পদার্থ বিজ্ঞান ১ম পত্র • Jashore Board • যশোর বোর্ড ২০২৩

পদার্থ বিজ্ঞান ১ম পত্র প্রশ্ন

পৃথিবীর পৃষ্ঠ থেকে 3×104 3 \times 10^4 km উচ্চতায় একটি কৃত্রিম উপগ্রহ 3 kms−1 3 \text{ kms}^{-1} বেগে পৃথিবীকে আবর্তন করছে।
পৃথিবীর ভর, 6×1024 6 \times 10^{24} kg
পৃথিবীর ব্যাসার্ধ, 6.4×103 6.4 \times 10^3 km
উপগ্রহটির ভর, 1×103 1 \times 10^3 kg এবং G=6.673×10−11 Nm2kg−2 G = 6.673 \times 10^{-11} \text{ Nm}^2\text{kg}^{-2}

  1. ক)

    স্প্রিং ধ্রুবক কী?

    (1)
  2. খ)

    বল দ্বারা কৃতকাজ বস্তুর গতিশক্তির পরিবর্তনের সমান—ব্যাখ্যা করো।

    (2)
  3. গ)

    কৃত্রিম উপগ্রহটিকে উল্লিখিত উচ্চতায় তুলতে কত কাজ করতে হয়েছে?

    (3)
  4. ঘ)

    উদ্দীপকে উল্লিখিত উচ্চতায় কৃত্রিম উপগ্রহটি স্থায়ী হবে কি? বিশ্লেষণ করো।

    (4)

উত্তর ও ব্যাখ্যা

  1. ক)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    স্থিতিস্থাপক সীমার মধ্যে কোনো স্প্রিংয়ের মুক্ত প্রান্তের একক দৈর্ঘ্য বৃদ্ধি বা সংকোচনের জন্য যে পরিমাণ প্রত্যয়নী বলের সৃষ্টি হয়, তাকে ঐ স্প্রিংয়ের স্প্রিং ধ্রুবক বলে।

  2. খ)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    কাজ-শক্তি উপপাদ্য অনুসারে, কোনো বস্তুর ওপর প্রযুক্ত নেট বল দ্বারা কৃতকাজ বস্তুর গতিশক্তির পরিবর্তনের সমান।

    ধরি, m ভরের একটি বস্তু v₀ আদিবেগে গতিশীল থাকা অবস্থায় এর ওপর F বল প্রয়োগ করায় বস্তুটি s দূরত্ব অতিক্রম করে v বেগ প্রাপ্ত হয়।
    নিউটনের দ্বিতীয় সূত্রানুযায়ী, F = ma এবং গতির সমীকরণানুযায়ী v² = v₀² + 2as বা as = ½(v² - v₀²)।
    সুতরাং কৃতকাজ, W = Fs = mas = m × ½(v² - v₀²) = ½mv² - ½mv₀² = K_f - K_i = ΔK।
    অর্থাৎ, বল দ্বারা কৃতকাজ বস্তুর গতিশক্তির পরিবর্তনের সমান।

  3. গ)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    দেওয়া আছে,
    পৃথিবীর ভর, M = 6 × 10²⁴ kg
    পৃথিবীর ব্যাসার্ধ, R = 6.4 × 10³ km = 6.4 × 10⁶ m
    উপগ্রহের ভর, m = 1 × 10³ kg
    উচ্চতা, h = 3 × 10⁴ km = 3 × 10⁷ m
    মহাকর্ষীয় ধ্রুবক, G = 6.673 × 10⁻¹¹ N m² kg⁻²

    উপগ্রহটিকে পৃথিবীপৃষ্ঠ থেকে h উচ্চতায় তুলতে কৃতকাজ:
    W = GMm (1/R - 1/(R + h))
    এখানে, R + h = 6.4 × 10⁶ + 30 × 10⁶ = 36.4 × 10⁶ m

    অতএব,
    W = (6.673 × 10⁻¹¹ × 6 × 10²⁴ × 10³) × [1/(6.4 × 10⁶) - 1/(36.4 × 10⁶)]
    = 4.0038 × 10¹⁷ × [1.5625 × 10⁻⁷ - 2.747 × 10⁻⁸]
    = 4.0038 × 10¹⁷ × 1.2878 × 10⁻⁷
    ≈ 5.156 × 10¹⁰ J

    অতএব, কৃত্রিম উপগ্রহটিকে উল্লিখিত উচ্চতায় তুলতে প্রায় 5.16 × 10¹⁰ J কাজ করতে হয়েছে।

  4. ঘ)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    কোনো কৃত্রিম উপগ্রহ নির্দিষ্ট উচ্চতায় বৃত্তাকার কক্ষপথে স্থায়ীভাবে আবর্তন করার জন্য প্রয়োজনীয় কক্ষীয় বেগ (v_c) হলো:
    v_c = √[GM / (R + h)]

    দেওয়া আছে,
    G = 6.673 × 10⁻¹¹ N m² kg⁻²
    M = 6 × 10²⁴ kg
    R + h = 6.4 × 10⁶ m + 3 × 10⁷ m = 3.64 × 10⁷ m
    উদ্দীপকে উপগ্রহটির বেগ, v = 3 km s⁻¹ = 3000 m s⁻¹

    সুতরাং প্রয়োজনীয় কক্ষীয় বেগ:
    v_c = √[(6.673 × 10⁻¹¹ × 6 × 10²⁴) / (3.64 × 10⁷)]
    = √[(4.0038 × 10¹⁴) / (3.64 × 10⁷)]
    = √(1.0999 × 10⁷)
    ≈ 3316.54 m s⁻¹ ≈ 3.32 km s⁻¹

    যেহেতু উক্ত উচ্চতায় বৃত্তাকার কক্ষপথে টিকে থাকার জন্য প্রয়োজনীয় কক্ষীয় বেগ প্রায় 3.32 km s⁻¹ এবং উপগ্রহটির বর্তমান বেগ (3 km s⁻¹) এর চেয়ে কম, তাই কেন্দ্রমুখী বলের যোগান না পাওয়ায় উপগ্রহটি ঐ নির্দিষ্ট বৃত্তাকার কক্ষপথে স্থায়ী হবে না; এটি ধীরে ধীরে পৃথিবীর দিকে সর্পিল গতিতে নেমে আসবে বা কক্ষপথ থেকে বিচ্যুত হবে।

আরও প্রশ্ন অনুশীলন করতে অ্যাপে যাও

সম্পর্কিত প্রশ্ন