পদার্থ বিজ্ঞান • তরঙ্গ ও শব্দ

পদার্থ বিজ্ঞান প্রশ্ন

একটি পুকুরের পানির পৃষ্ঠে দুটি ঢিল পাশাপাশি ফেলায় দুটি তরঙ্গ সৃষ্টি হয়ে পুকুরের P বিন্দুতে এমনভাবে মিলিত হলো যে দুটি তরঙ্গেরই শীর্ষ একসাথে এসেছে। Q বিন্দুতে একটি তরঙ্গের শীর্ষ ও অন্যটির পাদ একসাথে এসে পৌঁছাল। প্রতিটি তরঙ্গের বিস্তার 3 cm3\ \mathrm{cm}। পাশেই নবম শ্রেণির ছাত্রী লিপি ও পায়েল দুটি টানটান দড়িতে দুটি তরঙ্গ সৃষ্টি করল। লিপির দড়িতে তরঙ্গের বিস্তার 2 cm2\ \mathrm{cm} এবং পায়েলের দড়িতে বিস্তার 6 cm6\ \mathrm{cm}।

  1. ক)

    প্রতিসরণ কাকে বলে?

    (1)
  2. খ)

    তরঙ্গ প্রবাহিত হওয়ার সময় মাধ্যমের কণাগুলো তরঙ্গের সাথে এগিয়ে যায় না কেন? ব্যাখ্যা করো।

    (2)
  3. গ)

    লিপি ও পায়েলের দড়ির তরঙ্গের শক্তির অনুপাত নির্ণয় করো।

    (3)
  4. ঘ)

    উদ্দীপকের P ও Q বিন্দুতে পানির অবস্থা উপরিপাতন নীতির আলোকে বিশ্লেষণ করো এবং কোন বিন্দুতে তরঙ্গের শক্তি বেশি হবে তা গাণিতিকভাবে যাচাই করো।

    (4)

উত্তর ও ব্যাখ্যা

  1. ক)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর তরঙ্গ এক মাধ্যম থেকে অন্য মাধ্যমে প্রবেশ করার ঘটনাকে প্রতিসরণ বলে।

  2. খ)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর যান্ত্রিক তরঙ্গ মাধ্যমের ভেতর দিয়ে যাওয়ার সময় কণাগুলো নিজ নিজ সাম্যাবস্থানের চারপাশে শুধু স্পন্দিত হয়। একটি কণা তার পাশের কণাকে স্পন্দিত করে এবং এভাবে বিচ্যুতি বা শক্তি একটি কণা থেকে অন্য কণায় স্থানান্তরিত হয়। কণাগুলো নিজেরা তরঙ্গের প্রবাহের দিকে সরে যায় না, কেবল শক্তিই এগিয়ে যায়। এজন্য পানির ঢেউয়ে ভাসমান কাগজের নৌকা ঢেউয়ের সাথে এগিয়ে যায় না, ওঠানামা করে মাত্র।

  3. গ)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর তরঙ্গের মাধ্যমে প্রবাহিত শক্তি তরঙ্গের বিস্তারের বর্গের সমানুপাতিক, অর্থাৎ E∝a2E \propto a^2।
    লিপির তরঙ্গের শক্তি E1∝(2)2=4E_1 \propto (2)^2 = 4
    পায়েলের তরঙ্গের শক্তি E2∝(6)2=36E_2 \propto (6)^2 = 36
    সুতরাং E1E2=436=19\frac{E_1}{E_2} = \frac{4}{36} = \frac{1}{9}
    অর্থাৎ E1:E2=1:9E_1 : E_2 = 1 : 9। অতএব, পায়েলের দড়ির তরঙ্গের শক্তি লিপির দড়ির তরঙ্গের শক্তির 99 গুণ।

  4. ঘ)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর দুটি তরঙ্গ একই বিন্দুতে মিলিত হলে তাদের বিচ্যুতি যুক্ত হয়, একে উপরিপাতন বলে। এতে একটি তরঙ্গ অন্যটিকে বড়ও করে দিতে পারে, আবার নিঃশেষও করে দিতে পারে।
    \nP বিন্দুতে দুটি তরঙ্গের শীর্ষ একসাথে মিলিত হয়েছে, তাই বিচ্যুতি যোগ হবে।
    অতএব P বিন্দুতে লব্ধ বিস্তার =3+3=6 cm= 3 + 3 = 6\ \mathrm{cm}, যা একটি তরঙ্গের বিস্তারের (3 cm3\ \mathrm{cm}) দ্বিগুণ।
    \nQ বিন্দুতে একটির শীর্ষ ও অন্যটির পাদ মিলিত হয়েছে, তাই বিচ্যুতি পরস্পরকে নিঃশেষ করবে।
    অতএব Q বিন্দুতে লব্ধ বিস্তার =3−3=0= 3 - 3 = 0।

    শক্তি বিস্তারের বর্গের সমানুপাতিক বলে,\nP বিন্দুতে শক্তি ∝62=36\propto 6^2 = 36, একটি একক তরঙ্গের শক্তি ∝32=9\propto 3^2 = 9, অর্থাৎ P বিন্দুতে শক্তি একক তরঙ্গের 369=4\frac{36}{9} = 4 গুণ।\nQ বিন্দুতে শক্তি ∝02=0\propto 0^2 = 0।

    সুতরাং P বিন্দুতে পানি সর্বাধিক উঠানামা করবে এবং শক্তি বেশি হবে (একক তরঙ্গের ৪ গুণ), আর Q বিন্দুতে পানি স্থির থাকবে।

আরও প্রশ্ন অনুশীলন করতে অ্যাপে যাও