বলবিদ্যা — জড়তা, বল, ভরবেগ, সংঘর্ষ, স্থিতিস্থাপকতা

"উত্তর: ক
◈ সঠিক উত্তর: বিজ্ঞানী
✦ বিস্তারিত ব্যাখ্যা:
❖ স্যার আইজ্যাক নিউটন (Sir Isaac Newton) ছিলেন একজন ইংরেজ বিজ্ঞানী, গণিতবিদ, পদার্থবিদ, জ্যোতির্বিদ ও natural philosopher। আধুনিক বিজ্ঞানের ইতিহাসে তাঁর সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ অবদানগুলোর মধ্যে রয়েছে তিনটি গতিসূত্র, সর্বজনীন মহাকর্ষ সূত্র, আলোকবিজ্ঞান এবং ক্যালকুলাসের বিকাশে মৌলিক অবদান। Cambridge-এর নথি অনুযায়ী তিনি ১৬৬১ সালে Trinity College-এ ভর্তি হন এবং ১৬৬৯ সালে Cambridge-এর Lucasian Professor of Mathematics হন।
❖ বংশ ও পারিবারিক পরিচয়: তাঁর পিতার নামও Isaac Newton; তিনি একজন কৃষিজমির মালিক ছিলেন এবং নিউটনের জন্মের আগেই মারা যান। তাঁর মা ছিলেন Hannah Ayscough। নিউটন ইংল্যান্ডের Lincolnshire-এর Woolsthorpe-এ জন্মগ্রহণ করেন। পুরোনো Julian calendar অনুযায়ী তাঁর জন্ম ২৫ ডিসেম্বর ১৬৪২, আর বর্তমান Gregorian calendar-এ তা ৪ জানুয়ারি ১৬৪৩।
➤ Principia Mathematica: ১৬৮৭ সালে প্রকাশিত।
➤ Opticks: ১৭০৪ সালে প্রকাশিত।
➤ Royal Society-এর President: ১৭০৩ সাল থেকে মৃত্যুর আগ পর্যন্ত দায়িত্ব পালন করেন। Cambridge University Library তাঁর জীবনকাল ১৬৪২–১৭২৭ হিসেবে উল্লেখ করে।
◉ অন্য অপশনগুলোর বিশ্লেষণ:
❖ ক. বিজ্ঞানী ⇒ সঠিক। নিউটন পদার্থবিজ্ঞান, গণিত, জ্যোতির্বিজ্ঞান ও আলোকবিজ্ঞানে যুগান্তকারী কাজ করেন।
❖ খ. দার্শনিক ⇒ নিউটনকে তাঁর যুগে natural philosopher-ও বলা হতো; তবে প্রশ্নে পরীক্ষাভিত্তিক শ্রেণিবিন্যাসে বিজ্ঞানী সবচেয়ে উপযুক্ত উত্তর।
❖ গ. পর্যটক ⇒ নিউটনের প্রধান পরিচয় পর্যটক নয়।
❖ ঘ. চিকিৎসক ⇒ তিনি চিকিৎসাবিদ্যায় পেশাগতভাবে যুক্ত ছিলেন না।"

উত্তর: গ
◈ সঠিক উত্তর: যুক্তরাজ্য
✦ বিস্তারিত ব্যাখ্যা:
❖ নিউটন ছিলেন ইংরেজ (English) বিজ্ঞানী। তিনি Woolsthorpe, Lincolnshire, England-এ জন্মগ্রহণ করেন। Science Museum Group-ও তাঁর nationality English হিসেবে উল্লেখ করেছে।
