গতিশীল বস্তুকণার ত্বরণ
Acceleration of a moving object
barcode
এ অধ্যায়ে আমরা যে বিষয় গুলি আলোচনা করব।
গতিশীল বস্তুকণার ত্বরণ
Acceleration of a moving object
ত্বরণঃ কোনো বস্তুকণার বেগ বৃদ্ধির হারকে ত্বরণ বলে। অর্থাৎ নির্দিষ্ট সময়ে কোনো চলমান বস্তুকণার বেগ বৃদ্ধির হারই হলো ত্বরণ। যদি গতিশীল বস্তুকণার বেগ হ্রাস পায় তাহলে বেগ হ্রাসের হারকে মন্দন বলে। আবার যদি বস্তুকণার ত্বরণের মান ও দিক অপরিবর্তিত থাকে তাহলে সেই ত্বরণকে সুষম ত্বরণ এবং মান ও দিক বা উভয়ের পরিবর্তন ঘটে তাহলে সেই ত্বরণকে অসম ত্বরণ বলে।
ক্ষুদ্র \(\delta{t}\) সময়ে বস্তুকণাটির গতিপথের কোনো একটি বিন্দুতে বেগ বৃদ্ধির পরিবর্তন \(\delta{v}\) হলে, ঐ বিন্দুতে বস্তুকণাটির ত্বরণ বা তাৎক্ষণিক ত্বরণ \[\lim_{\delta{t} \rightarrow 0}\frac{\delta{v}}{\delta{t}}=\frac{dv}{dt}\]। ত্বরণ একটি ভেক্টর রাশি একে সাধারণত \(f\) বা \(a\) দ্বারা প্রকাশ করা হয়।
সুতরাং ত্বরণ \(=\frac{\text{বেগের পরিবর্তন}}{\text{সময়ের পরিবর্তন}}\) একক/বর্গ সেকেন্ড।
ত্বরণের একক তিনটিঃ
\((a) \ M.K.S\) পদ্ধতিতে এর একক মিটার/বর্গ সেকেন্ড।
\((b) \ C.G.S\) পদ্ধতিতে এর একক সেন্টিমিটার/বর্গ সেকেন্ড।
\((c) \ F.P.S\) পদ্ধতিতে এর একক ফুট/বর্গ সেকেন্ড।
ত্বরণ দুই প্রকারঃ
\((i)\) সমত্বরণ।
\((ii)\) অসমত্বরণ।
দ্রষ্টব্যঃ সুষম বেগে চলমান বস্তুকণার ক্ষেত্রে ত্বরণ শূণ্য। ত্বরণ ও মন্দন পরস্পর বিপরীতমুখী।
সমত্বরণ
Uniform Acceleration
সমত্বরণঃ চলমান কোনো বস্তুকণার গতিপথের সর্বত্র একই ত্বরণ হলে বা বেগের পরিবর্তন হার একই থাকলে, তাকে সুষম ত্বরণ বা সমত্বরণ বলে।
img
অন্তরীকরণের মাধ্যমে বেগ ও ত্বরণঃ ধরি, কোনো কণা \(AB\) সরলরেখার \(O\) বিন্দু হতে সমত্বরণে যাত্রা করে এবং \(t\) সময়ে \(OP=s\) ও \(t+\Delta{t}\) সময়ে \(OQ=s+\Delta{s}\) দূরত্ব অতিক্রম করে। তাহলে কণাটি অতি ক্ষুদ্র \(\Delta{t}\) সময়ে \(PQ=\Delta{s}\) দূরত্ব অতিক্রম করে।
\(t\) সময়ে কণার বেগ, \[v=\lim_{\Delta{t} \rightarrow 0}\frac{s+\Delta{s}-s}{\Delta{t}}\]
\[=\lim_{\Delta{t} \rightarrow 0}\frac{\Delta{s}}{\Delta{t}}\]
\[=\frac{ds}{dt}\]
\[\therefore v=\frac{ds}{dt}\]
আবার, \(t\) সময়ে কণার বেগ \(v\) এবং \(t+\delta{t}\) সময়ে কণার বেগ \(v+\delta{v}\) হলে, \(\delta{t}\) সময়ে কণার বেগের পরিবর্তন \(=\delta{v}.\)
\(\therefore\) কণার ত্বরণ \(f=\frac{dv}{dt}\)
\(=\frac{d}{dt}\left(v\right)\)
\(=\frac{d}{dt}\left(\frac{ds}{dt}\right)\) ➜ \(\because v=\frac{ds}{dt}\)

