পদার্থ বিজ্ঞান ১ম পত্র • Sylhet Board • সিলেট বোর্ড ২০২৫

পদার্থ বিজ্ঞান ১ম পত্র প্রশ্ন

3500 kg ভরের কৃত্রিম উপগ্রহ পৃথিবী পৃষ্ঠ হতে 1800 km উচ্চতায় 7.1ms−1 7.1 ms^{-1} বেগে ঘুরছে। পৃথিবীর ব্যাসার্ধ 6.4×106m 6.4 \times 10^6 m , পৃথিবীর ভর 6×1024kg 6 \times 10^{24} kg এবং G=6.67×10−11Nm2kg−2 G = 6.67 \times 10^{-11} Nm^2kg^{-2} .

  1. ক)

    পার্কিং কক্ষপথ কাকে বলে?

    (1)
  2. খ)

    পৃথিবীর অভ্যন্তরে কোনো স্থানের অভিকর্ষজ ত্বরণ পৃথিবীর কেন্দ্র হতে দূরত্বের সমানুপাতিক—ব্যাখ্যা কর।

    (2)
  3. গ)

    উদ্দীপকে প্রদত্ত উচ্চতায় মহাকর্ষীয় প্রাবল্য নির্ণয় কর।

    (3)
  4. ঘ)

    কৃত্রিম উপগ্রহটি ভূ-পৃষ্ঠে ফিরে আসবে কি-না—গাণিতিকভাবে বিশ্লেষণ কর।

    (4)

উত্তর ও ব্যাখ্যা

  1. ক)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    ভূ-স্থির উপগ্রহ যে নির্দিষ্ট বৃত্তাকার কক্ষপথে থেকে পৃথিবীর আহ্নিক গতির সাথে সমান পর্যায়কালে (২৪ ঘণ্টায় একবার) পশ্চিম থেকে পূর্বে পৃথিবীকে আবর্তন করে, তাকে পার্কিং কক্ষপথ বলে।

  2. খ)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    পৃথিবীকে সুষম ঘনত্বের গোলক বিবেচনা করলে, পৃথিবীর কেন্দ্র থেকে r দূরত্বের (যেখানে r < R, R হলো পৃথিবীর ব্যাসার্ধ) অভ্যন্তরীণ কোনো বিন্দুতে অভিকর্ষজ ত্বরণ হয়:
    g' = (4/3) π G ρ r
    যেখানে মহাকর্ষীয় ধ্রুবক G এবং পৃথিবীর ঘনত্ব ρ ধ্রুবক।
    অতএব, g' ∝ r।
    অর্থাৎ পৃথিবীর অভ্যন্তরে অভিকর্ষজ ত্বরণের মান কেন্দ্র থেকে দূরত্বের সমানুপাতিক; কেন্দ্র থেকে পৃষ্ঠের দিকে যেতে থাকলে g-এর মান বৃদ্ধি পায় এবং কেন্দ্রে r = 0 হওয়ায় g = 0 হয়।

  3. গ)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    দেওয়া আছে,
    পৃথিবীর ভর, M = 6 × 10²⁴ kg
    পৃথিবীর ব্যাসার্ধ, R = 6.4 × 10⁶ m
    উপগ্রহটির উচ্চতা, h = 1800 km = 1.8 × 10⁶ m
    মহাকর্ষীয় ধ্রুবক, G = 6.67 × 10⁻¹¹ N m² kg⁻²

    পৃথিবীর কেন্দ্র হতে উপগ্রহটির কক্ষপথের দূরত্ব,
    r = R + h = 6.4 × 10⁶ m + 1.8 × 10⁶ m = 8.2 × 10⁶ m

    উক্ত উচ্চতায় মহাকর্ষীয় প্রাবল্য,
    E = GM / r²
    = (6.67 × 10⁻¹¹ × 6 × 10²⁴) / (8.2 × 10⁶)²
    = (4.002 × 10¹⁴) / (6.724 × 10¹³)
    ≈ 5.95 N/kg (বা m/s²)

