পদার্থ বিজ্ঞান ১ম পত্র • Combined Board • সমন্বিত বোর্ড ২০২৬

পদার্থ বিজ্ঞান ১ম পত্র প্রশ্ন

2500 kg2500\text{ kg} ভরের একটি বস্তুকে কৃত্রিম উপগ্রহে পরিণত করার জন্য একে ভূ-পৃষ্ঠ হতে 4×104 km4 \times 10^4\text{ km} উচ্চতায় নিয়ে যাওয়া হলো, অতঃপর এতে প্রয়োজনীয় গতিশক্তি সরবরাহ করা হলো। পৃথিবীর ভর এবং ব্যাসার্ধ যথাক্রমে 6×1024 kg6 \times 10^{24}\text{ kg} এবং 6.4×106 m6.4 \times 10^6\text{ m}।

  1. ক)

    মুক্তিবেগ কাকে বলে?

    (1)
  2. খ)

    পৃথিবীর পৃষ্ঠ হতে কোন বস্তুকে গভীরে নিয়ে গেলে gg এর মান হ্রাস পায় কেন? ব্যাখ্যা কর।

    (2)
  3. গ)

    উপগ্রহকে উল্লিখিত উচ্চতায় নিতে কৃতকাজ নির্ণয় কর।

    (3)
  4. ঘ)

    ভূ-পৃষ্ঠ হতে কৃত্রিম উপগ্রহটিকে স্থির বলে মনে হবে কি? গাণিতিকভাবে যাচাই কর।

    (4)

উত্তর ও ব্যাখ্যা

  1. ক)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    সর্বনিম্ন যে বেগে কোনো বস্তুকে খাড়া ওপরের দিকে নিক্ষেপ করলে তা পৃথিবীর অভিকর্ষীয় আকর্ষণ কাটিয়ে মহাশূন্যে চলে যায় এবং পৃথিবীতে আর ফিরে আসে না, তাকে মুক্তিবেগ বলে।

  2. খ)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    ভূ-পৃষ্ঠ থেকে h গভীরতায় অভিকর্ষজ ত্বরণের মান g' = g(1 - h/R)।
    আমরা জানি, কোনো বিন্দুতে অভিকর্ষজ ত্বরণ ঐ বিন্দুকে ব্যাসার্ধ ধরে কল্পিত গোলকের অভ্যন্তরে থাকা ভরের ওপর নির্ভর করে। ভূ-পৃষ্ঠ থেকে যত গভীরে যাওয়া হয়, কার্যকরী গোলকের আয়তন তথা কার্যকর ভর হ্রাস পেতে থাকে। ফলে কেন্দ্রের দিকে আকর্ষণ বল কমে যায়। তাই পৃথিবীর অভ্যন্তরে বা গভীরে গেলে অভিকর্ষজ ত্বরণ g এর মান হ্রাস পায়।

  3. গ)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    এখানে,
    বস্তুর ভর, m = 2500 kg
    পৃথিবীর ভর, M = 6 × 10²⁴ kg
    পৃথিবীর ব্যাসার্ধ, R = 6.4 × 10⁶ m
    উচ্চতা, h = 4 × 10⁴ km = 4 × 10⁷ m
    মহাকর্ষীয় ধ্রুবক, G = 6.673 × 10⁻¹¹ N m² kg⁻²

    বস্তুকে h উচ্চতায় নিয়ে যেতে কৃতকাজ হলো এর বিভবশক্তির পরিবর্তনের সমান:
    W = ΔU = GMm (1/R - 1/(R + h))

    এখানে,
    R + h = 6.4 × 10⁶ + 40 × 10⁶ = 46.4 × 10⁶ m

    সুতরাং,
    W = 6.673 × 10⁻¹¹ × 6 × 10²⁴ × 2500 × (1/(6.4 × 10⁶) - 1/(46.4 × 10⁶))
    = 1.00095 × 10¹⁸ × (1.5625 × 10⁻⁷ - 0.2155 × 10⁻⁷)
    = 1.00095 × 10¹⁸ × 1.347 × 10⁻⁷
    ≈ 1.348 × 10¹¹ J

    অতএব, উপগ্রহটিকে উল্লিখিত উচ্চতায় নিতে কৃতকাজ প্রায় 1.35 × 10¹¹ J।

  4. ঘ)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    ভূ-পৃষ্ঠ হতে কৃত্রিম উপগ্রহটিকে স্থির মনে হতে হলে উপগ্রহটির পর্যায়কাল পৃথিবীর আহ্নিক গতির পর্যায়কালের সমান (T = 24 ঘণ্টা = 86400 s) হতে হবে, অর্থাৎ এটি ভূ-স্থির উপগ্রহ হতে হবে।

    উদ্দীপক অনুযায়ী,
    r = R + h = 6.4 × 10⁶ m + 4 × 10⁷ m = 4.64 × 10⁷ m

    উপগ্রহের পর্যায়কাল T হলে,
    T = 2π√(r³ / GM)
    = 2π × √((4.64 × 10⁷)³ / (6.673 × 10⁻¹¹ × 6 × 10²⁴))
    = 2π × √(9.9897 × 10²² / 4.0038 × 10¹⁴)
    = 2π × √(2.495 × 10⁸)
    = 2π × 1.5796 × 10⁴ s
    ≈ 99,250 s
    ≈ 27.57 ঘণ্টা

    যেহেতু কৃত্রিম উপগ্রহটির পর্যায়কাল (প্রায় 27.57 ঘণ্টা) পৃথিবীর নিজ অক্ষের চারদিকে আবর্তনকাল (24 ঘণ্টা)-এর সমান নয়, তাই ভূ-পৃষ্ঠের কোনো পর্যবেক্ষকের কাছে উপগ্রহটিকে স্থির বলে মনে হবে না।

আরও প্রশ্ন অনুশীলন করতে অ্যাপে যাও

সম্পর্কিত প্রশ্ন