\(=\frac{d^2s}{dt^2}\)
\(\therefore f=\frac{d^2s}{dt^2}\)
আবার, \(f=\frac{dv}{dt}\)
\(=\frac{ds}{dt}.\frac{dv}{ds}\)
\(=v\frac{dv}{ds}\) ➜ \(\because v=\frac{ds}{dt}\)

\(\therefore f=v\frac{dv}{ds}\)
অতএব, বেগ \(v=\frac{ds}{dt}\)
এবং ত্বরণ \(f=\frac{d^2s}{dt^2}\) বা \(f=v\frac{dv}{ds}\)
অসমত্বরণ
Variable Acceleration
img অসমত্বরণঃ যখন সময়ের সাথে বেগের পরিবর্তন ভিন্ন ভিন্ন হয় তখন তাকে অসমত্বরণ বলে।
অসমত্বরণের ক্ষেত্রে সময় \((t)\) বনাম বেগ \((v)\) লেখচিত্রটি বক্ররেখা নির্দেশ করে।
অসত্বরণের একক তিনটিঃ
\((a) \ M.K.S\) পদ্ধতিতে এর একক মিটার/বর্গ সেকেন্ড।
\((b) \ C.G.S\) পদ্ধতিতে এর একক সেন্টিমিটার/বর্গ সেকেন্ড।
\((c) \ F.P.S\) পদ্ধতিতে এর একক ফুট/বর্গ সেকেন্ড।
গতিসূত্র
Laws of Motion
সমত্বরণের ক্ষেত্রেঃ
\(v=u+ft\)
\(s=ut+\frac{1}{2}ft^2\)
\(v^2=u^2+2fs\)
সমমন্দণের ক্ষেত্রেঃ
\(v=u-ft\)
\(s=ut-\frac{1}{2}ft^2\)
\(v^2=u^2-2fs\)
গতিসূত্রঃ \(v=u+ft\)
Law of Motion: \(v=u+ft\)
\(v=u+ft\) এর প্রমাণঃ
বঃ ২০১৩
ধরি,img
কোনো বস্তকণা \(O\) বিন্দু থেকে \(u\) আদিবেগে \(f\) সমত্বরণে \(t\) সময়ে \(s\) দূরত্ব অতিক্রম করে \(P\) বিন্দুতে \(v\) বেগ প্রাপ্ত হয়। আবার, বস্তুকণাটি ক্ষুদ্রতর \(\delta{t}\) সময়ে \(\delta{s}\) দূরত্ব অতিক্রম করে।
তাহলে, বস্তুকণাটি \(t+\delta{t}\) সময়ে \(s+\delta{s}\) দূরত্ব অতিক্রম করে \(Q\) বিন্দুতে পৌঁছে \(v+\delta{v}\) বেগ প্রাপ্ত হয়।
আমরা জানি, সময়ের সাথে বেগ পরিবর্তনের হারকে ত্বরণ বলে। \(P\) বিন্দুতে বস্তুকণাটির ত্বরণ,
\[f=\lim_{\delta{t} \rightarrow 0} \frac{v+\delta{v}-v}{t+\delta{t}-t}\]
\[\Rightarrow f=\lim_{\delta{t} \rightarrow 0} \frac{\delta{v}}{\delta{t}}\]
\[\Rightarrow f=\frac{dv}{dt}\]
\[\therefore dv=fdt ........(1)\]
যখন \(t=0\) তখন \(v=u\)
এবং যখন \(t=t\) তখন \(v=v\)
উক্ত সীমায় \((1)\) কে যোগজীকরণ করে,
\(\int_{u}^{v}{dv}=\int_{0}^{t}{fdt}\)
\(\Rightarrow \int_{u}^{v}{dv}=f\int_{0}^{t}{dt}\)
\(\Rightarrow [v]_{u}^{v}=f[t]_{0}^{t}\)
\(\Rightarrow v-u=f[t-0]\)
\(\Rightarrow v-u=ft\)
\(\therefore v=u+ft\)
গতিসূত্রঃ \(s=ut+\frac{1}{2}ft^2\)
Law of Motion: \(s=ut+\frac{1}{2}ft^2\)
\(s=ut+\frac{1}{2}ft^2\) এর প্রমাণঃ
ঢাঃ ২০১৫,২০১২,২০১০,২০০৮,২০০৫; রাঃ ২০১৬,২০১২,২০১০,২০০৮,২০০৬; দিঃ ২০১৬,২০১২,২০১০; কুঃ ২০১৫,২০১২,২০১০,২০০৭,২০০৫; চঃ ২০১৩,২০০৯,২০০৬; সিঃ ২০১২,২০১০,২০০৭; যঃ ২০১৬,২০১৩,২০১১,২০০৯,২০০৬; বঃ ২০১৬,২০১২,২০০৯,২০০৭,২০০৫; মাঃ ২০১৫,২০১৩,২০১১
ধরি,img
কোনো বস্তকণা \(O\) বিন্দু থেকে \(u\) আদিবেগে \(f\) সমত্বরণে \(t\) সময়ে \(s\) দূরত্ব অতিক্রম করে \(P\) বিন্দুতে \(v\) বেগ প্রাপ্ত হয়। আবার, বস্তুকণাটি ক্ষুদ্রতর \(\delta{t}\) সময়ে \(\delta{s}\) দূরত্ব অতিক্রম করে।
তাহলে, বস্তুকণাটি \(t+\delta{t}\) সময়ে \(s+\delta{s}\) দূরত্ব অতিক্রম করে \(Q\) বিন্দুতে পৌঁছে \(v+\delta{v}\) বেগ প্রাপ্ত হয়।
আমরা জানি, সময়ের সাথে বেগ পরিবর্তনের হারকে ত্বরণ বলে। \(P\) বিন্দুতে বস্তুকণাটির ত্বরণ,
\[f=\lim_{\delta{t} \rightarrow 0} \frac{v+\delta{v}-v}{t+\delta{t}-t}\]
\[\Rightarrow f=\lim_{\delta{t} \rightarrow 0} \frac{\delta{v}}{\delta{t}}\]
\[\Rightarrow f=\frac{dv}{dt}\]
\[\therefore dv=fdt ........(1)\]
যখন \(t=0\) তখন \(v=u\)
এবং যখন \(t=t\) তখন \(v=v\)
উক্ত সীমায় \((1)\) কে যোগজীকরণ করে,
\(\int_{u}^{v}{dv}=\int_{0}^{t}{fdt}\)
\(\Rightarrow \int_{u}^{v}{dv}=f\int_{0}^{t}{dt}\)
\(\Rightarrow [v]_{u}^{v}=f[t]_{0}^{t}\)
\(\Rightarrow v-u=f[t-0]\)
\(\Rightarrow v-u=ft\)
\(\therefore v=u+ft ........(2)\)
আবার, সময়ের সাথে সরণ পরিবর্তনের হারকে বেগ বলে। \(P\) বিন্দুতে বস্তুকণাটির বেগ,
\[v=\lim_{\delta{t} \rightarrow 0} \frac{s+\delta{s}-s}{t+\delta{t}-t}\]
\[\Rightarrow v=\lim_{\delta{t} \rightarrow 0} \frac{\delta{s}}{\delta{t}}\]
\[\Rightarrow v=\frac{ds}{dt}\]
\[\Rightarrow ds=vdt\]
\[\Rightarrow ds=(u+ft)dt\] ➜ \(\because v=u+ft\)

