পদার্থ বিজ্ঞান • বল

পদার্থ বিজ্ঞান প্রশ্ন

বর্ষাকালে একটি শহরের পিচঢালা রাস্তায় পানি জমে আছে। 2000 kg ভরের একটি মালবাহী ট্রাক ঐ রাস্তায় 10 m/s বেগে চলছিল। ড্রাইভার রফিক সাহেব হঠাৎ ব্রেক করলেন। ট্রাকের টায়ারের খাঁজ ক্ষয়ে প্রায় মসৃণ হয়ে গেছে। শুকনো পিচঢালা রাস্তায় এই টায়ারের গতি ঘর্ষণ সহগ 0.5 এবং পানি জমা রাস্তায় তা কমে 0.2 হয়। ধরো, ব্রেক চাপার পর কেবল ঘর্ষণ বলই ট্রাকটিকে থামায়। [g=9.8 m/s2g = 9.8\ \mathrm{m/s^2}]

  1. ক)

    লুব্রিকেন্ট কী?

    (1)
  2. খ)

    গাড়ির টায়ারে খাঁজ কাটা হয় কেন? ব্যাখ্যা করো।

    (2)
  3. গ)

    শুকনো রাস্তায় ব্রেক করলে ট্রাকটি কত দূরত্ব গিয়ে থামবে?

    (3)
  4. ঘ)

    পানি জমা রাস্তায় একই বেগে ব্রেক করলে ট্রাকটির থামার দূরত্ব কীভাবে পরিবর্তিত হবে? গাণিতিক বিশ্লেষণ করে দুর্ঘটনা এড়ানোর জন্য রফিক সাহেবের জন্য দুটি পরামর্শ দাও।

    (4)

উত্তর ও ব্যাখ্যা

  1. ক)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর যেসব তেল, মবিল বা গ্রিজজাতীয় পদার্থ ঘর্ষণরত দুটি তলের মাঝখানে দিলে ঘর্ষণ অনেক কমে যায়, সেগুলোকে পিচ্ছিলকারী পদার্থ বা লুব্রিকেন্ট বলে।

  2. খ)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর গাড়ি রাস্তার ওপর দিয়ে চলতে পারে টায়ার ও রাস্তার মধ্যকার ঘর্ষণের কারণে। টায়ারে খাঁজ কাটা থাকলে সেটি রাস্তার তলকে ভালোভাবে আঁকড়ে ধরতে পারে, ফলে ঘর্ষণ বেড়ে যায়। পানি বা কাদা থাকলে তা খাঁজে ঢুকে গিয়ে টায়ার ও রাস্তার সরাসরি সংস্পর্শ বজায় রাখে। এতে চাকা পিছলে যায় না এবং ব্রেক করলে গাড়ি দ্রুত থামে। খাঁজ ক্ষয়ে মসৃণ হলে ঘর্ষণ কমে যায় এবং ব্রেক করার পরও গাড়ি পিছলে এগিয়ে যেতে পারে।

  3. গ)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর ঘর্ষণ বল, f=μN=μmgf = \mu N = \mu mg
    মন্দন, a=fm=μg=0.5×9.8=4.9 m/s2a = \frac{f}{m} = \mu g = 0.5 \times 9.8 = 4.9\ \mathrm{m/s^2}
    আদিবেগ u=10 m/su = 10\ \mathrm{m/s}, শেষবেগ v=0v = 0
    v2=u2−2asv^2 = u^2 - 2as
    বা, 0=100−2×4.9×s0 = 100 - 2 \times 4.9 \times s
    বা, s=1009.8≈10.2 ms = \frac{100}{9.8} \approx 10.2\ \mathrm{m}
    অতএব, শুকনো রাস্তায় ট্রাকটি প্রায় 10.2 m10.2\ \mathrm{m} গিয়ে থামবে।

  4. ঘ)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর পানি জমা রাস্তায় μ=0.2\mu = 0.2
    মন্দন, a′=μg=0.2×9.8=1.96 m/s2a' = \mu g = 0.2 \times 9.8 = 1.96\ \mathrm{m/s^2}
    0=102−2×1.96×s′0 = 10^2 - 2 \times 1.96 \times s'
    বা, s′=1003.92≈25.5 ms' = \frac{100}{3.92} \approx 25.5\ \mathrm{m}
    শুকনো রাস্তায় থামার দূরত্ব ছিল 10.2 m10.2\ \mathrm{m}। অর্থাৎ পানি জমা রাস্তায় থামার দূরত্ব প্রায় 25.510.2=2.5\frac{25.5}{10.2} = 2.5 গুণ বেড়ে গেছে।
    কারণ: পানির স্তর টায়ার ও রাস্তার মধ্যে ঘর্ষণ কমিয়ে দেয়। ঘর্ষণ সহগ কমলে মন্দন কমে যায়, ফলে ট্রাক বেশি দূরত্ব পর্যন্ত পিছলে যায়। এতে সামনে অন্য যানবাহন থাকলে সংঘর্ষের ঝুঁকি অনেক বাড়ে।
    পরামর্শ:
    ১. পুরনো ক্ষয়ে যাওয়া টায়ার বদলে খাঁজযুক্ত টায়ার লাগাতে হবে, যাতে ঘর্ষণ বাড়ে।
    ২. বৃষ্টিতে বা পানি জমা রাস্তায় ট্রাকের গতি কমিয়ে চালাতে হবে এবং সামনের গাড়ির সাথে নিরাপদ দূরত্ব রাখতে হবে। কারণ থামার দূরত্ব বেগের বর্গের সমানুপাতিক (s=v22μgs = \frac{v^2}{2\mu g}), তাই গতি কমালে থামার দূরত্ব দ্রুত কমে।

আরও প্রশ্ন অনুশীলন করতে অ্যাপে যাও