অষ্টম শ্রেণী: পরিবেশ ও বিজ্ঞান, অধ্যায় – বল ও চাপ ব্যাখ্যামূলক প্রশ্ন মান ৩
অধ্যায় 1.1: বল ও চাপ — গাণিতিক ও ব্যাখ্যামূলক প্রশ্ন (মান 3)
1. নিউটনের দ্বিতীয় গতিসূত্রটি লেখো এবং তা থেকে বল পরিমাপের সমীকরণটি ($F=ma$) প্রতিষ্ঠা করো।
সূত্র: কোনো বস্তুর ভরবেগের পরিবর্তনের হার বস্তুটির ওপর প্রযুক্ত বলের সমানুপাতিক এবং বল যেদিকে প্রযুক্ত হয়, ভরবেগের পরিবর্তনও সেদিকেই ঘটে।
সমীকরণ প্রতিষ্ঠা:
ধরি,
বস্তুর ভর = $m$
প্রাথমিক বেগ = $u$
$t$ সময় ধরে $F$ বল প্রয়োগ করায় অন্তিম বেগ হলো = $v$
অতএব, বস্তুর ভরবেগের পরিবর্তন = $mv – mu$
ভরবেগের পরিবর্তনের হার = $\frac{mv – mu}{t} = m \frac{(v-u)}{t}$
আমরা জানি, ত্বরণ $a = \frac{v-u}{t}$। তাই হার = $ma$।
সূত্রানুযায়ী, $F \propto ma$।
একক বলের সংজ্ঞা থেকে আমরা ধ্রুবকের মান 1 ধরলে পাই: $F = ma$।
2. গাণিতিক সমস্যা: 5 kg ভরের একটি বস্তুর ওপর কত বল প্রয়োগ করলে বস্তুটিতে 4 m/s² ত্বরণ সৃষ্টি হবে? বলটির মান ডাইন এককে কত হবে? (2+1)
এখানে,
বস্তুর ভর ($m$) = 5 kg
ত্বরণ ($a$) = 4 m/s²
প্রযুক্ত বল ($F$) = ?
আমরা জানি, $F = m \times a$
বা, $F = 5 \times 4 = 20$ নিউটন (N)।
ডাইন এককে রূপান্তর:
আমরা জানি, 1 N = $10^5$ dyne
অতএব, 20 N = $20 \times 10^5$ dyne।
3. আর্কিমিডিসের নীতিটি লেখো। একটি ফাঁপা প্লাস্টিকের বল জলে ভাসে কিন্তু একটি নিরেট মার্বেল ডুবে যায় কেন? (2+1)
আর্কিমিডিসের নীতি: কোনো বস্তুকে স্থির তরল বা বায়বীয় পদার্থে আংশিক বা সম্পূর্ণ নিমজ্জিত করলে বস্তুটির ওজনের আপাত হ্রাস ঘটে। ওজনের এই হ্রাস বস্তু কর্তৃক অপসারিত তরল বা বায়বীয় পদার্থের ওজনের সমান।
কারণ: ফাঁপা প্লাস্টিকের বলের আয়তন বেশি হওয়ায় এটি তার ওজনের চেয়ে বেশি ওজনের জল অপসারণ করতে পারে (প্লবতা > ওজন), তাই এটি ভাসে। কিন্তু নিরেট মার্বেলের আয়তন কম হওয়ায় এটি তার ওজনের চেয়ে কম জল অপসারণ করে (প্লবতা < ওজন), তাই এটি ডুবে যায়।
4. গাণিতিক সমস্যা: একটি বস্তুর ক্ষেত্রফল 0.5 m²। বস্তুটির ওপর 200 N বল লম্বভাবে প্রযুক্ত হলে কত চাপ সৃষ্টি হবে? যদি ক্ষেত্রফল কমিয়ে অর্ধেক করা হয়, তবে চাপের কী পরিবর্তন হবে? (2+1)
১ম অংশ:
বল ($F$) = 200 N
ক্ষেত্রফল ($A$) = 0.5 m²
চাপ ($P$) = $F / A = 200 / 0.5 = 400$ পাস্কাল (Pa)।
২য় অংশ:
ক্ষেত্রফল অর্ধেক করা হলে অর্থাৎ $A$ কমলে চাপ দ্বিগুণ হবে (যেহেতু বল স্থির)।
সুতরাং, নতুন চাপ হবে $400 \times 2 = 800$ Pa।
5. তরলের চাপের বৈশিষ্ট্যগুলি লেখো। (যে-কোনো ৩টি)
1. গভীরতার সাথে সম্পর্ক: তরলের গভীরতা যত বাড়ে, তরলের চাপও তত বাড়ে ($P \propto h$)।
2. ঘনত্বের সাথে সম্পর্ক: তরলের ঘনত্ব বাড়লে চাপ বাড়ে ($P \propto d$)।
3. সবদিকে ক্রিয়াশীল: স্থির তরলের মধ্যে কোনো বিন্দুতে তরল সবদিকে সমানভাবে চাপ প্রয়োগ করে।
6. গাণিতিক সমস্যা: একটি বস্তুর ভর 300 g এবং আয়তন 100 cm³।
(a) বস্তুটির ঘনত্ব কত?