\[\therefore ds=udt+ftdt ........(3)\]
যখন \(t=0\) তখন \(s=0\)
এবং যখন \(t=t\) তখন \(s=s\)
উক্ত সীমায় \((3)\) কে যোগজীকরণ করে,
\(\int_{0}^{s}{ds}=\int_{0}^{t}{udt}+\int_{0}^{t}{ftdt}\)
\(\Rightarrow \int_{0}^{s}{ds}=u\int_{0}^{t}{udt}+f\int_{0}^{t}{tdt}\)
\(\Rightarrow [s]_{0}^{s}=u[t]_{0}^{t}+f\left[\frac{t^2}{2}\right]_{0}^{t}\)
\(\Rightarrow [s-0]=u[t-0]+\frac{1}{2}f\left[t^2\right]_{0}^{t}\)
\(\Rightarrow s=ut+\frac{1}{2}f\left[t^2-0^2\right]\)
\(\therefore s=ut+\frac{1}{2}ft^2\)
গতিসূত্রঃ \(v^2=u^2+2fs\)
Law of Motion: \(v^2=u^2+2fs\)
\(v^2=u^2+2fs\) এর প্রমাণঃ
ঢাঃ ২০১৬,২০১৩,২০১১,২০০৯,২০০৭; রাঃ ২০১৫,২০১৩,২০১১,২০০৯,২০০৭,২০০৫; দিঃ ২০১৫,২০১৩,২০০৯; কুঃ ২০১৬,২০১৩,২০১১,২০০৮,২০০৬; চঃ ২০১৬,২০১৫,২০১২,২০১০,২০০৮; সিঃ ২০১৬,২০১৫,২০১৩,২০১১,২০০৮,২০০৬; যঃ ২০১৫,২০১২,২০১০,২০০৭; বঃ ২০১৫,২০১১,২০০৮,২০০৬; মাঃ ২০১২,২০১০
ধরি,img
কোনো বস্তকণা \(O\) বিন্দু থেকে \(u\) আদিবেগে \(f\) সমত্বরণে \(t\) সময়ে \(s\) দূরত্ব অতিক্রম করে \(P\) বিন্দুতে \(v\) বেগ প্রাপ্ত হয়। আবার, বস্তুকণাটি ক্ষুদ্রতর \(\delta{t}\) সময়ে \(\delta{s}\) দূরত্ব অতিক্রম করে।
তাহলে, বস্তুকণাটি \(t+\delta{t}\) সময়ে \(s+\delta{s}\) দূরত্ব অতিক্রম করে \(Q\) বিন্দুতে পৌঁছে \(v+\delta{v}\) বেগ প্রাপ্ত হয়।
আমরা জানি, সময়ের সাথে বেগ পরিবর্তনের হারকে ত্বরণ বলে। \(P\) বিন্দুতে বস্তুকণাটির ত্বরণ,
\[f=\lim_{\delta{t} \rightarrow 0} \frac{v+\delta{v}-v}{t+\delta{t}-t}\]
\[\Rightarrow f=\lim_{\delta{t} \rightarrow 0} \frac{\delta{v}}{\delta{t}}\]
\[\Rightarrow f=\frac{dv}{dt}\]
\[\Rightarrow f=\frac{ds}{dt}.\frac{dv}{ds}\]
\[\Rightarrow f=v\frac{dv}{ds}\] ➜ \(\because v=\frac{ds}{dt}\)

