Unit 2

প্ৰকৃতিৰ নিয়মসমূহ— গেছৰ নিয়মসমূহ


১. অতি চমু প্ৰশ্ন-উত্তৰ (Very Short Questions & Answers - 1 Mark Each)

প্ৰশ্ন ১: ফেৰাডেৰ বিদ্যুৎ-চুম্বকীয় আৱেশৰ সূত্ৰই কি নিৰ্ধাৰণ কৰে?

উত্তৰ: পৰিৱৰ্তনশীল চুম্বকীয় ক্ষেত্ৰৰ ফলত পৰিবাহকত কেনেদৰে আৱিষ্ট EMF বা বিদ্যুৎ-চালক বল সৃষ্টি হয়, সেই কথা নিৰ্ধাৰণ কৰে।

প্ৰশ্ন ২: অনুদৈৰ্ঘ্য তৰংগৰ (Longitudinal Wave) এটা উদাহৰণ দিয়া।

উত্তৰ: শব্দ তৰংগ (Sound Wave)।

প্ৰশ্ন ৩: চালৰ্ছৰ নিয়ম (Charles's Law) ত কি ধ্ৰুৱক হৈ থাকে?

উত্তৰ: গেছৰ চাপ (P) ধ্ৰুৱক হৈ থাকে।

প্ৰশ্ন ৪: আধানৰ সংৰক্ষণ সূত্ৰৰ (Law of Conservation of Charge) অৰ্থ কি?

উত্তৰ: আধান সৃষ্টি বা বিনাশ নহয়; ই কেৱল এটা বস্তুৰ পৰা আন এটা বস্তুলৈ স্থানান্তৰিত হ’ব পাৰে।

প্ৰশ্ন ৫: স্থিতিশীল ঘৰ্ষণ (Static Friction) ৰ সৰ্বোচ্চ মানক কি বোলা হয়?

উত্তৰ: সীমাস্থ ঘৰ্ষণ (Limiting Friction)।

প্ৰশ্ন ৬: তাপগতিবিজ্ঞানৰ শূন্যতম সূত্ৰই (Zeroth Law of Thermodynamics) কিহৰ সংজ্ঞা প্ৰদান কৰে?

উত্তৰ: উষ্ণতা (Temperature) ৰ ধাৰণাৰ সংজ্ঞা প্ৰদান কৰে।

প্ৰশ্ন ৭: কুলম্বৰ সূত্ৰই (Coulomb's Law) দুটা আধানৰ মাজৰ কি বল জুখে?

উত্তৰ: দুটা আধানৰ মাজত ক্ৰিয়া কৰা স্থিৰ-বৈদ্যুতিক বল (Electrostatic Force) জুখে।

প্ৰশ্ন ৮: বয়লৰ নিয়ম (Boyle's Law) অনুসৰি স্থিৰ উষ্ণতাত গেছৰ আয়তন (V) আৰু চাপৰ (P) সম্পৰ্কটো কি?

উত্তৰ: স্থিৰ উষ্ণতাত নিৰ্দিষ্ট ভৰৰ গেছৰ আয়তন চাপৰ ব্যস্তানুপাতিক। অৰ্থাৎ, V ∝ 1/P।

প্ৰশ্ন ৯: সৰল পৰ্যাবৃত্ত গতি (Simple Harmonic Motion - SHM) ত ত্বৰণ (a) আৰু স্থানান্তৰৰ (x) সম্পৰ্কটো কি?

উত্তৰ: SHM-ত ত্বৰণ স্থানান্তৰৰ সমানুপাতিক আৰু স্থানান্তৰৰ বিপৰীত দিশত হয়। অৰ্থাৎ, a ∝ −x।

প্ৰশ্ন ১০: প্ৰকৃতিৰ আটাইতকৈ শক্তিশালী মৌলিক বলবিধ কি?

উত্তৰ: প্ৰবল নিউক্লীয় বল (Strong Nuclear Force)।

প্ৰশ্ন ১১: পৰাসৰণ (Osmosis) প্ৰক্ৰিয়াত দ্ৰাৱকৰ অণুবোৰ কোন দিশৰ পৰা কোন দিশলৈ গতি কৰে?