    অতএব, উদ্দীপকে প্রদত্ত উচ্চতায় মহাকর্ষীয় প্রাবল্যের মান 5.95 N/kg।

  4. ঘ)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    কৃত্রিম উপগ্রহটি ভূ-পৃষ্ঠে ফিরে আসবে কি-না তা নির্ভর করে প্রদত্ত উচ্চতায় উপগ্রহটিকে নির্দিষ্ট বৃত্তাকার কক্ষপথে ঘোরার জন্য প্রয়োজনীয় প্রয়োজনীয় কক্ষীয় বেগ (v₀)-এর মানের সাথে তার বর্তমান বেগের তুলনার ওপর।

    দেওয়া আছে,
    পৃথিবীর ভর, M = 6 × 10²⁴ kg
    পৃথিবীর ব্যাসার্ধ, R = 6.4 × 10⁶ m
    উচ্চতা, h = 1800 km = 1.8 × 10⁶ m
    কেন্দ্র থেকে দূরত্ব, r = R + h = 8.2 × 10⁶ m
    মহাকর্ষীয় ধ্রুবক, G = 6.67 × 10⁻¹¹ N m² kg⁻²

    উক্ত উচ্চতায় উপগ্রহের প্রয়োজনীয় কক্ষীয় বেগ,
    v₀ = √(GM / r)
    = √[(6.67 × 10⁻¹¹ × 6 × 10²⁴) / (8.2 × 10⁶)]
    = √(4.002 × 10¹⁴ / 8.2 × 10⁶)
    = √(4.88 × 10⁷)
    ≈ 6986 m/s ≈ 6.99 km/s

    [দ্রষ্টব্য: উদ্দীপকে উপগ্রহটির বেগ দেওয়া আছে 7.1 ms⁻¹ (সম্ভবত মুদ্রণজনিত ত্রুটিতে km s⁻¹ এর স্থলে ms⁻¹ লেখা হয়েছে)।]

    ১. যদি উদ্দীপকের প্রদত্ত বেগ v = 7.1 m/s (বা 7.1 ms⁻¹) ধরা হয়:
    এই বেগ প্রয়োজনীয় কক্ষীয় বেগ (v₀ ≈ 6986 m/s)-এর তুলনায় অত্যন্ত নগণ্য। কেন্দ্রমুখী বল মহাকর্ষ বলের চেয়ে অনেক কম হওয়ায় উপগ্রহটি কক্ষপথে টিকে থাকতে পারবে না এবং মহাকর্ষ বলের টানে সর্পিল গতিতে ভূ-পৃষ্ঠে ফিরে আসবে (আছড়ে পড়বে)।

    ২. যদি উদ্দীপকের মানটি প্রচলিত প্রিন্টিং ভুলের প্রেক্ষিতে 7.1 km/s (= 7100 m/s) বিবেচনা করা হয়:
    তাহলে উপগ্রহের বেগ v (7100 m/s), প্রয়োজনীয় কক্ষীয় বেগ v₀ (6986 m/s)-এর চেয়ে বেশি কিন্তু মুক্তিবেগ v_e = √(2) v₀ ≈ 9880 m/s-এর চেয়ে কম। এই ক্ষেত্রে উপগ্রহটি উপবৃত্তাকার কক্ষপথে পৃথিবীকে প্রদক্ষিণ করবে এবং ভূ-পৃষ্ঠে ফিরে আসবে না।

    সুতরাং, উদ্দীপকের প্রদত্ত মান 7.1 ms⁻¹ বিবেচনায় উপগ্রহটি নিশ্চিতভাবেই ভূ-পৃষ্ঠে ফিরে আসবে।

আরও প্রশ্ন অনুশীলন করতে অ্যাপে যাও

সম্পর্কিত প্রশ্ন