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।
-
৬৪১
একটি রাবার ব্যান্ডকে টেনে x পরিমাণ বৃদ্ধি করলে রাবার ব্যান্ডে সৃষ্ট প্রত্যাবর্তী বল হলো F = ax + bx2 (এখানে a এবং b ধ্রুবক)। রাবার ব্যান্ডকে x = 0 থেকে x = L পর্যন্ত প্রসারিত করতে সম্পন্ন কৃতকাজের মান কত?
- ক aL22 + bL33
- খ aL22 + 2bL33
- গ aL2 + bL32
- ঘ aL2 + bL23
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) aL22 + bL33
কৃতকাজ W=∫0LF dx=∫0L(ax+bx2) dx=[ax22+bx33]0L=aL22+bL33। (মূল ফাইলে অপশনগুলোর টেক্সট OCR-এ বিকৃত হয়ে গেছে; পদার্থবিজ্ঞান অনুযায়ী সঠিক মান এটিই।) -
৬৪২
একটি m ভরের বস্তু ঘর্ষণবিহীন একটি তলে v বেগে চলার সময় একটি স্প্রিং-এর সাথে ধাক্কা লেগে স্প্রিংটিকে সংকুচিত করল। স্প্রিংটির বল-ধ্রুবক k হলে স্প্রিংটি কতটুকু সংকুচিত হবে?
- ক mk·v
- খ km·v
- গ kv
- ঘ mv
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) mk·v
শক্তি সংরক্ষণ সূত্রে 12mv2=12kx2⇒x=vmk। -
৬৪৩
একটি কণার উপর F = (10i + 10j + 10k) N বল প্রয়োগ করলে কণাটির সরণ হয় r = (2i + 2j − 2k) m। বল কর্তৃক সম্পাদিত কাজ কত হবে?
- ক 20j
- খ 30j
- গ 10j
- ঘ 40j
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 20j
কাজ W=F⋅r=(10)(2)+(10)(2)+(10)(−2)=20+20−20=20 J। -
৬৪৪
একটি পানিপূর্ণ কূ য়ার গভীরতা 12 m এবং ব্যাস 1.8 m। একটি পাম্প 24 মিনিটে কু য়াটিকে পানিশূন্য করতে পারে। পানির ঘনত্ব 1000 kg/m3 হলে পাম্পটির ক্ষমতা কত?
- ক 1.67H.P
- খ 3.34H.P
- গ 6.68H.P
- ঘ 26.72H.P
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 1.67H.P
কূয়ার আয়তন V=πr2h=π(0.9)2(12)≈30.54 m3, ভর m=1000×30.54=30540 kg। পানি গড়ে h2=6 m উচ্চতায় তোলা হয়, তাই কাজ W=mg(h)2=30540×9.8×6≈1.795×106 J। সময় t=24×60=1440 s। ক্ষমতা P=Wt≈1247 W =1247746≈1.67 H.P। -
৬৪৫
30m উচ্চতা থেকে একটি বস্তুকে বিনা বাধায় পড়তে দিলে কোন উচ্চতায় বস্তুটির গতিশক্তি বিভবশক্তির দ্বিগুণ হবে?
- ক 10m
- খ 15m
- গ 25m
- ঘ 28m
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 10m
মোট উচ্চতা H=30 m। h উচ্চতায় (ভূমি থেকে) গতিশক্তি =mg(H−h) এবং বিভবশক্তি =mgh। শর্তানুসারে mg(H−h)=2mgh⇒H=3h⇒h=303=10 m। -
৬৪৬
কোন ব্যক্তি 30° ঢালের 5m উঁচু ঘর্ষণবিহীন তল বরাবর একটি 100N ব্লক টেনে তুলছে। ব্লকটি সমদ্রুতিতে চললে ব্যক্তি কী পরিমাণ কাজ করবে?
- ক 250j
- খ 500j
- গ 0
- ঘ 100j
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 500j
তল ঘর্ষণবিহীন ও গতি সমদ্রুতির (ধ্রুব বেগ, ΔKE=0), তাই ব্যক্তির কৃত কাজ সম্পূর্ণ বিভবশক্তি বৃদ্ধিতে ব্যয় হয়: W=mgh=(100N)(5m)=500J (এখানে 100N সরাসরি ব্লকের ওজন)। -
৬৪৭
একটি বুলেট একটি কাঠের তক্তাকে ভেদ করতে পারে। বুলেটটির গতি 4গুণ বৃদ্ধি করা হলে ইহা কয়টি ঐ একই মাপের তক্তা ভেদ করতে পারবে?