উত্তৰ: অৰ্ধভেদ্য আৱৰণৰ মাজেৰে কম দ্ৰৱণীয় পদাৰ্থৰ গাঢ়তা থকা দ্ৰৱৰ পৰা অধিক গাঢ়তা থকা দ্ৰৱলৈ দ্ৰাৱকৰ অণু গতি কৰে।

প্ৰশ্ন ১২: বস্তুটো সাম্যাৱস্থাত (Equilibrium) থাকিবলৈ লব্ধ বল (Net Force) ৰ মান কিমান হ'ব লাগে?

উত্তৰ: বস্তুটো সাম্যাৱস্থাত থাকিবলৈ লব্ধ বলৰ মান শূন্য (0) হ’ব লাগে।

প্ৰশ্ন ১৩: গতিবিজ্ঞানত (Kinetics) বস্তুৰ গতিৰ উপৰিও কিহৰ অধ্যয়ন কৰা হয়?

উত্তৰ: গতিবিজ্ঞানত বস্তুৰ গতিৰ লগতে গতিৰ কাৰণস্বৰূপ বল আৰু বলৰ প্ৰভাৱৰ অধ্যয়ন কৰা হয়।

প্ৰশ্ন ১৪: তাপৰ SI একক কি?

উত্তৰ: জুল (Joule)।

প্ৰশ্ন ১৫: তৰংগৰ কম্পনাংক (f) আৰু পৰ্যায়কাল (T) ৰ সম্পৰ্ক কি?

উত্তৰ: কম্পনাংক আৰু পৰ্যায়কাল পৰস্পৰৰ ব্যস্তানুপাতিক। সেয়ে, f = 1/T বা fT = 1।

২. চমু প্ৰশ্ন-উত্তৰ (Short Answer Questions - 2 Marks Each)

প্ৰশ্ন ১: আদৰ্শ গেছ সমীকৰণ (Ideal Gas Equation) কি? ইয়াত ধ্ৰুৱক R ক কি বোলা হয়?

উত্তৰ: বয়ল, চালৰ্ছ আৰু এভোগেড্ৰ’ৰ নিয়মসমূহ একত্ৰিত কৰিলে আদৰ্শ গেছ সমীকৰণ পোৱা যায়। ইয়াৰ সমীকৰণ হৈছে PV = nRT। ইয়াত P হৈছে চাপ, V হৈছে আয়তন, n হৈছে মোল সংখ্যা আৰু T হৈছে উষ্ণতা। R-ক সাৰ্বজনীন গেছ ধ্ৰুৱক (Universal Gas Constant) বোলে।

প্ৰশ্ন ২: প্ৰকৃতিৰ চাৰিটা মৌলিক বলৰ নাম লিখা।

উত্তৰ: প্ৰকৃতিৰ চাৰিটা মৌলিক বল হ’ল— (১) মহাকৰ্ষণিক বল, (২) বিদ্যুৎ-চুম্বকীয় বল, (৩) দুৰ্বল নিউক্লীয় বল আৰু (৪) প্ৰবল নিউক্লীয় বল।

প্ৰশ্ন ৩: আৱৰ্তী গতি (Periodic Motion) আৰু স্পন্দন গতিৰ (Oscillatory Motion) পাৰ্থক্য লিখা।

উত্তৰ: নিৰ্দিষ্ট সময়ৰ পিছত একে গতি পুনৰাবৃত্তি কৰা গতিক আৱৰ্তী গতি বোলে। আনহাতে, কোনো সাম্য অৱস্থানৰ দুয়োফালে আগ-পিছ কৰা গতিক স্পন্দন গতি বোলে। সকলো স্পন্দন গতি আৱৰ্তী হ’ব পাৰে, কিন্তু সকলো আৱৰ্তী গতি স্পন্দন গতি নহয়।

