পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   তড়িৎচৌম্বকীয় বিকিরণের বা আলোর শক্তির অবিভাজ্য প্যাকেট বা কোয়ান্টামকে ফোটন বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   যে প্রসঙ্গ কাঠামোতে নিউটনের প্রথম গতিসূত্র প্রযোজ্য হয়, অর্থাৎ কোনো বাহ্যিক বল প্রয়োগ না করলে স্থির বস্তু স্থির এবং গতিশীল বস্তু সমবেগে সরলরেখায় চলে, তাকে জড় প্রসঙ্গ কাঠামো বলে। ঘূর্ণনশীল কাঠামোর প্রতিটি কণার সর্বদা কেন্দ্রের দিকে একটি ত্বরণ (কেন্দ্রমুখী ত্বরণ) কার্যকর থাকে। যেহেতু ঘূর্ণনশীল কাঠামো একটি ত্বরণযুক্ত (বা ত্বরিত) কাঠামো, তাই এতে কোনো বাহ্যিক বল ছাড়াই জড়তাজনিত বল (অবাস্তব বা অপকেন্দ্র বল) অনুভূত হয় এবং নিউটনের প্রথম সূত্র কার্যকর থাকে না। সুতরাং, ঘূর্ণনশীল কাঠামো জড় প্রসঙ্গ কাঠামো নয়; এটি একটি অজড় প্রসঙ্গ কাঠামো।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপক অনুসারে,
   মহাশূন্যচারী নিজের হিসাব অনুযায়ী ১০ বছর পর পৃথিবীতে ফিরে আসেন। অর্থাৎ, মহাশূন্যচারীর নিজস্ব ঘড়ি অনুযায়ী অতিক্রান্ত সময় (প্রকৃত সময়), $t_0 = 10$ বছর।
   মহাকাশযানের বেগ, $v = 1.8 \times 10^8 \text{ ms}^{-1}$
   আলোর বেগ, $c = 3 \times 10^8 \text{ ms}^{-1}$

   অতএব, যাত্রা শুরুর সময় মহাশূন্যচারীর বয়স ছিল ৪০ বছর।
   মহাকাশচারীর নিজ কাঠামোতে অতিবাহিত সময় = ১০ বছর।
   অতএব, পৃথিবীতে অবতরণের পর মহাশূন্যচারীর জৈবিক বা নিজস্ব বয়স = $(40 + 10)$ বছর = ৫০ বছর।

   (উল্লেখ্য, পৃথিবীর পর্যবেক্ষকের সাপেক্ষে সময়কাল:
   $t = \frac{t_0}{\sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}} = \frac{10}{\sqrt{1 - (0.6)^2}} = \frac{10}{0.8} = 12.5$ বছর।
   পৃথিবীর ক্যালেন্ডার অনুযায়ী মহাকাশচারী যখন ফিরে আসেন, তখন তাঁর জন্ম তারিখের পর থেকে পৃথিবীর হিসেবে সময় অতিক্রান্ত হয়েছে $(40 + 12.5) = 52.5$ বছর। তবে মহাশূন্যচারীর নিজস্ব বয়স হবে ৫০ বছর।)

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকে বলা হয়েছে, মহাশূন্যচারী ৫০তম জন্মদিন পালনের উদ্দেশ্যে ১০ বছর পর পৃথিবীতে ফিরে আসেন।

   ১. মহাশূন্যচারীর নিজস্ব কাঠামো অনুযায়ী:
   মহাশূন্যচারীর কাছে মহাকাশযানে অতিবাহিত সময় (প্রকৃত সময়), $t_0 = 10$ বছর।
   যাত্রার শুরুতে তাঁর বয়স ছিল ৪০ বছর। সুতরাং, পৃথিবীতে ফিরে আসার মুহূর্তে তাঁর নিজের কাঠামো অনুযায়ী তাঁর বয়স:
   $40 + t_0 = 40 + 10 = 50$ বছর।
   অতএব, মহাশূন্যচারীর নিজস্ব দেহঘড়ি অনুযায়ী ৫০তম জন্মদিন পালনের জন্য তাঁকে আর কোনো সময় অপেক্ষা করতে হবে না; তিনি পৃথিবীতে অবতরণ করেই ৫০তম জন্মদিন পালন করতে পারবেন।

   ২. পৃথিবীর পর্যবেক্ষকের সাপেক্ষে:
   পৃথিবীতে অতিবাহিত সময়কাল,
   $t = \frac{t_0}{\sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}} = \frac{10}{\sqrt{1 - (0.6)^2}} = \frac{10}{0.8} = 12.5$ বছর।
   পৃথিবীর ক্যালেন্ডার বিবেচনা করলে তিনি ৫০তম জন্মদিনের আরও $2.5$ বছর পর অর্থাৎ $52.5$ বছর বয়সে পৃথিবীতে ফিরেছেন।

   যদি উদ্দীপকের প্রশ্নটি বোঝায় যে মহাকাশচারী পৃথিবীতে এসে ৫০তম জন্মদিন পালন করতে চাইলে অপেক্ষা করতে হবে কি না, তবে দেখা যায় যে তিনি ইতিমধ্যে তাঁর ৫০ বছর পূর্ণ করে ফেলেছেন (পৃথিবীর হিসেবে আরও আগেই অতিক্রান্ত হয়েছে এবং তাঁর নিজের হিসেবে ৫০ পূর্ণ হয়েছে)। সুতরাং ৫০তম জন্মদিনের জন্য তাঁকে কোনো অতিরিক্ত সময় অপেক্ষা করতে হবে না।