❖ ঐতিহাসিকভাবে একটি সূক্ষ্ম বিষয় মনে রাখা প্রয়োজন—নিউটনের জন্ম ১৬৪২ সালে, অর্থাৎ Kingdom of Great Britain গঠনের আগের সময়। ১৭০৭ সালের Acts of Union-এর আগে England ও Scotland পৃথক রাজ্য ছিল।
➤ তাই ঐতিহাসিকভাবে অধিক নির্ভুল পরিচয়: ইংল্যান্ডের অধিবাসী/ইংরেজ।
➤ কিন্তু প্রদত্ত অপশনে England নেই; আধুনিক রাষ্ট্রীয় পরিচয়ের ভিত্তিতে যুক্তরাজ্য সঠিক পরীক্ষাভিত্তিক উত্তর।
◉ অন্য অপশনগুলোর বিশ্লেষণ:
❖ ক. জার্মানি ⇒ আইনস্টাইনের জন্ম জার্মানিতে; নিউটনের নয়।
❖ খ. ফ্রান্স ⇒ René Descartes, Blaise Pascal প্রমুখ ফরাসি চিন্তাবিদ-বিজ্ঞানীর দেশ।
❖ গ. যুক্তরাজ্য ⇒ প্রদত্ত অপশনে সঠিক।
❖ ঘ. যুক্তরাষ্ট্র ⇒ নিউটনের জীবনকালেই বর্তমান United States রাষ্ট্র প্রতিষ্ঠিত হয়নি।

উত্তর: ক
◈ সঠিক উত্তর: নিউটন
✦ বিস্তারিত ব্যাখ্যা:
❖ নিউটন আলোকবিজ্ঞান, গতি ও মহাকর্ষ—তিন ক্ষেত্রেই গুরুত্বপূর্ণ অবদান রাখেন। Prism-এর মাধ্যমে তিনি দেখান যে সাদা আলো বিভিন্ন বর্ণের আলোর সমন্বয়ে গঠিত; তাঁর আলোকবিষয়ক গবেষণা ১৬৭২ সালে প্রকাশিত হয় এবং পরে Opticks (1704) গ্রন্থে বিস্তৃতভাবে উপস্থাপিত হয়।
❖ তাঁর তিনটি গতিসূত্র এবং universal gravitation classical mechanics-এর ভিত্তি গড়ে তোলে।
✦ মূল ব্যাখ্যার তথ্য-সংশোধনী:
❖ “মহাকাশ সূত্র” ⇒ পদার্থবিজ্ঞানে “মহাকাশ সূত্র” নামে নিউটনের কোনো স্বীকৃত সূত্র নেই। ছবির প্রশ্নে এটি সম্ভবত মুদ্রণজনিত ভুল; এখানে “মহাকর্ষ সূত্র” বোঝানো হয়েছে।
❖ অধিক যথার্থ প্রশ্ন হবে: “আলো, গতি ও মহাকর্ষ-সংক্রান্ত গুরুত্বপূর্ণ সূত্র ও তত্ত্বের জন্য বিখ্যাত বিজ্ঞানী কে?”
◉ অন্য অপশনগুলোর বিশ্লেষণ:
❖ ক. নিউটন ⇒ সঠিক।
❖ খ. আর্কিমিডিস ⇒ buoyancy বা প্লবতা নীতি, lever প্রভৃতি বিষয়ে বিখ্যাত।
❖ গ. ডারউইন ⇒ প্রাকৃতিক নির্বাচনভিত্তিক বিবর্তন তত্ত্বের প্রধান প্রবক্তা।
❖ ঘ. আইনস্টাইন ⇒ আপেক্ষিকতা ও photoelectric effect-এর ব্যাখ্যার জন্য বিখ্যাত; নিউটনের গতিসূত্রের আবিষ্কারক নন।

উত্তর: খ
ব্যাখ্যা: ১৬৮৭ সালে স্যার আইজ্যাক নিউটন তার ন্যাচারালিস ফিলোসোফিয়া প্রিন্সিপিয়া ম্যাথেমেটিকা গ্রন্থে বস্তুর ভর, গতি ও বলের মধ্যে সম্পর্ক স্থাপন করে তিনটি সূত্র প্রকাশ করেন। এটিই নিউটনের গতিসূত্র নামে পরিচিত।