প্ৰশ্ন ৪: তাপগতিবিজ্ঞানৰ প্ৰথম সূত্ৰটো (First Law of Thermodynamics) ব্যাখ্যা কৰা।

উত্তৰ: তাপগতিবিজ্ঞানৰ প্ৰথম সূত্ৰ শক্তিৰ সংৰক্ষণ নীতিৰ ওপৰত আধাৰিত। কোনো প্ৰণালীক দিয়া তাপৰ এটা অংশ প্ৰণালীৰ অন্তৰ্নিহিত শক্তি বৃদ্ধি কৰিবলৈ আৰু বাকী অংশ বাহ্যিক কাৰ্য সম্পাদন কৰিবলৈ ব্যৱহৃত হয়। ইয়াক dQ = dU + dW সমীকৰণেৰে প্ৰকাশ কৰা হয়।

প্ৰশ্ন ৫: অনুজুৰি (Transverse) আৰু অনুদৈৰ্ঘ্য (Longitudinal) তৰংগৰ প্ৰধান পাৰ্থক্য কি?

উত্তৰ: অনুজুৰি তৰংগত মাধ্যমৰ কণাৰ কম্পন তৰংগৰ সঞ্চালনৰ দিশৰ লম্বভাৱে হয়। উদাহৰণ— পোহৰ তৰংগ। অনুদৈৰ্ঘ্য তৰংগত কণাৰ কম্পন তৰংগৰ সঞ্চালনৰ দিশৰ সমান্তৰালভাৱে হয়। উদাহৰণ— শব্দ তৰংগ।

প্ৰশ্ন ৬: পৰাসৰণ চাপ (Osmotic Pressure) বুলিলে কি বুজা?

উত্তৰ: অৰ্ধভেদ্য আৱৰণৰ মাজেৰে দ্ৰাৱকৰ পৰাসৰণ বন্ধ কৰিবলৈ দ্ৰৱৰ ওপৰত প্ৰয়োগ কৰিবলগীয়া ন্যূনতম চাপক পৰাসৰণ চাপ বোলে।

প্ৰশ্ন ৭: স্থিতিশীল ঘৰ্ষণ আৰু চলন ঘৰ্ষণৰ মাজত পাৰ্থক্য লিখা।

উত্তৰ: বস্তু এটা স্থিৰ অৱস্থাত থাকোঁতে ইয়াৰ গতি আৰম্ভ হোৱাত বাধা দিয়া ঘৰ্ষণক স্থিতিশীল ঘৰ্ষণ বোলে। বস্তু এটা গতি কৰি থকাৰ সময়ত ক্ৰিয়া কৰা ঘৰ্ষণক চলন ঘৰ্ষণ বোলে। সাধাৰণতে সীমাস্থ স্থিতিশীল ঘৰ্ষণ চলন ঘৰ্ষণতকৈ অধিক হয়।

প্ৰশ্ন ৮: এম্পিয়াৰৰ সৰ্পিল নিয়ম বা কুণ্ডলীৰ নিয়ম (Ampere's Circuital Law) কি?

উত্তৰ: এম্পিয়াৰৰ সৰ্পিল নিয়ম অনুসৰি, কোনো বন্ধ পথত চুম্বকীয় ক্ষেত্ৰৰ ৰৈখিক অনুকলনৰ মান সেই পথটোৰে আবৃত মুঠ বিদ্যুৎ প্ৰবাহৰ μ₀ গুণৰ সমান। ইয়াক ∮ B · dl = μ₀I হিচাপে প্ৰকাশ কৰা হয়।

প্ৰশ্ন ৯: সমতাপীয় (Isothermal) আৰু ৰুদ্ধতাপীয় (Adiabatic) প্ৰক্ৰিয়াৰ পাৰ্থক্য লিখা।

উত্তৰ: যি প্ৰক্ৰিয়াত প্ৰণালীৰ উষ্ণতা ধ্ৰুৱক হৈ থাকে, তাক সমতাপীয় প্ৰক্ৰিয়া বোলে। ইয়াত dT = 0। আনহাতে, প্ৰণালী আৰু পৰিৱেশৰ মাজত তাপৰ আদান-প্ৰদান নোহোৱা প্ৰক্ৰিয়াক ৰুদ্ধতাপীয় প্ৰক্ৰিয়া বোলে। ইয়াত dQ = 0।

প্ৰশ্ন ১০: 'লেমিস প্ৰমেয়' (Lami's Theorem) কি?

