্যাবস্থান E থেকে A বিন্দুর দূরত্ব x = 20 cm = 0.2 m
আমরা জানি, স্প্রিং বলের মান F = kx
∴ F = 30 × 0.2 = 6 N
বলের দিক সাম্যাবস্থান E এর দিকে (প্রত্যয়নী বল F = −kx)। -
৬০৭
চিত্রে m ভরের বস্তুটি অনুভূমিক ঘর্ষণহীন তলে সরল ছন্দিত গতিতে স্পন্দিত হচ্ছে। m = 10 kg, স্প্রিং ধ্রুবক = 30 Nm−1

কোন অবস্থানে বস্তুটির ত্বরণ সবচেয়ে বেশি?- ক A অবস্থানে
- খ B অবস্থানে
- গ C অবস্থানে
- ঘ E অবস্থানে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) A অবস্থানে
সরল ছন্দিত গতিতে ত্বরণ a = −ω2x, অর্থাৎ সাম্যাবস্থান থেকে সরণ সর্বোচ্চ হলে ত্বরণ সর্বোচ্চ।
প্রদত্ত অবস্থানগুলোর মধ্যে A প্রান্তিক অবস্থান (সরণ 20 cm), তাই A অবস্থানে ত্বরণ সবচেয়ে বেশি।
এখানে ω2 = km = 3010 = 3 s−2, তাই সর্বোচ্চ ত্বরণ = 3 × 0.2 = 0.6 ms−2।
সাম্যাবস্থান E তে ত্বরণ শূন্য কিন্তু বেগ সর্বোচ্চ; B ও C মধ্যবর্তী অবস্থান। -
৬০৮
কোনো যন্ত্রের কার্যকর শক্তি E, মোট প্রদত্ত শক্তি E′ এবং শক্তির অপচয় E1 হলে— নিচের কোনটি সঠিক নয়?
- ক যখন E = E′ তখন কর্মদক্ষতা η = 100%
- খ যখন E1 = 0 তখন কর্মদক্ষতা η = 100%
- গ যখন E′ = E1 তখন কর্মদক্ষতা η = 0%
- ঘ যখন E′ = E1 তখন কর্মদক্ষতা η = 100%
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) যখন E′ = E1 তখন কর্মদক্ষতা η = 100%
যখন E′ = E1 তখন η = 100% — এই উক্তিটি সঠিক নয়।
আমরা জানি, E′ = E + E1 এবং কর্মদক্ষতা η = EE′ × 100%
E = E′ হলে বা অপচয় E1 = 0 হলে η = 100% (আদর্শ যন্ত্র)।
E′ = E1 হলে সমস্ত প্রদত্ত শক্তিই অপচয় হয়, কার্যকর শক্তি E = 0, তাই η = 0%। -
৬০৯
আবর্তনশীল বস্তুর ক্ষেত্রে কৃত কাজ শূন্য হবে না—
i. বস্তু সমবেগে গতিশীল হলে
ii. বস্তু সমত্বরণে গতিশীল হলে
iii. বস্তুর উপর কেন্দ্রমুখী বল প্রযুক্ত হলে
নিচের কোনটি সঠিক?- ক i ও ii
- খ ii ও iii
- গ i ও iii
- ঘ i, ii ও iii
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) i ও iii
সঠিক উত্তর: i ও iii (কৃত কাজ শূন্য হয়)।
i. সমদ্রুতিতে বৃত্তাকার পথে ঘুরলে গতিশক্তি বদলায় না, তাই কাজ-শক্তি উপপাদ্য অনুযায়ী কৃত কাজ শূন্য।
ii. স্পর্শকীয় সমত্বরণে দ্রুতি বাড়ে বা কমে, গতিশক্তির পরিবর্তন হয়, তাই কৃত কাজ শূন্য নয়।
iii. কেন্দ্রমুখী বল সর্বদা বেগের লম্ব দিকে (θ = 90°), তাই W = Fs cos90° = 0। -
৬১০
ভরবেগ ও গতিশক্তির মধ্যে সম্পর্কযুক্ত সমীকরণ কোনটি?
