পদার্থ বিজ্ঞান প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর কাজের একক জুল (J)। $1\text{ N}$ বল প্রয়োগে বলের দিকে $1\text{ m}$ সরণ হলে যে কাজ হয় তাই $1\text{ J}$।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর পদার্থবিজ্ঞানে কাজ হলো বল ও বলের দিকে সরণের গুণফল, অর্থাৎ $W = Fs$। দারোয়ান চেয়ারে বসে থাকলে তিনি কোনো বস্তুর ওপর বল প্রয়োগ করে তাকে বলের দিকে সরাচ্ছেন না। সরণ শূন্য হওয়ায় $W = F \times 0 = 0$। দৈনন্দিন ভাষায় পাহারা দেওয়াকে কাজ বলা হলেও পদার্থবিজ্ঞানের সংজ্ঞায় এখানে কোনো কাজ সম্পন্ন হয়নি।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর রাশেদের প্রযুক্ত বল, $F = 150\text{ N}$, সরণ, $s = 8\text{ m}$।
   প্রযুক্ত বলের কাজ, $W_1 = Fs = 150 \times 8 = 1200\text{ J} = 1.2\text{ kJ}$।
   ঘর্ষণ বল সরণের বিপরীত দিকে ক্রিয়া করে, তাই ঘর্ষণ বল $f = -30\text{ N}$।
   ঘর্ষণ বলের কাজ, $W_2 = fs = -30 \times 8 = -240\text{ J}$।
   অতএব, প্রযুক্ত বল $1200\text{ J}$ ধনাত্মক কাজ এবং ঘর্ষণ বল $240\text{ J}$ ঋণাত্মক কাজ করেছে।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর প্রথম $8\text{ m}$-এ নিট কাজ, $W = 1200 - 240 = 960\text{ J}$। বাক্সটি স্থির অবস্থা থেকে শুরু করেছিল, তাই ছেড়ে দেওয়ার মুহূর্তে এর গতিশক্তি $= 960\text{ J}$।
   ছেড়ে দেওয়ার পর শুধু ঘর্ষণ বল $f = 30\text{ N}$ বিপরীত দিকে কাজ করে এবং গতিশক্তি কমাতে থাকে। থামা পর্যন্ত অতিক্রান্ত দূরত্ব $d$ হলে,
   $fd = 960$
   বা, $d = \frac{960}{30} = 32\text{ m}$।
   দেয়াল ছেড়ে দেওয়ার স্থান থেকে $30\text{ m}$ দূরে। $32\text{ m} > 30\text{ m}$ হওয়ায় বাক্সটি থামার আগেই দেয়ালে পৌঁছাবে।
   দেয়ালে পৌঁছানো পর্যন্ত ঘর্ষণ বলের ঋণাত্মক কাজ $= 30 \times 30 = 900\text{ J}$। অবশিষ্ট গতিশক্তি $= 960 - 900 = 60\text{ J}$।
   তখন $\frac{1}{2}mv^2 = 60$ বা, $v^2 = \frac{2 \times 60}{20} = 6$ বা, $v \approx 2.45\text{ m/s}$।
   অতএব, বাক্সটি প্রায় $2.45\text{ m/s}$ বেগে দেয়ালে ধাক্কা খাবে।