উত্তৰ: কোনো এটা বিন্দুত ক্ৰিয়া কৰা তিনিটা সমতলীয় বল সাম্যাৱস্থাত থাকিলে, প্ৰতিটো বলৰ মান ইয়াৰ বিপৰীত কোণৰ sine-ৰ সমানুপাতিক হয়। ইয়াক A/sinα = B/sinβ = C/sinγ সমীকৰণেৰে প্ৰকাশ কৰা হয়।

প্ৰশ্ন ১১: অৰ্ধভেদ্য আৱৰণ (Semi-permeable Membrane) কি? উদাহৰণ দিয়া।

উত্তৰ: যি আৱৰণে দ্ৰাৱকৰ সৰু অণু পাৰ হ’বলৈ দিয়ে কিন্তু দ্ৰৱীভূত পদাৰ্থৰ ডাঙৰ অণু পাৰ হ’বলৈ নিদিয়ে, তাক অৰ্ধভেদ্য আৱৰণ বোলে। উদাহৰণ— কিছমিছৰ ছাল বা কিছুমান কৃত্ৰিম অৰ্ধভেদ্য আৱৰণ।

প্ৰশ্ন ১২: বিদ্যুৎ-চুম্বকীয় তৰংগৰ (Electromagnetic Waves) দুটা মূল বৈশিষ্ট্য লিখা।

উত্তৰ: (১) বিদ্যুৎ-চুম্বকীয় তৰংগ সঞ্চালনৰ বাবে কোনো ভৌতিক মাধ্যমৰ প্ৰয়োজন নহয়। (২) ই শূন্যস্থানৰ মাজেৰেও গতি কৰিব পাৰে আৰু শূন্যস্থানত ইয়াৰ বেগ প্ৰায় 3 × 10⁸ m/s।

প্ৰশ্ন ১৩: ৰেন'ল্ডৰ সংখ্যা (Reynolds Number) কি আৰু ইয়াৰ গুৰুত্ব কি?

উত্তৰ: ৰেন’ল্ডৰ সংখ্যা হৈছে এটা মাত্ৰাহীন ৰাশি, যাৰ সহায়ত প্ৰৱাহীৰ প্ৰবাহ ধাৰাৰৈখিক নে বিক্ষুব্ধ সেইটো নিৰ্ণয় কৰা হয়। কম ৰেন’ল্ডৰ সংখ্যাত সাধাৰণতে ধাৰাৰৈখিক আৰু অধিক সংখ্যাত বিক্ষুব্ধ প্ৰবাহ দেখা যায়।

প্ৰশ্ন ১৪: তৰংগৰ ওপৰিপাত নীতি (Principle of Superposition) কি?

উত্তৰ: একে সময়তে দুটা বা ততোধিক তৰংগ একে বিন্দুত উপস্থিত হ’লে সেই বিন্দুত সৃষ্টি হোৱা লব্ধ স্থানান্তৰ প্ৰতিটো তৰংগৰ পৃথক স্থানান্তৰৰ বীজগাণিতিক যোগফলৰ সমান হয়। অৰ্থাৎ, y = y₁ + y₂ + ... + yₙ।

প্ৰশ্ন ১৫: কোনো বস্তুৰ 'সুচল সাম্যাৱস্থা' (Stable Equilibrium) বুলিলে কি বুজা?