\[\therefore vdv=fds ........(1)\]
যখন \(v=u\) তখন \(s=0\)
এবং যখন \(v=v\) তখন \(s=s\)
উক্ত সীমায় \((1)\) কে যোগজীকরণ করে,
\(\int_{u}^{v}{vdv}=\int_{0}^{s}{fds}\)
\(\Rightarrow \int_{u}^{v}{vdv}=f\int_{0}^{s}{ds}\)
\(\Rightarrow \left[\frac{v^2}{2}\right]_{u}^{v}=f[s]_{0}^{s}\)
\(\Rightarrow \frac{1}{2}\left[v^2\right]_{u}^{v}=f[s-0]\)
\(\Rightarrow \frac{1}{2}\left[v^2-u^2\right]=fs\)
\(\Rightarrow v^2-u^2=2fs\)
\(\therefore v^2=u^2+2fs\)
\(t\) তম সেকেন্ডে অতিক্রান্ত দূরত্বঃ \(s_{t}=u+\frac{1}{2}f(2t-1)\)
Distance covered in \(t\)th second: \(s_{t}=u+\frac{1}{2}f(2t-1)\)
\(s_{t}=u+\frac{1}{2}f(2t-1)\) এর প্রমাণঃ
ধরি,
কোনো বস্তকণা \(u\) আদিবেগে \(f\) সমত্বরণে \(t\) সে. সময়ে \(s\) দূরত্ব অতিক্রম করে।
তাহলে, \(t\) সে. সময়ে অতিক্রান্ত দূরত্ব \(s_{1}=ut+\frac{1}{2}ft^2 .........(1)\)
এবং \((t-1)\) সে. সময়ে অতিক্রান্ত দূরত্ব \(s_{2}=u(t-1)+\frac{1}{2}f(t-1)^2 .........(2)\)
\(t\) তম সেকেন্ডে অতিক্রান্ত দূরত্ব \(s_{t}=s_{1}-s_{2}\)
\(=ut+\frac{1}{2}ft^2-u(t-1)-\frac{1}{2}f(t-1)^2\)
\(=ut+\frac{1}{2}ft^2-ut+u-\frac{1}{2}f(t^2-2t+1)\)
\(=\frac{1}{2}ft^2+u-\frac{1}{2}ft^2+ft-\frac{1}{2}f\)
\(=u+ft-\frac{1}{2}f\)
\(=u+\frac{1}{2}f(2t-1)\)
\(\therefore s_{t}=u+\frac{1}{2}f(2t-1)\)
গতিসূত্রঃ \(s=\left(\frac{u+v}{2}\right)t\)
Law of Motion: \(s=\left(\frac{u+v}{2}\right)t\)
\(s=\left(\frac{u+v}{2}\right)t\) এর প্রমাণঃ
ধরি,
কোনো বস্তকণা \(u\) আদিবেগে \(f\) সমত্বরণে \(t\) সে. সময়ে \(s\) দূরত্ব অতিক্রম করে \(v\) বেগ প্রাপ্ত হয়।
তাহলে, \(t\) সময়ে অতিক্রান্ত দূরত্ব \(s=ut+\frac{1}{2}ft^2 .........(1)\)
এবং \(v=u+ft .........(2)\)
\((1)\) হতে,
\(s=ut+\frac{1}{2}ft^2\)
\(=\frac{1}{2}t(2u+ft)\)
\(=\frac{1}{2}t(u+u+ft)\)
\(=\frac{1}{2}t(u+v)\) ➜ \(\because v=u+ft\)

