পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র • আধুনিক পদার্থবিজ্ঞানের সূচনা • Dhaka Board • ঢাকা বোর্ড ২০২১

পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র প্রশ্ন

একটি যুদ্ধ বিমানের চলমান দৈর্ঘ্য 180m এবং চলমান ভর 18000kg। এটি কোনো স্থির পর্যবেক্ষকের সাপেক্ষে 18×10⁷ms-¹ বেগে গতিশীল।

  1. ক)

    তরঙ্গমূ্খ কাকে বলে?

    (1)
  2. খ)

    কোনো বস্তুর আলোর বেগের বেশি বেগে চলা সম্ভব হলে ভরের কী পরিবর্তন ঘটবে?

    (2)
  3. গ)

    যুদ্ধ বিমানের স্থির দৈর্ঘ্য নির্ণয় করো।

    (3)
  4. ঘ)

    উদ্দীপকে উল্লেখিত যুদ্ধ বিমানের বেগ অর্ধেক করা হলে এর ভর স্থির ভরের দিগুন হবে কিনা গাণিতিক বিশ্লেষণ করো।

    (4)

উত্তর ও ব্যাখ্যা

  1. ক)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    কোনো তরঙ্গের একই দশাসম্পন্ন কণাগুলোর গতিপথ বা তলকে তরঙ্গমুখ বলে।

  2. খ)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    আইনস্টাইনের বিশেষ আপেক্ষিকতা তত্ত্ব অনুসারে, গতিশীল বস্তুর ভর m=m01−v2c2m = \frac{m_0}{\sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}}। যদি কোনো বস্তু আলোর বেগের বেশি বেগে চলে, অর্থাৎ v>cv > c হয়, তবে v2c2>1\frac{v^2}{c^2} > 1 হবে। এর ফলে বর্গমূলের ভেতরের রাশিটি ঋণাত্মক হবে, অর্থাৎ 1−v2c2\sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}} একটি কাল্পনিক সংখ্যা (imaginary number) হবে। ফলস্বরূপ বস্তুর ভর mm একটি অবাস্তব বা কাল্পনিক মানে পরিণত হবে, যা বাস্তব জগতে অর্থহীন। তাই আলোর চেয়ে বেশি বেগে কোনো বস্তুর চলাচল সম্ভব নয়।

  3. গ)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    দেওয়া আছে,
    যুদ্ধ বিমানের চলমান দৈর্ঘ্য, L=180 mL = 180 \text{ m}
    যুদ্ধ বিমানের বেগ, v=18×107 ms−1v = 18 \times 10^7 \text{ ms}^{-1}
    আলোর বেগ, c=3×108 ms−1c = 3 \times 10^8 \text{ ms}^{-1}

    আমরা জানি, দৈর্ঘ্য সংকোচনের সূত্রানুসারে,
    L=L01−v2c2L = L_0 \sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}
    বা, L0=L1−v2c2L_0 = \frac{L}{\sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}}

    এখানে,
    vc=18×1073×108=0.6\frac{v}{c} = \frac{18 \times 10^7}{3 \times 10^8} = 0.6
    অতএব,
    1−(vc)2=1−(0.6)2=1−0.36=0.64=0.8\sqrt{1 - \left(\frac{v}{c}\right)^2} = \sqrt{1 - (0.6)^2} = \sqrt{1 - 0.36} = \sqrt{0.64} = 0.8

    সুতরাং,
    L0=1800.8=225 mL_0 = \frac{180}{0.8} = 225 \text{ m}

    অতএব, যুদ্ধ বিমানের স্থির দৈর্ঘ্য 225 m225 \text{ m}।

  4. ঘ)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    দেওয়া আছে,
    যুদ্ধ বিমানের চলমান ভর, m=18000 kgm = 18000 \text{ kg}
    প্রাথমিক বেগ, v=18×107 ms−1=0.6cv = 18 \times 10^7 \text{ ms}^{-1} = 0.6c

    আমরা জানি,
    m=m01−v2c2m = \frac{m_0}{\sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}}
    বা, m0=m1−v2c2m_0 = m \sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}

    যেহেতু 1−v2c2=1−(0.6)2=0.8\sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}} = \sqrt{1 - (0.6)^2} = 0.8,
    সুতরাং স্থির ভর, m0=18000×0.8=14400 kgm_0 = 18000 \times 0.8 = 14400 \text{ kg}

    এখন, বিমানের বেগ অর্ধেক করা হলে নতুন বেগ হবে,
    v′=v2=0.6c2=0.3cv' = \frac{v}{2} = \frac{0.6c}{2} = 0.3c

    এই অবস্থায় নতুন গতিশীল ভর m′m' হলে,
    m′=m01−(v′c)2m' = \frac{m_0}{\sqrt{1 - \left(\frac{v'}{c}\right)^2}}
    বা, m′=144001−(0.3)2m' = \frac{14400}{\sqrt{1 - (0.3)^2}}
    বা, m′=144001−0.09m' = \frac{14400}{\sqrt{1 - 0.09}}
    বা, m′=144000.91≈144000.9539≈15095.32 kgm' = \frac{14400}{\sqrt{0.91}} \approx \frac{14400}{0.9539} \approx 15095.32 \text{ kg}

    কিন্তু স্থির ভরের দ্বিগুণ হলো:
    2×m0=2×14400 kg=28800 kg2 \times m_0 = 2 \times 14400 \text{ kg} = 28800 \text{ kg}

    যেহেতু m′≠2m0m' \neq 2m_0, তাই বেগ অর্ধেক করা হলে যুদ্ধ বিমানের ভর স্থির ভরের দ্বিগুণ হবে না।

আরও প্রশ্ন অনুশীলন করতে অ্যাপে যাও

সম্পর্কিত প্রশ্ন