(b) বস্তুটি কি জলে ভাসবে? (জলের ঘনত্ব 1 g/cm³) (2+1)
(a) ভর ($M$) = 300 g
আয়তন ($V$) = 100 cm³
আমরা জানি, ঘনত্ব ($D$) = $M / V$
$D = 300 / 100 = 3 \text{ g/cm}^3$।
(b) আমরা জানি, বস্তুর ঘনত্ব জলের ঘনত্বের (1 g/cm³) চেয়ে বেশি হলে বস্তুটি ডুবে যায়।
এখানে বস্তুর ঘনত্ব (3 g/cm³) জলের চেয়ে বেশি।
অতএব, বস্তুটি জলে ডুবে যাবে।
7. ঘর্ষণ বলের সুবিধা ও অসুবিধাগুলি লেখো।
সুবিধা:
1. ঘর্ষণ আছে বলেই আমরা মাটিতে হাঁটতে পারি, পিচ্ছিল হলে পড়ে যেতাম।
2. ঘর্ষণের ফলে ব্রেক কষে চলন্ত গাড়ি থামানো সম্ভব হয়।
3. দেশলাই কাঠি জ্বালাতে ঘর্ষণের প্রয়োজন হয়।
অসুবিধা:
1. ঘর্ষণের ফলে যন্ত্রাংশ ক্ষয়প্রাপ্ত হয় বা ক্ষয়ে যায়।
2. ইঞ্জিনের অনেক শক্তি ঘর্ষণ বলকে অতিক্রম করতে গিয়ে তাপ হিসেবে নষ্ট হয়।
8. ব্যারোমিটারের সাহায্যে কীভাবে আবহাওয়ার পূর্বাভাস পাওয়া যায়?
1. ধীরে ধীরে কমা: যদি ব্যারোমিটারের পারদস্তম্ভের উচ্চতা ধীরে ধীরে কমতে থাকে, তবে বুঝতে হবে বাতাসে জলীয় বাষ্প বাড়ছে, অর্থাৎ বৃষ্টির সম্ভাবনা আছে।
2. হঠাৎ কমা: যদি পারদস্তম্ভের উচ্চতা হঠাৎ খুব দ্রুত কমে যায়, তবে বুঝতে হবে নিম্নচাপ সৃষ্টি হয়েছে এবং ঝড় হওয়ার সম্ভাবনা প্রবল।
3. ধীরে ধীরে বাড়া: যদি উচ্চতা ধীরে ধীরে বাড়ে, তবে বুঝতে হবে আবহাওয়া শুষ্ক ও পরিষ্কার থাকবে।
9. গাণিতিক সমস্যা: একটি পুকুরের জলের গভীরতা 5 m। ওই গভীরতায় জলের চাপ নির্ণয় করো। (জলের ঘনত্ব = 1000 kg/m³ এবং g = 9.8 m/s²)
এখানে,
গভীরতা ($h$) = 5 m
ঘনত্ব ($d$) = 1000 kg/m³
অভিকর্ষজ ত্বরণ ($g$) = 9.8 m/s²
আমরা জানি, তরলের চাপ, $P = h \times d \times g$
$P = 5 \times 1000 \times 9.8$
$P = 5000 \times 9.8$
$P = 49000$ পাস্কাল (Pa)।
10. কারণ দর্শাও:
(a) বাঁধের তলদেশ চওড়া করা হয় কেন?