\(=\frac{1}{2}(u+v)t\)
\(=\left(\frac{u+v}{2}\right)t\)
\(\therefore s=\left(\frac{u+v}{2}\right)t\)
গড়বেগ
Average velocity
বঃ ২০১৩
ধরি, কোনো বস্তকণা \(u\) আদিবেগে \(f\) সমত্বরণে \(t\) সে. সময়ে \(s\) দূরত্ব অতিক্রম করে \(v\) বেগ প্রাপ্ত হয়।
তাহলে, \(t\) সময়ে অতিক্রান্ত দূরত্ব \(s=ut+\frac{1}{2}ft^2 .........(1)\)
এবং \(v=u+ft .........(2)\)
এখন, গড়বেগ \(=\frac{\text{মোট দূরত্ব}}{\text{মোট সময়}}=\frac{s}{t}\)
\(=\frac{ut+\frac{1}{2}ft^2}{t}\) ➜ \(\because s=ut+\frac{1}{2}ft^2\)

\(=\frac{t(u+\frac{1}{2}ft)}{t}\)
\(=u+\frac{1}{2}ft\)
\(=\frac{1}{2}(2u+ft)\)
\(=\frac{1}{2}(u+u+ft)\)
\(=\frac{1}{2}(u+v)\) ➜ \(\because v=u+ft\)

