পদার্থ বিজ্ঞান ১ম পত্র • Dinajpur Board • দিনাজপুর বোর্ড ২০২১

পদার্থ বিজ্ঞান ১ম পত্র প্রশ্ন

একটি ভারি চাকার ভর 40 kg এবং জড়তার ভ্রামক 4000 kgm²। চাকাটি মিনিটে 120 বার ঘুরছে।এক ব্যক্তি চাকাটিকে 1.5 মিনিটে থামানোর জন্য 400 Nm বাধাদানকারী টর্ক প্রয়োগ করলেন।

  1. ক)

    ভরবেগের নিত্যতা সূত্রটি বিবৃত কর।

    (1)
  2. খ)

    ঘূর্ণন অক্ষ সাপেক্ষে বৈদ্যুতিক পাখার সকল বিন্দুর কৌণিক বেগ সমান কেন?

    (2)
  3. গ)

    চাকাটির কৌণিক ভরবেগ কত?

    (3)
  4. ঘ)

    ঐ ব্যক্তি উদ্দীপকে উল্লিখিত নির্দিষ্ট সময়ে চাকাটি থামাতে সক্ষম হবেন কি? গাণিতিকভাবে যাচাই করে মতামত দাও।

    (4)

উত্তর ও ব্যাখ্যা

  1. ক)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    বাহ্যিক কোনো বল প্রয়োগ না করলে কোনো ব্যবস্থার মোট রৈখিক ভরবেগ সংরক্ষিত থাকে বা ধ্রুব থাকে। এটিই রৈখিক ভরবেগের নিত্যতা সূত্র।

  2. খ)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    একটি বৈদ্যুতিক পাখা একটি অবিভাজ্য দৃঢ় বস্তু। ঘূর্ণন অক্ষের সাপেক্ষে পাখাটি ঘুরলে এর প্রতিটি কণা একই সময়ে সমান কোণ অতিক্রম করে। যেহেতু কৌণিক বেগ হলো সময়ের সাথে কৌণিক সরণের হার (ω=ΔθΔt\omega = \frac{\Delta \theta}{\Delta t}), তাই কেন্দ্র থেকে ভিন্ন দূরত্বের কণাগুলোর রৈখিক বেগ ভিন্ন হলেও কৌণিক বেগ একই থাকে।

  3. গ)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    দেওয়া আছে,
    জড়তার ভ্রামক, I=4000 kg⋅m2I = 4000\text{ kg}\cdot\text{m}^2
    ঘূর্ণন সংখ্যা, N=120 rpmN = 120\text{ rpm}
    কৌণিক বেগ, ω=2πN60=2π×12060=4π rad/s≈12.566 rad/s\omega = \frac{2\pi N}{60} = \frac{2\pi \times 120}{60} = 4\pi\text{ rad/s} \approx 12.566\text{ rad/s}

    আমরা জানি, কৌণিক ভরবেগ,
    L=Iω=4000×4π=16000π kg⋅m2/s≈50265.48 kg⋅m2/sL = I\omega = 4000 \times 4\pi = 16000\pi\text{ kg}\cdot\text{m}^2/\text{s} \approx 50265.48\text{ kg}\cdot\text{m}^2/\text{s}

    অতএব, চাকাটির কৌণিক ভরবেগ 50265.48 kg⋅m2/s50265.48\text{ kg}\cdot\text{m}^2/\text{s}।

  4. ঘ)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    দেওয়া আছে,
    জড়তার ভ্রামক, I=4000 kg⋅m2I = 4000\text{ kg}\cdot\text{m}^2
    প্রাথমিক কৌণিক বেগ, ω0=4π rad/s≈12.566 rad/s\omega_0 = 4\pi\text{ rad/s} \approx 12.566\text{ rad/s}
    চূড়ান্ত কৌণিক বেগ, ω=0\omega = 0
    বাধাদানকারী টর্ক, τ=400 N⋅m\tau = 400\text{ N}\cdot\text{m}
    উদ্দীপকে উল্লিখিত নির্দিষ্ট সময়, t1=1.5 মিনিট=1.5×60=90 st_1 = 1.5\text{ মিনিট} = 1.5 \times 60 = 90\text{ s}

    টর্ক ও কৌণিক মন্দনের সম্পর্ক থেকে পাই,
    τ=Iα\tau = I\alpha
      ⟹  α=τI=4004000=0.1 rad/s2\implies \alpha = \frac{\tau}{I} = \frac{400}{4000} = 0.1\text{ rad/s}^2

    চাকাটি থামতে প্রয়োজনীয় সময় tt হলে,
    ω=ω0−αt\omega = \omega_0 - \alpha t
      ⟹  0=4π−0.1t\implies 0 = 4\pi - 0.1 t
      ⟹  t=4π0.1=40π≈125.66 s\implies t = \frac{4\pi}{0.1} = 40\pi \approx 125.66\text{ s}

    যেহেতু চাকাটি সম্পূর্ণ থামাতে 125.66 s125.66\text{ s} সময় প্রয়োজন, যা প্রদত্ত সময় 90 s90\text{ s} অপেক্ষা বেশি (125.66 s>90 s125.66\text{ s} > 90\text{ s}),
    সুতরাং ঐ ব্যক্তি নির্দিষ্ট 1.51.5 মিনিটে চাকাটি থামাতে সক্ষম হবেন না।

আরও প্রশ্ন অনুশীলন করতে অ্যাপে যাও

সম্পর্কিত প্রশ্ন