(b) উট বালিতে সহজে হাঁটতে পারে কেন?
(a) বাঁধের তলদেশ: তরলের চাপ গভীরতার সাথে বাড়ে ($P \propto h$)। বাঁধের নিচের দিকে জলের চাপ ওপরের তুলনায় অনেক বেশি থাকে। এই অতিরিক্ত চাপ যাতে বাঁধের দেওয়াল ভেঙে না দেয়, তাই বাঁধের তলদেশ চওড়া ও মজবুত করা হয়।
(b) উটের পা: উটের পায়ের পাতা বেশ চওড়া হয়। আমরা জানি, ক্ষেত্রফল বাড়লে চাপ কমে ($P = F/A$)। পায়ের চওড়া পাতার জন্য উটের শরীরের ওজন বালির ওপর ছড়িয়ে পড়ে এবং চাপ কম সৃষ্টি হয়। ফলে উটের পা বালিতে দেবে যায় না এবং তারা সহজে হাঁটতে পারে।
অধ্যায় 1.1: বল ও চাপ — অতিরিক্ত ব্যাখ্যামূলক প্রশ্ন (সেট-২)
11. বায়ুমণ্ডল যে আমাদের ওপর প্রবল চাপ দেয়, তা একটি পরীক্ষার সাহায্যে প্রমাণ করো। (3)
পরীক্ষা: একটি টিনের ক্যানে কিছুটা জল নিয়ে ফোটানো হলো যাতে ভেতরের বাতাস বাষ্প হয়ে বেরিয়ে যায়। এরপর মুখটি ছিপি দিয়ে শক্ত করে বন্ধ করে ঠান্ডা জল ঢালা হলো।
পর্যবেক্ষণ: দেখা যাবে ক্যানটি দুমড়ে-মুচড়ে গেছে।
সিদ্ধান্ত: ক্যানের ভেতরের জলীয় বাষ্প ঠান্ডা হয়ে জলে পরিণত হওয়ায় ভেতরে শূন্যস্থান সৃষ্টি হয় এবং বায়ুর চাপ কমে যায়। কিন্তু বাইরের বায়ুমণ্ডলীয় চাপ বেশি থাকায় তা ক্যানটিকে সবদিক থেকে চাপ দিয়ে দুমড়ে দেয়। এতে প্রমাণিত হয় বায়ুমণ্ডল চাপ দেয়।
12. স্কুলের ব্যাগের ফিতে বা স্ট্র্যাপ চওড়া করা হয় কেন? (3)
আমরা জানি, চাপ = বল / ক্ষেত্রফল ($P = F/A$)। অর্থাৎ, ক্ষেত্রফল বাড়লে চাপ কমে।
স্কুলের ব্যাগের ফিতে সরু হলে কাঁধের অল্প জায়গায় ব্যাগের সমস্ত ওজন (বল) প্রযুক্ত হতো, ফলে কাঁধে প্রচণ্ড চাপ ও ব্যথা অনুভূত হতো। কিন্তু ফিতে চওড়া করায় ব্যাগের ওজন কাঁধের অনেকটা অংশ জুড়ে ছড়িয়ে পড়ে। ফলে কাঁধের ওপর একক এলাকায় চাপের পরিমাণ কমে যায় এবং ব্যাগটি বহন করতে আরাম লাগে।
13. গাণিতিক সমস্যা: একটি বস্তুর ভর 60 kg। পৃথিবীতে ও চাঁদে বস্তুটির ওজন কত হবে? (পৃথিবীতে g = 9.8 m/s² এবং চাঁদে g পৃথিবীর 1/6 ভাগ) (3)
বস্তুর ভর ($m$) = 60 kg।
পৃথিবীতে ওজন:
$W = m \times g = 60 \times 9.8 = 588$ নিউটন (N)।
চাঁদে ওজন:
যেহেতু চাঁদের অভিকর্ষ পৃথিবীর $\frac{1}{6}$ ভাগ, তাই চাঁদে ওজন হবে পৃথিবীর ওজনের $\frac{1}{6}$ ভাগ।
চাঁদে ওজন = $588 \times \frac{1}{6} = 98$ নিউটন (N)।
14. সাধারণ তুলাযন্ত্র ও স্প্রিং তুলাযন্ত্রের মধ্যে তিনটি পার্থক্য লেখো। (3)
| বিষয় | সাধারণ তুলাযন্ত্র | স্প্রিং তুলাযন্ত্র |