উত্তৰ: সাম্যাৱস্থাত থকা কোনো বস্তুক অলপ স্থানচ্যুত কৰি এৰি দিলে যদি বস্তুটো পুনৰ আগৰ সাম্যাৱস্থালৈ উভতি আহে, তেন্তে সেই অৱস্থাক সুচল সাম্যাৱস্থা বোলে। এই অৱস্থাত বস্তুটোৰ স্থৈতিক বিভৱ শক্তি সৰ্বনিম্ন হয়।

৩. দীঘল প্ৰশ্ন-উত্তৰ (Long Answer Questions - 5 Marks Each)

প্ৰশ্ন ১: গেছৰ নিয়মসমূহ (বয়ল, চালৰ্ছ, আৰু এভোগেড্ৰ'ৰ নিয়ম) বৰ্ণনা কৰা আৰু ইয়াৰ পৰা আদৰ্শ গেছ সমীকৰণটো কিদৰে প্ৰতিষ্ঠা কৰিব পাৰি দেখুওৱা।

উত্তৰ: গেছৰ চাপ, আয়তন, উষ্ণতা আৰু পৰিমাণৰ মাজৰ সম্পৰ্ক বুজাবলৈ বয়ল, চালৰ্ছ আৰু এভোগেড্ৰ’ৰ নিয়ম ব্যৱহাৰ কৰা হয়।

(১) বয়লৰ নিয়ম: স্থিৰ উষ্ণতাত নিৰ্দিষ্ট ভৰৰ গেছৰ আয়তন চাপৰ ব্যস্তানুপাতিক। অৰ্থাৎ, V ∝ 1/P।

(২) চালৰ্ছৰ নিয়ম: স্থিৰ চাপত নিৰ্দিষ্ট ভৰৰ গেছৰ আয়তন পৰম উষ্ণতাৰ সমানুপাতিক। অৰ্থাৎ, V ∝ T।

(৩) এভোগেড্ৰ’ৰ নিয়ম: একে উষ্ণতা আৰু চাপত গেছৰ আয়তন মোল সংখ্যাৰ সমানুপাতিক। অৰ্থাৎ, V ∝ n।

তিনিওটা নিয়ম একত্ৰিত কৰিলে,
V ∝ nT/P

সেয়ে, PV = nRT।

ইয়াক আদৰ্শ গেছ সমীকৰণ বোলে। ইয়াত R হৈছে সাৰ্বজনীন গেছ ধ্ৰুৱক।

প্ৰশ্ন ২: তাপগতিবিজ্ঞানৰ দ্বিতীয় সূত্ৰটো আলোচনা কৰা। এণ্ট্ৰপি (Entropy) কি আৰু প্ৰাকৃতিক প্ৰক্ৰিয়াত ইয়াৰ তাৎপৰ্য ব্যাখ্যা কৰা।

উত্তৰ: তাপগতিবিজ্ঞানৰ দ্বিতীয় সূত্ৰই তাপ স্থানান্তৰৰ স্বাভাৱিক দিশ আৰু তাপৰ পৰা কাৰ্যলৈ শক্তি ৰূপান্তৰৰ সীমা নিৰ্ধাৰণ কৰে।

কেলভিন-প্লাংকৰ মতে, কোনো তাপ উৎসৰ পৰা গ্ৰহণ কৰা সকলো তাপক সম্পূৰ্ণৰূপে কাৰ্যলৈ ৰূপান্তৰ কৰিব পৰা যন্ত্ৰ সম্ভৱ নহয়। ক্লছিয়াছৰ মতে, বাহ্যিক কাৰ্য নকৰাকৈ তাপ নিজে নিজে শীতল বস্তুৰ পৰা উষ্ণ বস্তুলৈ যাব নোৱাৰে।

এণ্ট্ৰপি হৈছে কোনো প্ৰণালীৰ শক্তিৰ বিস্তাৰ বা বিশৃংখলতাৰ পৰিমাণ প্ৰকাশ কৰা এটা ৰাশি। প্ৰত্যাবৰ্তনীয় প্ৰক্ৰিয়াৰ বাবে dS = dQ/T।

কোনো প্ৰাকৃতিক অপ্ৰতিবৰ্তনীয় প্ৰক্ৰিয়াত সমগ্ৰ প্ৰণালীৰ মুঠ এণ্ট্ৰপি বৃদ্ধি পায়। সেয়ে প্ৰাকৃতিক প্ৰক্ৰিয়াৰ দিশ নিৰ্ধাৰণ কৰাত এণ্ট্ৰপিৰ বিশেষ গুৰুত্ব আছে।

