সূত্র: Physics 1st Paper নিউটনিয়ান বলবিদ্যাPhysics 1st Paperনিউটনিয়ান বলবিদ্যাHSC একাডেমিকSB '2025
সমাধানসহ বহুনির্বাচনী প্রশ্ন
0.1 kg ভরের একটি বস্তুকে 0.2 $m$ দৈর্ঘ্যবিশিষ্ট 'তারে বেঁধে বৃত্তাকার পথে ঘুরানো হচ্ছে। তারের প্রস্থচ্ছেদ ক্ষেত্রফল $10^-8 m^2$ এবং অসহপীড়ন 3.2 × $10^9 Nm^-2$ হলে বস্তুর সর্বোচ্চ কৌণিক বেগ কত?
✓সঠিক উত্তর: গ. $40rads^{-1}$Physics 1st Paper · নিউটনিয়ান বলবিদ্যা
অপশন
- ক$120rads^{-1}$✓ সঠিক উত্তর
- খ$80rads^{-1}$✓ সঠিক উত্তর
- গ$40rads^{-1}$✓ সঠিক উত্তর
- ঘ$20rads^{-1}$✓ সঠিক উত্তর
✓
সঠিক উত্তর: গ. $40rads^{-1}$
ব্যাখ্যা
বৃত্তাকার পথে ঘুরার সময় বস্তুটি যে টান অনুভব করে, তা তারের সর্বোচ্চ অসহপীড়ন সীমার বেশি হওয়া উচিত নয়।
প্রদত্ত তথ্য:
বস্তুর ভর ( $m$ ) = 0.1 kg
তারের দৈর্ঘ্য ( $r$ ) = 0.2 m
তারের প্রস্থচ্ছেদ ক্ষেত্রফল ( $A$ ) = $10^{-8} m^2$
তারের অসহপীড়ন ( $\sigma_{max}$ ) = $3.2 \times 10^9 Nm^{-2}$
বস্তুর সর্বোচ্চ কৌণিক বেগ ( $\omega_{max}$ ) = ?
বৃত্তাকার পথে ঘূর্ণনের জন্য প্রয়োজনীয় কেন্দ্রমুখী বল ( $F_c$ ) হলো:
$F_c = m r \omega^2$
এই কেন্দ্রমুখী বল তারে টান সৃষ্টি করে। তারের উপর প্রযুক্ত টান ( $T$ ) এর মান কেন্দ্রমুখী বলের সমান।
$T = F_c = m r \omega^2$
অসহপীড়ন হলো প্রতি একক ক্ষেত্রফলে প্রযুক্ত সর্বোচ্চ বল যা কোন বস্তুকে ভাঙতে পারে। সুতরাং, তারের উপর প্রযুক্ত টান তারের অসহপীড়নের চেয়ে কম বা সমান হতে হবে।
$T \le \sigma_{max} \times A$
সর্বোচ্চ কৌণিক বেগের জন্য, আমরা সমতা ব্যবহার করব:
$m r \omega_{max}^2 = \sigma_{max} \times A$
এখন $\omega_{max}$ এর জন্য সমাধান করা যাক:
$\omega_{max}^2 = \frac{\sigma_{max} \times A}{m r}$
$\omega_{max} = \sqrt{\frac{\sigma_{max} \times A}{m r}}$
মানগুলো বসিয়ে পাই:
$\omega_{max} = \sqrt{\frac{(3.2 \times 10^9 Nm^{-2}) \times (10^{-8} m^2)}{(0.1 kg) \times (0.2 m)}}$
$\omega_{max} = \sqrt{\frac{3.2 \times 10^1 Nm^{-2} m^2}{0.02 kg m}}$
$\omega_{max} = \sqrt{\frac{32 Nm}{0.02 kg m}}$
$Nm = (kg m s^{-2})m = kg m^2 s^{-2}$
$Nm/kgm = m s^{-2}$
$\omega_{max} = \sqrt{\frac{32}{0.02} s^{-2}}$
$\omega_{max} = \sqrt{1600 s^{-2}}$
$\omega_{max} = 40 rads^{-1}$