|---|---|---|
| ১. পরিমাপ | বস্তুর ভর মাপা হয়। | বস্তুর ওজন বা ভার মাপা হয়। |
| ২. নীতি | লিভারের নীতির ওপর প্রতিষ্ঠিত। | হুকের সূত্রের (স্প্রিং-এর প্রসারণ) ওপর প্রতিষ্ঠিত। |
| ৩. স্থান পরিবর্তন | জায়গা বদলালে পাঠের পরিবর্তন হয় না (ভর ধ্রুবক)। | জায়গা বদলালে (g-এর মান বদলালে) ওজনের পাঠ বদলায়। |
15. একটি জাহাজ নদী থেকে সাগরে গেলে ভেসে ওঠে কেন? (3)
আমরা জানি, প্লবতা তরলের ঘনত্বের ওপর নির্ভর করে ($P \propto d$)।
সমুদ্রের জলে প্রচুর লবণ মিশে থাকায় সমুদ্রের জলের ঘনত্ব নদীর মিষ্টি জলের চেয়ে বেশি হয়। তাই জাহাজ যখন নদী থেকে সাগরে প্রবেশ করে, তখন বেশি ঘনত্বের জন্য সমুদ্রের জল জাহাজের ওপর বেশি প্লবতা (ঊর্ধ্বমুখী বল) প্রয়োগ করে। এই অতিরিক্ত প্লবতার কারণেই জাহাজটি সাগরের জলে কিছুটা ভেসে ওঠে।
16. ড্রপার (Dropper) বা সিরিঞ্জ কীভাবে কাজ করে? ব্যাখ্যা করো। (3)
ড্রপার বা সিরিঞ্জকে যখন তরলের মধ্যে ডুবিয়ে পেছনের রাবার বাল্ব বা পিস্টনে চাপ দেওয়া হয়, তখন ভেতরের বাতাস বেরিয়ে যায় এবং ভেতরে আংশিক শূন্যস্থান বা নিম্নচাপের সৃষ্টি হয়।
এরপর চাপ ছেড়ে দিলে, বাইরের বায়ুমণ্ডলীয় চাপ তরলের ওপর কাজ করে এবং তরলকে ড্রপারের নলের ভেতরে ঠেলে দেয়, কারণ তরল সর্বদা উচ্চচাপ থেকে নিম্নচাপের দিকে প্রবাহিত হয়।
17. গাণিতিক সমস্যা: 2 মিটার/সেকেন্ড বেগে ধাবমান 20 kg ভরের একটি বস্তুকে থামানোর জন্য কত বল প্রয়োগ করতে হবে, যদি এটি 4 সেকেন্ডের মধ্যে থামে? (3)
ভর ($m$) = 20 kg
প্রাথমিক বেগ ($u$) = 2 m/s
অন্তিম বেগ ($v$) = 0 (যেহেতু থামবে)
সময় ($t$) = 4 s
আমরা জানি, মন্দন বা ত্বরণ ($a$) = $\frac{v – u}{t} = \frac{0 – 2}{4} = -0.5 \text{ m/s}^2$ (মন্দন)।
প্রয়োজনীয় বল ($F$) = $m \times a$
$F = 20 \times 0.5 = 10$ নিউটন।
অতএব, বস্তুটিকে থামাতে 10 নিউটন বল প্রয়োগ করতে হবে।
18. বায়ুশূন্য স্থানে পাখি উড়তে পারে না কেন? (3)
পাখি ওড়ার সময় ডানার সাহায্যে বাতাসে আঘাত করে বা বল প্রয়োগ করে (ক্রিয়া)। নিউটনের তৃতীয় সূত্র অনুযায়ী, বাতাসও পাখির ডানায় সমান ও বিপরীত প্রতিক্রিয়া বল প্রয়োগ করে, যা পাখিকে ভেসে থাকতে ও এগিয়ে যেতে সাহায্য করে।
বায়ুশূন্য স্থানে বাতাস নেই, তাই ডানা ঝাপটালে কোনো প্রতিক্রিয়া বল সৃষ্টি হয় না। ফলে পাখি তার ভারকে ভাসিয়ে রাখতে পারে না এবং উড়তে পারে না।
শেয়ার