\(=\frac{u+v}{2}\)
\(=\frac{\text{আদিবেগ}+\text{শেষবেগ}}{2}\)
\(\therefore\) গড়বেগ \(=\frac{\text{আদিবেগ}+\text{শেষবেগ}}{2}\)
বস্তুকণার গতিপথের লেখচিত্র
Graph of the motion of a particle
লেখচিত্রের সাহায্যে কোনো বস্তুকণার গতিপথ প্রদর্শন করা যায়। এ পদ্ধতিতে ছক কাগজে আনুভূমিক অক্ষ (x-অক্ষ) বরাবর সময় (t) এবং উল্লম্ব অক্ষ (y-অক্ষ) বরাবর দূরত্ব (s) স্থাপন করে সময়-দূরত্ব লেখচিত্র অঙ্কন করা যায়। এ ধরনের লেখচিত্র থেকে সহজে যে কোনো সময়ের \((t\ge{0})\) জন্য বস্তুকণার গতিপথের অবস্থান ও বেগ নির্ণয় করা যায়। অনুরূপভাবে, সময়-বেগ লেখচিত্র অংকনের মাধ্যমে যে কোনো সময়ের বস্তুকণার ত্বরণ নির্ণয় করা যায়।
সমবেগে গতিশীল বস্তুকণার লেখচিত্র
Diagram of a particle in uniform motion
img
\((a)\) \(u\) আদিবেগে \(f\) সমত্বরণে চলমান একটি বস্তুকণা \(t\) সময়ে \(v\) বেগ প্রাপ্ত হলে,
\(v=u+ft ......(1)\)
ত্বরণ শূন্য হলে, \((1)\) নং সমীকরণে \(f=0\) বসিয়ে,
\(v=u+0\)
\(\therefore v=u\)
সুতরাং ত্বরণ শূন্য হলে, আদিবেগ ও শেষবেগ সমান হয়।
অর্থাৎ \(v=u\) তখন সময়ের সাপেক্ষে বেগ ধ্রুবক থাকে।
img
\((b)\) সমবেগে চলমান বস্তুকণার গতির সমীকরণ থেকে,
\(s=vt\)
অর্থাৎ সময়-দূরত্ব লেখ একটি সরলরেখা যার ঢাল \(v\)।
সুষম ত্বরণে গতিশীল বস্তুকণার লেখচিত্র
Diagram of a particle moving with uniform acceleration
img
\((a)\) \(u\) আদিবেগে \(f\) সমত্বরণে চলমান একটি বস্তুকণা \(t\) সময়ে \(v\) বেগ প্রাপ্ত হলে,
\(v=u+ft ......(1)\)
আদিবেগ \(u\) এবং সুষম ত্বরণের ক্ষেত্রে \(f\) ধ্রুবক হলে, \(v\) এর মান \(t\) এর মানের উপর নির্ভরশীল হয়। সুতরাং \(t\) স্বাধীন চলক \(v\) অধীন চলক।
\((1)\) নং সমীকরণ \(v=ft+u;\) ইহা \(y=mx+c\) আকার ধারণ করে, যা \(f\) ঢালবিশিষ্ট একটি সরলরেখার সমীকরণ।
img
\((b)\) \(u=0\) হলে, \(v=ft\) এর লেখচিত্র হবে মূলবিন্দুগামী সরলরেখা।
img
\((c)\) \(u\) আদিবেগে \(f\) সমত্বরণে চলমান একটি বস্তুকণা \(t\) সময়ে \(s\) দূরত্ব অতিক্রম করলে গতির সমীকরণ হবে
\(s=ut+\frac{1}{2}ft^2 ......(1)\)
আদিবেগ \(u\) এবং সুষম ত্বরণের ক্ষেত্রে \(f\) ধ্রুবক হলে, \(s\) এর মান \(t\) এর মানের উপর নির্ভরশীল হয়। সুতরাং \(t\) স্বাধীন চলক \(s\) অধীন চলক।
\((1)\) নং সমীকরণটি \(s=\frac{1}{2}ft^2+ut\) অর্থাৎ \(y=ax^2+bx\) আকার ধারণ করে যা একটি পরাবৃত্তের সমীকরণ।
আদিবেগ \(u=0\) হলে, সমীকরণটি হবে \(s=\frac{1}{2}ft^2\) যা মূলবিন্দুগামী একটি পরাবৃত্ত।
img
\((d)\) \(u\) আদিবেগে \(f\) সমত্বরণে চলমান একটি বস্তুকণা \(t\) সময়ে \(s\) দূরত্ব অতিক্রম করে \(v\) বেগ প্রাপ্ত হলে, গতির সমীকরণ হবে
\(v^2=u^2+2fs ......(1)\)
আদিবেগ \(u\) এবং সুষম ত্বরণের ক্ষেত্রে \(f\) ধ্রুবক হলে, \(v\) এর মান \(s\) এর মানের উপর নির্ভরশীল হয়। সুতরাং \(s\) স্বাধীন চলক \(v\) অধীন চলক।
\((1)\) নং সমীকরণটি \(v^2=u^2+2fs\) অর্থাৎ \(y^2=a+bx\) আকার ধারণ করে যা একটি পরাবৃত্তের সমীকরণ।
আদিবেগ \(u=0\) হলে, সমীকরণটি হবে \(v^2=2fs\) যা মূলবিন্দুগামী একটি পরাবৃত্ত।