প্রথম সূত্র: বাহ্যিক বল প্রয়োগে বস্তুর অবস্থার পরিবর্তন করতে বাধ্য না করলে স্থির বস্তু চিরকাল স্থিরই থাকবে এবং গতিশীল বস্তু সমবেগে অর্থাৎ সমদ্রুতিতে সরলপথে চলতে থাকবে। প্রথম সূত্র থেকে বল ও জড়তার ধারণা পাওয়া যায়।
দ্বিতীয় সূত্র: বস্তুর ভরবেগের পরিবর্তনের হার তার উপর প্রযুক্ত বলের সমানুপাতিক এবং বল যেদিকে ক্রিয়া করে বস্তুর ভরবেগের পরিবর্তনও সেদিকে ঘটে। দ্বিতীয় সূত্র থেকে বলের পরিমাপ ও ভরবেগের ধারণা পাওয়া যায়।
তৃতীয় সূত্র: প্রত্যেক ক্রিয়ারই একটা সমান ও বিপরীত প্রতিক্রিয়া আছে। তৃতীয় সূত্র থেকে ভরবেগের সংরক্ষণশীলতার নীতি সম্পর্কে ধারণা পাওয়া যায়।
◈ সঠিক উত্তর: ৩টি
✦ অতিরিক্ত বিস্তারিত ব্যাখ্যা:
❖ নিউটনের তিনটি গতিসূত্র ১৬৮৭ সালের Principia-তে প্রকাশিত হয়।
➤ প্রথম সূত্র—জড়তার সূত্র: নিট বাহ্যিক বল শূন্য হলে কোনো স্থির বস্তু স্থির থাকবে এবং গতিশীল বস্তু সমবেগে সরলরেখায় চলবে।
➤ দ্বিতীয় সূত্র: আধুনিক সাধারণ রূপ
Fₙₑₜ = dp/dt।
ভর অপরিবর্তিত হলে, F = ma।
➤ তৃতীয় সূত্র: দুটি বস্তু পরস্পরের ওপর সমান মানের কিন্তু বিপরীতমুখী বল প্রয়োগ করে।
✦ মূল ব্যাখ্যার তথ্য-সংশোধনী:
❖ “সমবেগে অর্থাৎ সমদ্রুতিতে” ⇒ ‘সমবেগ’ ও ‘সমদ্রুতি’ সম্পূর্ণ সমার্থক নয়। বেগ vector; এতে মান ও দিক উভয় আছে। প্রথম সূত্রে সঠিক বক্তব্য হলো সমবেগে সরলরেখায় চলবে।
❖ তৃতীয় সূত্র থেকে ভরবেগ সংরক্ষণ বোঝানো যায়; তবে momentum conservation প্রযোজ্য হয় যখন নির্বাচিত system-এর ওপর net external impulse নেই।
◉ অন্য অপশনগুলোর বিশ্লেষণ:
❖ ক. ২টি ⇒ ভুল।
❖ খ. ৩টি ⇒ সঠিক।
❖ গ. ৪টি ⇒ Newton-এর classical laws of motion তিনটি; universal gravitation আলাদা সূত্র।
❖ ঘ. ১টি ⇒ ভুল।
নিউটনের গতিসূত্রের প্রয়োগ

উত্তর: খ
◈ সঠিক উত্তর: নিউটনের দ্বিতীয় সূত্র
✦ বিস্তারিত ব্যাখ্যা:
❖ Newton-এর দ্বিতীয় সূত্রের সাধারণ রূপ—
Fₙₑₜ = dp/dt
অর্থাৎ কোনো বস্তুর ভরবেগ যে হারে পরিবর্তিত হয়, net force তার সঙ্গে সম্পর্কিত।
❖ ভর অপরিবর্তিত হলে—
F = ma
এখান থেকে বলের পরিমাণ সরাসরি নির্ণয় করা যায়।
➤ SI একক: newton (N)
➤ ১ N = ১ kg·m·s⁻²।
◉ অন্য অপশনগুলোর বিশ্লেষণ:
❖ ক. ১ম সূত্র ⇒ জড়তা ও net force-এর অনুপস্থিতিতে গতির অবস্থা বোঝায়; বলের পরিমাণ সরাসরি দেয় না।
❖ খ. ২য় সূত্র ⇒ সঠিক।
❖ গ. ৩য় সূত্র ⇒ action-reaction pair বোঝায়।
❖ ঘ. কোনোটিই নয় ⇒ ভুল।

উত্তর: গ
◈ সঠিক উত্তর: নিউটন
✦ বিস্তারিত ব্যাখ্যা:
❖ এটি নিউটনের তৃতীয় গতিসূত্রের প্রচলিত ইংরেজি রূপ।
❖ একটি বস্তু A যদি B-এর ওপর FABF_{AB} বল প্রয়োগ করে, তবে B একই সময়ে A-এর ওপর সমান মানের বিপরীতমুখী FBAF_{BA} বল প্রয়োগ করে।
F_AB = −F_BA
❖ গুরুত্বপূর্ণ বিষয়—action ও reaction একই বস্তুর ওপর কাজ করে না; ভিন্ন দুটি বস্তুর ওপর কাজ করে। তাই তারা সাধারণভাবে পরস্পরকে বাতিল করে দেয় না।
❖ Rocket propulsion-ও এই নীতির একটি গুরুত্বপূর্ণ প্রয়োগ। NASA-ও rocket thrust-কে Newton-এর third law-এর মাধ্যমে ব্যাখ্যা করে।
◉ অন্য অপশনগুলোর বিশ্লেষণ:
❖ ক. কোপার্নিকাস ⇒ heliocentric model-এর সঙ্গে যুক্ত।
❖ খ. আইনস্টাইন ⇒ relativity।
❖ গ. নিউটন ⇒ সঠিক।
❖ ঘ. আর্কিমিডিস ⇒ buoyancy ও lever principle।

উত্তর: গ
◈ সঠিক উত্তর: ভরবেগের নিত্যতা সূত্র (Law of Conservation of Momentum)।
❖ বিস্তারিত ব্যাখ্যাঃ
✦ ভরবেগের নিত্যতা সূত্র: কোনো বিচ্ছিন্ন সিস্টেমের ওপর বাহ্যিক লব্ধি বল ক্রিয়া না করলে সিস্টেমের মোট ভরবেগ অপরিবর্তিত থাকে। অর্থাৎ, মোট প্রাথমিক ভরবেগ = মোট চূড়ান্ত ভরবেগ।
✦ ভরবেগ (Momentum): কোনো বস্তুর ভর ও বেগের গুণফলকে ভরবেগ বলে।
➤ সূত্র: p = mv
এখানে, p = ভরবেগ, m = বস্তুর ভর এবং v = বস্তুর বেগ।
✦ জেট বিমানের কার্যপ্রণালি: জেট ইঞ্জিন বায়ু গ্রহণ করে জ্বালানির সঙ্গে দহন ঘটায় এবং উচ্চবেগে উত্তপ্ত গ্যাস পেছনের দিকে নির্গত করে। ফলে ভরবেগ সংরক্ষণের নীতি অনুযায়ী বিমান সামনের দিকে ধাক্কা বা থ্রাস্ট (Thrust) লাভ করে।
✦ নিউটনের তৃতীয় গতিসূত্র: প্রত্যেক ক্রিয়ার সমান ও বিপরীত প্রতিক্রিয়া রয়েছে। জেট ইঞ্জিন থেকে গ্যাস পেছনের দিকে নির্গত হওয়া ক্রিয়া এবং বিমানের সামনের দিকে ধাক্কা লাভ করা প্রতিক্রিয়া।
✦ গুরুত্বপূর্ণ সম্পর্ক: জেট বিমানের প্রপালশন বা সম্মুখমুখী চালিকাশক্তিকে ভরবেগের নিত্যতা সূত্র এবং নিউটনের তৃতীয় গতিসূত্র—উভয় দিয়েই ব্যাখ্যা করা যায়।