- ক E = P2m
- খ E = P22m
- গ E = 2P2m
- ঘ E = 2P2m2
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) E = P22m
ভরবেগ ও গতিশক্তির সম্পর্ক E = P22m।
আমরা জানি, E = (12)mv2 এবং P = mv
∴ E = m2v22m = P22m
বিপরীতভাবে P = 2mE; একই গতিশক্তির জন্য ভারী বস্তুর ভরবেগ বেশি। -
৬১১
একটি ইঞ্জিন 105 kg ভরের বস্তুকে ভূমির সাথে 65° কোণে 72 kmh−1 বেগে টেনে নিয়ে যাচ্ছে। ঘর্ষণজনিত বাধা 103 kg তে 20N. [g = 9.8 ms−2]
ক্রিয়াশীল লব্ধি বল কত?- ক 8.9 × 105 N
- খ 8.81 × 105 N
- গ 7.85 × 105 N
- ঘ 7.16 × 105 N
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 8.9 × 105 N
এখানে, m = 105 kg, আনত তলের কোণ θ = 65°, g = 9.8 ms−2, ঘর্ষণজনিত বাধা f = 105103 × 20 = 2000 N
আমরা জানি, সমবেগে টেনে তুলতে প্রয়োজনীয় বল F = mg sinθ + f
∴ F = 105 × 9.8 × sin65° + 2000 = 8.882 × 105 + 0.02 × 105 = 8.90 × 105 N
বেগ ধ্রুব বলে ত্বরণজনিত অতিরিক্ত বল লাগে না। -
৬১২
একটি ইঞ্জিন 105 kg ভরের বস্তুকে ভূমির সাথে 65° কোণে 72 kmh−1 বেগে টেনে নিয়ে যাচ্ছে। ঘর্ষণজনিত বাধা 103 kg তে 20N. [g = 9.8 ms−2]
ইঞ্জিনের ক্ষমতা কত?- ক 2.65 × 104 HP
- খ 2.51 × 104 HP
- গ 2.38 × 104 HP
- ঘ 2.25 × 104 HP
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 2.38 × 104 HP
এখানে, m = 105 kg, θ = 65°, ঘর্ষণ বল f = 20 × 105103 = 2000 N, v = 72 kmh−1 = 72 × 10003600 = 20 ms−1, g = 9.8 ms−2, 1 HP = 746 W
আমরা জানি, প্রয়োজনীয় বল F = mg sinθ + f এবং ক্ষমতা P = Fv
∴ F = 105 × 9.8 × sin65° + 2000 = 8.88 × 105 + 2000 = 8.90 × 105 N
∴ P = 8.90 × 105 × 20 = 1.78 × 107 W = 1.78 × 107746 HP = 2.386 × 104 HP ≈ 2.38 × 104 HP
সমবেগে চলায় ইঞ্জিনের বল অভিকর্ষের ঢাল-বরাবর উপাংশ ও ঘর্ষণ বলের সমষ্টির সমান। -
৬১৩
কোনো বস্তুর গতিশক্তি 300% বাড়লে ভরবেগ কত শতাংশ বাড়বে?
- ক 75%
- খ 89%
- গ 95%
- ঘ 100%
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 100%
এখানে, আদি গতিশক্তি E, শেষ গতিশক্তি E′ = E + 3E = 4E
আমরা জানি, P = 2mE, অর্থাৎ P ∝ E
∴ P′P = E′E = 4 = 2, অর্থাৎ P′ = 2P
∴ ভরবেগ বৃদ্ধি = (P′ − PP) × 100% = 100% -
৬১৪
50 kg ভরের একটি বস্তু 150m উঁচু দালানের ছাদে উঠানো হলে—
i. বস্তুটির ওজন 490 N
ii. কৃত কাজ হবে 7.35 × 104 J
iii. বলের বিরুদ্ধে কাজ হবে
নিচের কোনটি সঠিক?- ক i ও ii
- খ ii ও iii
- গ i ও iii
- ঘ i, ii ও iii
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) i, ii ও iii
সঠিক উত্তর: i, ii ও iii।
i. ওজন w = mg = 50 × 9.8 = 490 N — সঠিক।
ii. কৃত কাজ W = mgh = 50 × 9.8 × 150 = 7.35 × 104 J — সঠিক।
iii. বস্তুটিকে অভিকর্ষ বলের বিপরীতে ওপরে তোলা হয় (অভিকর্ষ বল ও সরণের কোণ 180°), তাই এটি বলের বিরুদ্ধে কাজ — সঠিক। -
৬১৫
একটি কুয়া থেকে ইঞ্জিনের সাহায্যে প্রতি ঘণ্টায় 25 × 106 kg পানি 50 m উচ্চতায় উঠানো হয়। 70% ক্ষমতা ক্ষয় হলে এর অশ্বক্ষমতা কত হবে?
