পদার্থ বিজ্ঞান প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর ভরবেগের একক $\text{kg m s}^{-1}$।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর সাধারণভাবে ভরবেগ হলো ভর ও বেগের গুণফল, $\vec{p} = m\vec{v}$। কিন্তু ফোটনের ভর নেই, অথচ তার ভরবেগ আছে। এর অর্থ ভরবেগকে সবসময় ভর ও বেগের গুণফল বলে সংজ্ঞায়িত করা যায় না। সুতরাং ভরবেগ ভর ও বেগের চেয়ে একটি বেশি মৌলিক ভেক্টর রাশি, যা কেবল ভর ও বেগ দিয়ে সীমাবদ্ধ নয়।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর গুলি ছোড়ার আগে ভরবেগ শূন্য। ভরবেগের নিত্যতা সূত্রানুসারে গুলি ছোড়ার পরেও মোট ভরবেগ শূন্য।
   গুলির ভর, $m_1 = 20\ \text{g} = 0.02\ \text{kg}$, বেগ $v_1 = 400\ \text{m s}^{-1}$
   রাইফেলের ভর, $m_2 = 4\ \text{kg}$, পশ্চাৎ বেগ $v_2$
   $m_1v_1 + m_2v_2 = 0$
   বা, $0.02 \times 400 + 4 \times v_2 = 0$
   বা, $v_2 = -\frac{8}{4} = -2\ \text{m s}^{-1}$
   অতএব, রাইফেলের পশ্চাৎ বেগ $2\ \text{m s}^{-1}$ (গুলির বিপরীত দিকে)।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর রাইফেল 0.1 s এ পুরোপুরি থামে, অর্থাৎ শেষ বেগ শূন্য।
   গুলির ভর 20 g হলে রাইফেলের ভরবেগের পরিবর্তন $= 4 \times 2 = 8\ \text{kg m s}^{-1}$।
   নিউটনের দ্বিতীয় সূত্রানুসারে, বল $F = \frac{\text{ভরবেগের পরিবর্তন}}{\text{সময়}} = \frac{8}{0.1} = 80\ \text{N}$।
   অতএব, শুটারের কাঁধ প্রায় 80 N বল প্রয়োগ করে।

   গুলির ভর 40 g = 0.04 kg হলে,
   $0.04 \times 400 + 4 \times v_2' = 0$
   বা, $v_2' = -\frac{16}{4} = -4\ \text{m s}^{-1}$
   ভরবেগের পরিবর্তন $= 4 \times 4 = 16\ \text{kg m s}^{-1}$
   বল, $F' = \frac{16}{0.1} = 160\ \text{N}$।

   দেখা যাচ্ছে, গুলির ভর দ্বিগুণ করলে রাইফেলের পশ্চাৎ বেগ এবং কাঁধের ওপর ধাক্কার বল দুটিই দ্বিগুণ হয় (80 N থেকে 160 N)। সুতরাং কোচের মন্তব্য যথার্থ।