❖ অন্যান্য অপশন বিশ্লেষণঃ
✦ ক. অভিকর্ষ সূত্র: ভুল। অভিকর্ষ সূত্র দুটি ভরবিশিষ্ট বস্তুর মধ্যকার মহাকর্ষীয় আকর্ষণ ব্যাখ্যা করে। এটি জেট ইঞ্জিনের চালিকাশক্তি সৃষ্টির মূলনীতি নয়।
✦ খ. নিউটনের গতিসূত্র: বৈজ্ঞানিকভাবে প্রাসঙ্গিক। বিশেষত নিউটনের তৃতীয় গতিসূত্র অনুযায়ী জেট ইঞ্জিন কাজ করে। তবে এই প্রশ্নের প্রচলিত উত্তর হিসেবে ভরবেগের নিত্যতা সূত্রকে নির্বাচন করা হয়।
✦ গ. ভরবেগের নিত্যতা সূত্র: পরীক্ষার প্রত্যাশিত সঠিক উত্তর। গ্যাস পেছনের দিকে নির্গত হওয়ায় বিমান সামনের দিকে ভরবেগ অর্জন করে।
✦ ঘ. ফ্যারাডের সূত্র: ভুল। ফ্যারাডের তড়িৎচুম্বকীয় আবেশ সূত্র চৌম্বক ফ্লাক্স পরিবর্তনের ফলে তড়িচ্চালক বল সৃষ্টি ব্যাখ্যা করে।
বিশেষ দ্রষ্টব্য: NASA-এর ব্যাখ্যা অনুযায়ী জেট ইঞ্জিনের থ্রাস্ট নিউটনের তৃতীয় গতিসূত্র দিয়েও ব্যাখ্যা করা হয়। তাই খ ও গ—উভয় বিকল্পের বৈজ্ঞানিক ভিত্তি রয়েছে।
◈পরীক্ষার জন্য মনে রাখুন: জেট বিমান ও রকেটের গতির ক্ষেত্রে ভরবেগের নিত্যতা সূত্র এবং নিউটনের তৃতীয় গতিসূত্র গুরুত্বপূর্ণ। এই প্রশ্নের প্রচলিত পরীক্ষাভিত্তিক উত্তর গ. ভরবেগের নিত্যতা সূত্র।

উত্তর: খ
◈ সঠিক উত্তর: গতি জড়তা
✦ বিস্তারিত ব্যাখ্যা:
❖ চলন্ত বাস ও যাত্রী একই বেগে সামনে চলছিল। ব্রেক করলে বাসের নিচের অংশ দ্রুত ধীর হয়ে যায়, কিন্তু যাত্রীর শরীর তার পূর্বের গতির অবস্থা বজায় রাখতে চায়।
❖ এই ধর্মকে গতি জড়তা (inertia of motion) বলে।
❖ Newton-এর প্রথম সূত্র অনুযায়ী net external force না থাকলে moving object তার uniform motion বজায় রাখতে চায়।
➤ বাস হঠাৎ চলতে শুরু করলে যাত্রী পিছনের দিকে হেলে পড়েন ⇒ স্থিতি জড়তা।
➤ চলন্ত বাস হঠাৎ থামলে যাত্রী সামনে ঝুঁকেন ⇒ গতি জড়তা।
◉ অন্য অপশনগুলোর বিশ্লেষণ:
❖ ক. স্থিতি জড়তা ⇒ স্থির অবস্থা বজায় রাখার প্রবণতা; বাস শুরু করার ঘটনায় বেশি প্রাসঙ্গিক।
❖ খ. গতি জড়তা ⇒ সঠিক।
❖ গ. যাত্রীর ভারসাম্যহীনতা ⇒ ফল হতে পারে, মৌলিক কারণ নয়।
❖ ঘ. প্রতিক্রিয়া বল ⇒ ঘটনাটির প্রধান ব্যাখ্যা নয়।

উত্তর: খ