- ক 6251 HP
- খ 3649 HP
- গ 1.5 × 104 HP
- ঘ 4.8 × 106 HP
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 1.5 × 104 HP
এখানে, প্রতি ঘণ্টায় ভর m = 25 × 106 kg, t = 3600 s, h = 50 m, g = 9.8 ms−2, ক্ষমতা ক্ষয় 70% হওয়ায় কর্মদক্ষতা η = 30% = 0.3
আমরা জানি, লভ্য ক্ষমতা P0 = mght এবং মোট ক্ষমতা P = P0η
∴ P0 = 25 × 106 × 9.8 × 503600 = 3.40 × 106 W
∴ P = 3.40 × 1060.3 = 1.134 × 107 W = 1.134 × 107746 HP = 1.52 × 104 HP ≈ 1.5 × 104 HP -
৬১৬
বস্তুর ভর ধ্রুবক হলে রৈখিক ভরবেগ (P) বনাম গতিশক্তি (Ek) লেখচিত্রটি কীরূপ হবে?
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক)
ভর ধ্রুব হলে Ek = P22m, অর্থাৎ Ek ∝ P2।
তাই Ek ও P এর লেখচিত্র মূলবিন্দুগামী পরাবৃত্ত, যার ঢাল P বাড়ার সাথে বাড়ে (অপশন ক-এর বক্ররেখা)।
সরলরেখা হতো Ek ∝ P হলে; আয়তাকার পরাবৃত্ত হতো Ek ∝ 1P হলে।
অক্ষ বদলে P বনাম Ek আঁকলে P = 2mEk, যা-ও পরাবৃত্ত। -
৬১৭
90 Nm−1 বল ধ্রুবকের স্প্রিংকে 4 cm সংকুচিত করলে কৃত কাজ কত হবে?
- ক 0.072 J
- খ 0.078 J
- গ 0.082 J
- ঘ 0.086 J
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 0.072 J
এখানে, k = 90 Nm−1, x = 4 cm = 0.04 m
আমরা জানি, W = (12)kx2
∴ W = 12 × 90 × (0.04)2 = 45 × 0.0016 = 0.072 J
এই কাজ স্প্রিং-এ স্থিতিস্থাপক বিভবশক্তিরূপে সঞ্চিত থাকে। -
৬১৮
স্প্রিং বল দ্বারা কৃত কাজ—
i. সরণের সমানুপাতিক
ii. সরণের বর্গের সমানুপাতিক
iii. সরণের ব্যস্তানুপাতিক
নিচের কোনটি সঠিক?- ক ii
- খ i ও ii
- গ ii ও iii
- ঘ i, ii ও iii
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) ii
সঠিক উত্তর: কেবল ii।
i. স্প্রিং বল দ্বারা কৃত কাজের মান W = (12)kx2, যা সরণের সরল সমানুপাতিক নয়; সরণের সমানুপাতিক হলো স্প্রিং বল F = −kx।
ii. W = (12)kx2, অর্থাৎ কাজ সরণের বর্গের সমানুপাতিক — সঠিক।
iii. সরণ বাড়লে কাজ বাড়ে, তাই ব্যস্তানুপাতিক নয়। -
৬১৯
ক্ষমতার ক্ষেত্রে—
i. dwdt
ii. Fv
iii. mght
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: ঘ) i, ii ও iii
সঠিক উত্তর: i, ii ও iii।
i. ক্ষমতা হলো কাজ সম্পাদনের হার, P = dWdt।
ii. P = dWdt = F(dsdt) = Fv।
iii. m ভরের বস্তুকে t সময়ে h উচ্চতায় তুললে কাজ mgh, তাই P = mght। -
৬২০
ক্ষমতার মাত্রা কোনটি?
- ক ML2T−3
- খ ML2T−2
- গ MLT−2
- ঘ ML−1T−1
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) ML2T−3
ক্ষমতার মাত্রা ML2T−3।
আমরা জানি, P = Wt, আর কাজের মাত্রা [ML2T−2]
∴ [P] = ML2T−2T = [ML2T−3]
ML2T−2 হলো কাজ/শক্তির মাত্রা, MLT−2 বলের মাত্রা এবং ML−1T−1 সান্দ্রতা সহগের মাত্রা।
কাজ, শক্তি ও ক্ষমতা নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।