অসম ত্বরণে গতিশীল বস্তুকণার লেখচিত্র
Diagram of a particle moving with variable acceleration
img
কোনো গতিশীল কণা আদি অবস্থান থেকে \(f\) সুষম ত্বরণে \(t_{1}\) সময়ে দূরত্ব \(s_{1},\) শূন্য ত্বরণে \(t_{2}\) সময়ে \(s_{2}\) দূরত্ব এবং \(f\) সুষম মন্দনে \(t_{3}\) সময়ে \(s_{3}\) দূরত্ব পথ অতিক্রম করে বেগ শূন্য হলে বস্তুকণার লেখচিত্রঃ
লেখচিত্র হতে বস্তুকণার বেগ ও ত্বরণ নির্ণয়
Determine the velocity and acceleration of a particle from the graph
img
কোনো বস্তুকণার যে কোনো মুহূর্তের বেগ, সময়-দূরত্ব লেখচিত্র থেকে নির্ণয় করা যায়। বক্ররেখার কোনো বিন্দুতে অংকিত স্পর্শকের ঢালকেই ঐ বিন্দুতে বক্ররেখার ঢাল হিসেবে বিবেচনা করা হয়। সময়-দূরত্ব লেখচিত্র থেকে \(t\) সাপেক্ষে \(s\) এর বৃদ্ধির হার \(\frac{ds}{dt}\) (যা বক্ররেখার ঢাল) দ্বারা নির্ণয় করা হয়।
যেহেতু \(v=\frac{ds}{dt}\) কাজেই কোনো বিশেষ মুহূর্তে সময়-দূরত্ব লেখচিত্রের ঢাল দ্বারা ঐ মুহূর্তের বেগ \(v\) পাওয়া যায়। চিত্রে সময়-দূরত্ব লেখচিত্রের \(P\) বিন্দুতে অংকিত স্পর্শক \(BPA\) এর ঢাল দ্বারা ঐ মুহূর্তের বেগ পাওয়া যায়।
\(\therefore v=\frac{AC}{BC}\)
সময়-বেগ চিত্র থেকে ত্বরণ নির্ণয়
Determination of acceleration from time-velocity graph
img
সময়-বেগ লেখচিত্র থেকে বস্তুকণার যে কোনো মুহূর্তের ত্বরণ নির্ণয় করা যায়। বক্ররেখার কোনো বিন্দুতে অংকিত স্পর্শকের ঢালকেই ঐ বিন্দুতে বক্ররেখার ঢাল হিসেবে বিবেচনা করা হয়। সময়-বেগ লেখচিত্র থেকে \(t\) সাপেক্ষে \(v\) এর বৃদ্ধির হার \(\frac{dv}{dt}\) যা বক্ররেখার ঢাল দ্বারা সূচিত হয়।
যেহেতু \(f=\frac{dv}{dt}\) কাজেই কোনো বিশেষ মুহূর্তে সময়-বেগ লেখচিত্রের ঢাল দ্বারা ঐ মুহূর্তের বেগ \(f\) পাওয়া যায়। চিত্রে সময়-বেগ লেখচিত্র দেখানো হলো। লেখচিত্রে \(t\) সময়ে \(P\) বিন্দুতে অংকিত স্পর্শক \(BPA\) এর ঢাল দ্বারা ঐ মুহূর্তের ত্বরণ নির্দেশ করে।
\(\therefore f=\frac{AC}{BC}\)
প্রয়োজনীয় সূত্রাবলী
Required formulas
\(u\) আদিবেগে \(f\) সমত্বরণে চলমান একটি বস্তুকণা \(t\) সময়ে \(s\) দূরত্ব অতিক্রম করে \(v\) বেগ প্রাপ্ত হলে, গতির সমীকরণ,
\(v=u+ft\)
\(s=ut+\frac{1}{2}ft^2\)
\(v^2=u^2+2fs\)
\(u\) আদিবেগে \(f\) সমমন্দনে চলমান একটি বস্তুকণা \(t\) সময়ে \(s\) দূরত্ব অতিক্রম করে \(v\) বেগ প্রাপ্ত হলে, গতির সমীকরণ,
\(v=u-ft\)
\(s=ut-\frac{1}{2}ft^2\)
\(v^2=u^2-2fs\)
\(u\) আদিবেগে \(f\) সমত্বরণে চলমান একটি বস্তুকণা \(t\) সময়ে \(s\) দূরত্ব অতিক্রম করে তাহলে, \(t\) তম সেকেন্ডে অতিক্রান্ত দূরত্ব,
\(s_{t}=u+\frac{1}{2}f(2t-1)\)
সমত্বরণে অথবা সমমন্দনে চলমান \(u\) আদিবেগে একটি বস্তুকণা \(t\) সময়ে \(s\) দূরত্ব অতিক্রম করে \(v\) বেগ প্রাপ্ত হলে,
\(s=\left(\frac{u+v}{2}\right)t\)
উদাহরণসমুহ
\(Ex.1.\) একটি বুলেট কোনো দেয়ালের ভিতর \(2\) ইঞ্চি ঢুকবার পর এর অর্ধেক বেগ হারায়। বুলেটটি দেয়ালের ভিতর আর কত দূর ঢুকবে?
উত্তরঃ \(\frac{2}{3}\) ইঞ্চি
রাঃ,চঃ ২০০২; কুঃ ২০০৫; ঢাঃ ২০১৩; মাঃ ২০১৯

