পদার্থ বিজ্ঞান প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর দুটি বস্তু একে অন্যের সাপেক্ষে স্থির থাকা অবস্থায় যে ঘর্ষণ বল ক্রিয়া করে, তাকে স্থিতি ঘর্ষণ বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর কোনো তলকে অণুবীক্ষণ যন্ত্রে দেখলে এবড়োখেবড়ো ও খাঁজযুক্ত দেখা যায়। এই খাঁজগুলো একে অন্যের সাথে আটকে গিয়ে গতিকে বাধা দেয় এবং ঘর্ষণ বল তৈরি করে। বস্তুর ওপর অতিরিক্ত ওজন চাপালে তল দুটি আরও জোরে একে অপরের ওপর চেপে বসে। তখন এবড়োখেবড়ো অংশগুলো আরও বেশি স্পর্শ করে এবং একটির খাঁজ অন্যটির আরও গভীরে ঢুকে যায়। ফলে ঘর্ষণ বল বেড়ে যায়।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর বাক্সটি $\theta = 30^\circ$ কোণে গড়াতে শুরু করে। তাই স্থিতি ঘর্ষণ সহগ,
   $\mu_s = \tan\theta = \tan 30^\circ = 0.577$
   অনুভূমিক মেঝেতে অভিলম্ব বল, $N = mg = 5 \times 9.8 = 49\ \mathrm{N}$
   সর্বোচ্চ স্থিতি ঘর্ষণ বল, $f_s = \mu_s N = 0.577 \times 49 \approx 28.3\ \mathrm{N}$
   অতএব, স্থিতি ঘর্ষণ সহগ $0.577$ এবং সর্বোচ্চ স্থিতি ঘর্ষণ বল প্রায় $28.3\ \mathrm{N}$।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর সর্বোচ্চ স্থিতি ঘর্ষণ বল, $f_s = 28.3\ \mathrm{N}$ (গ অংশ থেকে)।
   গতি ঘর্ষণ বল, $f_k = \mu_k N = 0.4 \times 49 = 19.6\ \mathrm{N}$
   (১) 25 N বল প্রয়োগে: প্রযুক্ত বল $25\ \mathrm{N} < f_s = 28.3\ \mathrm{N}$। স্থিতি ঘর্ষণ বল নির্দিষ্ট নয়, প্রযুক্ত বল অনুযায়ী পরিবর্তিত হয়। তাই এখানে স্থিতি ঘর্ষণ বল প্রয়োগকৃত বলের সমান, অর্থাৎ $25\ \mathrm{N}$ হয়ে বিপরীতে কাজ করবে। লব্ধি বল শূন্য, তাই বাক্সটি স্থির থাকবে এবং এর ত্বরণ শূন্য।
   (২) 30 N বল প্রয়োগে: প্রযুক্ত বল $30\ \mathrm{N} > f_s = 28.3\ \mathrm{N}$। তাই বাক্সটি নড়তে শুরু করবে। তখন ঘর্ষণ বল হবে গতি ঘর্ষণ, $f_k = 19.6\ \mathrm{N}$।
   লব্ধি বল, $F_{net} = 30 - 19.6 = 10.4\ \mathrm{N}$
   ত্বরণ, $a = \frac{F_{net}}{m} = \frac{10.4}{5} = 2.08\ \mathrm{m/s^2}$
   সিদ্ধান্ত: 25 N বলে বাক্স নড়বে না, আর 30 N বলে নড়তে শুরু করে $2.08\ \mathrm{m/s^2}$ ত্বরণে চলবে। গতি শুরু হলে ঘর্ষণ বল ($28.3\ \mathrm{N}$ থেকে $19.6\ \mathrm{N}$) কমে যায়, কারণ সর্বোচ্চ স্থিতি ঘর্ষণ গতি ঘর্ষণের চেয়ে বেশি।