- ক 12
- খ 9
- গ 8
- ঘ 16
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 16
বুলেট তক্তায় ঢুকে ধ্রুব বাধাদানকারী বল F-এর বিরুদ্ধে কাজ করে থেমে যায়, তাই F⋅d=12mv2, অর্থাৎ প্রবেশ-গভীরতা d∝v2। বেগ 4 গুণ হলে v2 হয় 16 গুণ, ফলে গভীরতাও 16 গুণ হবে। একটি তক্তা ভেদ করার জন্য প্রয়োজনীয় গভীরতার 16 গুণ গভীরতা পাওয়ায় বুলেটটি একই মাপের 16টি তক্তা ভেদ করতে পারবে (প্রতিটি তক্তায় বাধাদানকারী বল সমান ধরে)। -
৬৪৮
একটি রাইফেলের গুলি একটি তক্তাকে ভেদ করে থেমে যায়। গুলির বেগ যদি তিনগুণ করা হয় তবে এটি কয়টি তক্তা ভেদ করতে পারবে?
- ক 12
- খ 3
- গ 8
- ঘ 9
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 9
তক্তায় ঘর্ষণজনিত মন্দন a ধ্রুবক ধরে v2=u2−2as। এক তক্তা ভেদ করে থামলে u2=2as1। বেগ তিনগুণ হলে নতুন দূরত্ব s2=(3u)22a=9×u22a=9s1। অর্থাৎ 9টি তক্তা ভেদ করবে। -
৬৪৯
300 Nm বল ধ্রুবক সম্পন্ন একটি স্প্রিংংকে কতটুকু সংকুচিত করলে 1.5J কাজ করা হবে?
- ক 0.1m
- খ 1.5m
- গ 3.01m
- ঘ 1.0m
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 0.1m
স্প্রিং সংকোচনে সঞ্চিত/কৃত কাজ W=12kx2। এখানে 1.5=12×300×x2⇒x2=3300=0.01⇒x=0.1 m। -
৬৫০
2 N/m স্প্রিংং ধ্রুবক সম্পন্ন একটি আদর্শ স্প্রিংংইয়ের দৈর্ঘ্য সাম্যবস্থা থেকে 0.1 m বৃদ্ধি করলে স্প্রিংংয়ের স্থিতিশক্তির বৃদ্ধি হবে?
- ক 0.1 J
- খ 0.001 J
- গ 1 J
- ঘ 0.01 J
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 0.01 J
স্থিতিস্থাপক স্থিতিশক্তির বৃদ্ধি U=12kx2=12×2×(0.1)2=0.01 J। -
৬৫১
কাজের পরিমাণ সবচেয়ে বেশি হয় যখন প্রযুক্ত বল ও সরণের মধ্যে কোণের মান হলো-
- ক 0°
- খ 45°
- গ 90°
- ঘ 30°
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 0°
কৃতকাজ W=Fdcosθ। নির্দিষ্ট F ও d-এর জন্য W সর্বোচ্চ হয় যখন cosθ সর্বোচ্চ (=1), অর্থাৎ θ=0° (বল ও সরণ একই দিকে)। -
৬৫২
একটি গাড়ি 36 kmhr বেগে গতিশীল। প্রায় কোন গতিতে চললে গাড়িটির গতিশক্তি দ্বিগুণ হবে?
- ক 7 m/s
- খ 20 m/s
- গ 54 m/s
- ঘ 14 m/s
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 14 m/s
প্রাথমিক বেগ v1=36 km/h=10 m/s। গতিশক্তি দ্বিগুণ করতে হলে: 12mv22=2×12mv12⇒v2=v12=10×1.414≈14 m/s। -
৬৫৩
পাম্পের সাহায্যে একটি ওভারহেড পানির ট্যাঙ্কে 100s সময়ে 1000 kg পানি উত্তোলন করা যায়। ট্যাংাংকে পানির গড় উচ্চতা 20 হলে পাম্পের ক্ষমতা কত kW।
- ক 1.96
- খ 2.96
- গ 1.02
- ঘ 1.01
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 1.96
ক্ষমতা P=Wt=mght=1000×9.8×20100=1960 W =1.96 kW। -
৬৫৪
10m উঁচু স্থান হতে 100gm ভর বিশিষ্ট একটি বলকে ফেলে দিলে যদি বলটি পুনরায় 8m উঁচু পর্যন্ত উঠে তবে কি পরিমান শক্তি ক্ষয় হবে?
