পদার্থ বিজ্ঞান প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর শব্দ একটি যান্ত্রিক ও অনুদৈর্ঘ্য তরঙ্গ।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর শব্দের বেগ বাতাসের ঘনত্বের বর্গমূলের ব্যস্তানুপাতিক। বাতাসে জলীয়বাষ্প থাকলে বাতাসের ঘনত্ব কমে যায়, কারণ জলীয়বাষ্পের অণু শুষ্ক বাতাসের অণুর তুলনায় হালকা। ঘনত্ব কমে যাওয়ায় শব্দের বেগ বেড়ে যায়। এজন্য আর্দ্র বাতাসে শব্দ শুষ্ক বাতাসের চেয়ে দ্রুত চলে।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর আমরা জানি, বায়ুতে শব্দের বেগ পরম তাপমাত্রার বর্গমূলের সমানুপাতিক, অর্থাৎ $v \propto \sqrt{T}$।
   এখানে, $T_1 = 273 + 15 = 288\text{ K}$, $v_1 = 340\text{ m/s}$
   $T_2 = 273 + 35 = 308\text{ K}$, $v_2 = ?$
   তাহলে, $\frac{v_2}{v_1} = \sqrt{\frac{T_2}{T_1}}$
   বা, $v_2 = 340 \times \sqrt{\frac{308}{288}} = 340 \times 1.0341 \approx 351.6\text{ m/s}$।
   অতএব, বিকেলে বায়ুতে শব্দের বেগ প্রায় $351.6\text{ m/s}$।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর লোহা কঠিন মাধ্যম, যার স্থিতিস্থাপকতা বায়ুর চেয়ে অনেক বেশি; তাই লোহায় শব্দের বেগ বায়ুর চেয়ে বেশি। দুই মাধ্যমে শব্দের বেগ ভিন্ন হওয়ায় একই আঘাতের শব্দ ভিন্ন সময়ে পৌঁছায়।
   লোহার মধ্য দিয়ে সময়, $t_1 = \frac{s}{v_{\text{লোহা}}} = \frac{1700}{5130} \approx 0.331\text{ s}$।
   বিকেলে বায়ুর মধ্য দিয়ে সময় ($v_2 = 351.6\text{ m/s}$), $t_2 = \frac{1700}{351.6} \approx 4.835\text{ s}$।
   সময়ের ব্যবধান, $\Delta t = t_2 - t_1 = 4.835 - 0.331 \approx 4.504\text{ s}$।
   যেহেতু $t_1 < t_2$, লোহার মধ্য দিয়ে আসা শব্দ আগে পৌঁছাবে। ব্যবধান $4.5\text{ s}$, যা $0.1\text{ s}$ অপেক্ষা অনেক বেশি; তাই রাহাতের কান দুটি শব্দকে আলাদা আলাদাভাবে শুনতে পেয়েছে।
   সিদ্ধান্ত: প্রথমে লোহার মধ্য দিয়ে শব্দ আসে এবং প্রায় $4.5\text{ s}$ পরে বাতাসের মধ্য দিয়ে শব্দ আসে।