\(Ex.2.\) একটি বস্তুকণা \(f\) সমত্বরণে একটি সরলরেখা বরাবর চলে \(t\) সময়ে \(s\) দূরত্ব এবং পরবর্তী \(t^{\prime}\) সময়ে \(s^{\prime}\) দূরত্ব অতিক্রম করে। দেখাও যে, \(f=2\left(\frac{s^{\prime}}{t^{\prime}}-\frac{s}{t}\right)/(t+t^{\prime})\)
ঢাঃ ২০০৭; রাঃ ২০০৯; বঃ ২০১২; চঃ,দিঃ ২০১৩

\(Ex.3.\) একটি বাঘ \(20\) মিটার দূরে একটি হরিণ দেখে স্থিরাবস্থা থেকে \(3 \ ms^{-2}\) ত্বরণে এর পশ্চাতে দৌড়াল। হরিণটি \(13 \ ms^{-1}\) সমবেগে সরল পথে দৌড়াতে থাকলে, কতক্ষণে এবং কত দূরে বাঘটি হরিণকে ধরতে পারবে?
উত্তরঃ \(10\) সেকেন্ড পরে \(150\) মিটার দূরে।
কুঃ ২০০৯

\(Ex.4.\) একটি বস্তু কোনো সরলরেখা বরাবর চলে কোনো এক সেকেন্ডে \(10\) মিটার যায় এবং পরবর্তী \(4\) সেকেন্ডে \(60\) মিটার যায়। এর ত্বরণ নির্ণয় কর।
উত্তরঃ \(2 \ ms^{-2}\)

\(Ex.5.\) একটি ট্রেন সরল রেলপথে \(2\) কি.মি. ব্যবধানে দুইটি স্টেশনে থামে। এক স্টেশন থেকে অন্য স্টেশনে পৌঁছাতে সময় লাগে \(4\) মিনিট। ট্রেনটি এর গতিপথের ১ম অংশ \(x\) সমত্বরণে এবং দ্বিতীয় অংশ \(y\) সমমন্দনে চলে। প্রমাণ কর যে, \(\frac{1}{x}+\frac{1}{y}=4.\)
ঢাঃ ২০১৭,২০০৮; বঃ ২০১৬, ২০১১; চঃ ২০১৪; রাঃ ২০১০; সিঃ ২০০৯; কুঃ ২০১৭; বুয়েটঃ ২০১১-২০১২

\(Ex.6.\) একটি সরলরেখায় সমত্বরণে চলমান কোনো বিন্দুর ধারাবাহিক \(t_{1}, \ t_{2}, \ t_{3}\) সময়ে গড়বেগ যথাক্রমে \(v_{1}, \ v_{2}, \ v_{3}\) হলে দেখাও যে, \(\frac{v_{1}-v_{2}}{v_{2}-v_{3}}=\frac{t_{1}+t_{2}}{t_{2}+t_{3}}\)
ঢাঃ ২০০৯; সিঃ ২০০৮; বঃ ২০০৯; দিঃ২০১১; ঢাঃ,দিঃ,যঃ,সিঃ ২০১৮

\(Ex.7.\) একটি ট্রেন সরল রেলপথে \(192 \ m\) দূরত্বের ব্যবধানে দুইটি স্টেশনে থামে। এক স্টেশন থেকে অন্য স্টেশনে পৌঁছাতে সময় লাগে \(t\) সে. ট্রেনটি এর গতিপথের \(OA\) অংশ \(25 \ ms^{-2}\) সমত্বরণে এবং \(AC\) অংশ \(5 \ ms^{-2}\) সমমন্দনে চলে।
\((a)\) ট্রেনটির সর্বোচ্চ গতিবেগ \(v\) হলে বেগ-সময় লেখচিত্রে ট্রেনটির গতিপথ প্রদর্শন করে \(OA\) অংশের ত্বরণ নির্ণয় কর।
\((b)\) বেগ-সময় চিত্র হতে \(t\) এর মান নির্ণয় কর।
উত্তরঃ \((a)\) \(25 \ ms^{-2}\)
\((b)\) \(9\frac{3}{5}\) সেকেন্ড।

Read Example
Q.2-এর বর্ণনামূলক প্রশ্নসমূহ
Q.3-এর বর্ণনামূলক প্রশ্নসমূহ
Q.4-এর বর্ণনামূলক প্রশ্নসমূহ
Q.5-এর সৃজনশীল প্রশ্নসমূহ
ভর্তি পরীক্ষায় আসা প্রশ্নসমূহ

Read More

Post List

Mathematics

Geometry 11 and 12 standard
Algebra 11 and 12 standard
Trigonometry 11 and 12 standard
Diff. Calculus 11 and 12 standard
Int. Calculus 11 and 12 standard
Geometry Honours course standard
Vector 11 and 12 standard
Vector Honours course standard
Statics 11 and 12 standard
Dynamics 11 and 12 standard

Chemistry