- ক 1J
- খ 100J
- গ 2.6J
- ঘ 1.96J
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 1.96J
শক্তি ক্ষয় =mg(h1−h2)=0.1×9.8×(10−8)=0.1×9.8×2=1.96 J। -
৬৫৫
10 N বল প্রয়োগে বলের দিকে 5 m সরণ ঘটলে কৃতকাজ কত?
- ক 2 J
- খ 15 J
- গ 50 J
- ঘ 0.5 J
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 50 J
W = Fs cos θ; বল ও সরণ একই দিকে বলে θ = 0, cos 0 = 1
W = 10 × 5 = 50 J
ফাঁদ: বল ও সরণ ভাগ করে 2 J লেখা — কাজ গুণফল, ভাগফল নয়। -
৬৫৬
বল ও সরণ পরস্পর লম্ব হলে কৃতকাজ কত?
- ক সর্বোচ্চ
- খ শূন্য
- গ ঋণাত্মক
- ঘ Fs
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) শূন্য
W = Fs cos 90° = 0।
এজন্যই বৃত্তাকার পথে কেন্দ্রমুখী বল কোনো কাজ করে না, আর মাথায় বোঝা নিয়ে সমতলে হাঁটলে ওজনের বিরুদ্ধে কাজ হয় না।
ফাঁদ: বল আছে, সরণও আছে — তাই কাজ আছে ভাবা। -
৬৫৭
এক অশ্বক্ষমতা (horse power) কত ওয়াটের সমান?
- ক 550 W
- খ 746 W
- গ 1000 W
- ঘ 4.2 W
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 746 W
1 hp = 746 W (প্রায়) = 550 ft·lb s−1।
ক্ষমতা P = Wt, একক ওয়াট = J s−1।
ফাঁদ: 550 সংখ্যাটি FPS এককের মান, SI-তে নয়। -
৬৫৮
60 kg ভরের একজন ব্যক্তি 5 m উঁচু সিঁড়ি 10 s-এ উঠলে তার ক্ষমতা কত? (g = 10 m s−2)
- ক 30 W
- খ 150 W
- গ 300 W
- ঘ 3000 W
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 300 W
W = mgh = 60 × 10 × 5 = 3000 J
P = Wt = 300010 = 300 W
ফাঁদ: সময় দিয়ে ভাগ করতে ভুলে 3000 W লেখা। -
৬৫৯
সম্পূর্ণ অস্থিতিস্থাপক সংঘর্ষে সংঘর্ষের পর বস্তুদ্বয়ের—
- ক বেগ সমান হয়
- খ গতিশক্তি সংরক্ষিত থাকে
- গ ভরবেগ শূন্য হয়
- ঘ স্থিতিস্থাপক গুণাঙ্ক ১
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) বেগ সমান হয়
সম্পূর্ণ অস্থিতিস্থাপক সংঘর্ষে বস্তু দুটি একসাথে লেগে একই বেগে চলে, e = 0।
ভরবেগ সংরক্ষিত থাকলেও গতিশক্তির সর্বাধিক ক্ষয় এ ক্ষেত্রেই হয়।
ফাঁদ: e = 1 হয় সম্পূর্ণ স্থিতিস্থাপক সংঘর্ষে। -
৬৬০
কোনো বস্তুর বেগ দ্বিগুণ করলে এর গতিশক্তি কত গুণ হবে?
- ক দ্বিগুণ
- খ তিনগুণ
- গ চারগুণ
- ঘ অপরিবর্তিত
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) চারগুণ
Ek = 12mv2 — গতিশক্তি বেগের বর্গের সমানুপাতিক।
v → 2v হলে Ek → 4Ek।
ফাঁদ: সরল সমানুপাত ধরে দ্বিগুণ লেখা; ভরবেগ p = mv অবশ্য দ্বিগুণই হয়।
কাজ, শক্তি ও ক্ষমতা নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।