পদার্থ বিজ্ঞান প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর অভিকর্ষ বলের প্রভাবে মুক্তভাবে পড়ন্ত কোনো বস্তুর যে ত্বরণ হয়, তাকে অভিকর্ষজ ত্বরণ বা মাধ্যাকর্ষণজনিত ত্বরণ বলে। পৃথিবীপৃষ্ঠে এর মান প্রায় $9.8\ \mathrm{m/s^2}$।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর পৃথিবীর প্রতিটি বিন্দুই কোনো বস্তুকে নিজের দিকে আকর্ষণ করে। সুষম গোলাকার বস্তুর ক্ষেত্রে এই সবগুলো আকর্ষণ একত্র করলে মনে হয় যেন পৃথিবীর সমস্ত ভর তার কেন্দ্রবিন্দুতে জমা আছে। তাই বস্তুটির ওপর কার্যকর বল হিসাব করার সময় $F = G\frac{mM}{R^2}$ সূত্রে $R$ হিসেবে বস্তু থেকে পৃথিবীর কেন্দ্র পর্যন্ত দূরত্ব ধরা হয়, পৃষ্ঠ থেকে নয়।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর দেওয়া আছে, পৃথিবীর ব্যাসার্ধ, $R = 6370\ \mathrm{km}$; স্টেশনের উচ্চতা, $r = 320\ \mathrm{km}$; পৃথিবীপৃষ্ঠে $g = 9.8\ \mathrm{m/s^2}$।
   স্টেশনে অভিকর্ষজ ত্বরণ $g'$ হলে,
   $g' = \frac{GM}{(R+r)^2} = \frac{g}{(1 + r/R)^2}$
   এখানে $1 + \frac{r}{R} = 1 + \frac{320}{6370} = 1.0502$
   অতএব, $g' = \frac{9.8}{(1.0502)^2} = \frac{9.8}{1.1030} \approx 8.89\ \mathrm{m/s^2}$
   সুতরাং স্টেশনে অভিকর্ষজ ত্বরণের মান প্রায় $8.89\ \mathrm{m/s^2}$।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর নুসরাতের ধারণা সঠিক নয়। উচ্চতা বাড়লে অভিকর্ষজ ত্বরণ কমে, কিন্তু শূন্য হয় না। গ অংশ অনুযায়ী স্টেশনে $g' = 8.89\ \mathrm{m/s^2}$, যা শূন্য নয়।
   স্টেশনে মি. ক্যারোলের ওপর পৃথিবীর আকর্ষণ বল,
   $F' = mg' = 60 \times 8.89 \approx 533\ \mathrm{N}$
   পৃথিবীপৃষ্ঠে একই ব্যক্তির ওজন, $W = mg = 60 \times 9.8 = 588\ \mathrm{N}$
   অর্থাৎ স্টেশনেও আকর্ষণ বল ভূপৃষ্ঠের ওজনের প্রায় $\frac{533}{588} \times 100\% \approx 90.7\%$, যা অনেক বেশি।
   ভেসে থাকার কারণ: মহাকাশ স্টেশন এবং মি. ক্যারোল উভয়েই একই ত্বরণ $g'$ নিয়ে পৃথিবীর দিকে মুক্তভাবে পড়ছেন। তাই স্টেশনের মেঝে তাঁর ওপর কোনো প্রতিক্রিয়া বল প্রয়োগ করে না এবং তিনি কোনো ওজন অনুভব করেন না। একেই ওজনহীনতা বলে। তাই আকর্ষণ বল থাকা সত্ত্বেও তিনি ভেসে থাকেন, অভিকর্ষ শূন্য হওয়ার কারণে নয়।