ব্যাখ্যা: যা স্থির বস্তুর উপর ক্রিয়া করে তাকে গতিশীল করে বা করার চেষ্টা করে অথবা যা গতিশীল বস্তুর উপর ক্রিয়া করে তার গতির পরিবর্তন করে বা করার চেষ্টা করে তাকে বল বলে। এস.আই পদ্ধতিতে বলের একক নিউটন এবং সিজিএস পদ্ধতিতে বলের একক ডাইন। বলের মাত্রা MLT⁻²। বলের সূত্র হলো F = ma। বল দুই প্রকার। যথা- মৌলিক বল ও যৌগিক বল। যে সকল বলসমূহ দুই বা ততোধিক মৌলিক বল থেকে উৎপন্ন হয় সে সকল বলই হলো যৌগিক বল। যৌগিক বল দুই প্রকার। যথা- স্পর্শ ও অস্পর্শ বল। স্পর্শ বল তিন প্রকার। যথা- ঘর্ষণ বল, টান বল ও সংঘর্ষ বল। যে বল দুটি চলমান বস্তুর গতিকে বাধা প্রদান করে তাকে ঘর্ষণ বল বলে।
◈ সঠিক উত্তর: নিউটন (N)
✦ অতিরিক্ত বিস্তারিত ব্যাখ্যা:
❖ SI-তে force-এর coherent derived unit হলো newton (N)।
1 N = 1 kg·m·s⁻²।
❖ Newton-এর দ্বিতীয় সূত্র:
F = ma
তাই dimensional formula:
[F] = MLT⁻²
➤ CGS unit: dyne।
➤ 1 N = 10⁵ dyne।
✦ মূল ব্যাখ্যার তথ্য-সংশোধনী:
❖ “বল দুই প্রকার—মৌলিক ও যৌগিক” ⇒ এটি একটি বিশেষ পাঠ্যবইভিত্তিক শ্রেণিবিন্যাস; আধুনিক physics-এ fundamental interactions সাধারণত gravitational, electromagnetic, strong nuclear এবং weak nuclear—এই চারটিকে মৌলিক interaction বলা হয়।
❖ “যৌগিক বল দুই প্রকার—স্পর্শ ও অস্পর্শ” ⇒ contact ও non-contact force হলো force classification-এর আরেক পদ্ধতি; একে ‘যৌগিক বলের’ সর্বজনস্বীকৃত দ্বিবিভাজন বলা যথার্থ নয়।
❖ ঘর্ষণ বল ⇒ আরও নির্ভুলভাবে বলা যায়, এটি সংস্পর্শে থাকা দুই পৃষ্ঠের relative motion বা relative motion-এর প্রবণতার বিরোধিতা করে।
◉ অন্য অপশনগুলোর বিশ্লেষণ:
❖ ক. ক্যালরি ⇒ শক্তি/তাপের অ-SI একক।
❖ খ. নিউটন ⇒ সঠিক।
❖ গ. অ্যাম্পিয়ার ⇒ তড়িৎ প্রবাহের SI base unit।
❖ ঘ. মাইকেলন ⇒ বলের স্বীকৃত SI একক নয়।

উত্তর: গ
◈ সঠিক উত্তর: ১০⁵ ডাইন
✦ বিস্তারিত ব্যাখ্যা:
❖ SI-তে:
1 N = 1 kg·m/s²
CGS-এ:
১ kg = ১০³ g
১ m = ১০² cm
অতএব,
1 N = 10³ × 10² g·cm/s²
= 10⁵ dyne
NIST অনুযায়ী 1 dyne = 10⁻⁵ N; তাই উল্টোভাবে 1 N = 10⁵ dyne।
◉ অন্য অপশনগুলোর বিশ্লেষণ:
❖ ক. ১০³ ⇒ কম।
❖ খ. ১০⁴ ⇒ কম।
❖ গ. ১০⁵ ⇒ সঠিক।
❖ ঘ. ১০⁶ ⇒ দশগুণ বেশি।