প্ৰশ্ন ৩: পৰাসৰণ (Osmosis) কি? জৈৱিক প্ৰণালী আৰু দৈনিক জীৱনত পৰাসৰণৰ ভূমিকা বিচাৰ কৰা।

উত্তৰ: অৰ্ধভেদ্য আৱৰণৰ মাজেৰে দ্ৰাৱকৰ অণু কম গাঢ়তাৰ দ্ৰৱৰ পৰা অধিক গাঢ়তাৰ দ্ৰৱলৈ স্বাভাৱিকভাৱে গতি কৰা প্ৰক্ৰিয়াক পৰাসৰণ বোলে।

জৈৱিক ক্ষেত্ৰত পৰাসৰণৰ গুৰুত্ব যথেষ্ট। উদ্ভিদে শিপাৰ ৰোমৰ সহায়ত মাটিৰ পৰা পানী গ্ৰহণ কৰাত পৰাসৰণে সহায় কৰে। কোষৰ ভিতৰ-বাহিৰত পানীৰ সমতা ৰক্ষা কৰাতো ই গুৰুত্বপূৰ্ণ।

দৈনিক জীৱনত নিমখ বা চেনিৰ সহায়ত আচাৰ, জাম আদি খাদ্য সংৰক্ষণত পৰাসৰণ ব্যৱহাৰ হয়। ৰিভাৰ্ছ অসম’ছিছ (RO) প্ৰক্ৰিয়াতো পৰাসৰণৰ নীতি ব্যৱহাৰ কৰি পানী বিশুদ্ধ কৰা হয়।

প্ৰশ্ন ৪: ঘৰ্ষণ (Friction) কি? ঘৰ্ষণৰ নিয়মসমূহ লিখা। ঘৰ্ষণক "এক প্ৰয়োজনীয় অপকাৰী" বুলি কিয় কোৱা হয়?

উত্তৰ: দুটা পৃষ্ঠ পৰস্পৰৰ সংস্পৰ্শত থাকোঁতে এটাই আনটোৰ ওপৰত গতি কৰিবলৈ চেষ্টা কৰিলে বা গতি কৰিলে গতিৰ বিপৰীত দিশত ক্ৰিয়া কৰা ৰোধক বলক ঘৰ্ষণ বোলে।

ঘৰ্ষণৰ মুখ্য নিয়মসমূহ হ’ল—
(১) ঘৰ্ষণ বল সাধাৰণতে গতি বা গতিৰ প্ৰচেষ্টাৰ বিপৰীত দিশত ক্ৰিয়া কৰে।
(২) সীমাস্থ ঘৰ্ষণ লম্ব প্ৰতিক্ৰিয়া বলৰ সমানুপাতিক।
(৩) ঘৰ্ষণ পৃষ্ঠদ্বয়ৰ প্ৰকৃতিৰ ওপৰত নিৰ্ভৰ কৰে।

ঘৰ্ষণ আমাৰ বাবে উপকাৰীও আৰু অপকাৰীও। ঘৰ্ষণৰ বাবেই আমি খোজ কাঢ়িব, লিখিব আৰু গাড়ী ৰখাব পাৰোঁ। আনহাতে, ঘৰ্ষণৰ ফলত যন্ত্ৰৰ অংশ ক্ষয় হয় আৰু শক্তিৰ অপচয় ঘটে। সেয়ে ইয়াক “এক প্ৰয়োজনীয় অপকাৰী” বুলি কোৱা হয়।

প্ৰশ্ন ৫: সৰল পৰ্যাবৃত্ত গতি (SHM) ৰ গাণিতিক সমীকৰণ প্ৰতিষ্ঠা কৰা। এক সৰল দোলকৰ (Simple Pendulum) পৰ্যায়কালৰ সূত্ৰ নিৰূপণ কৰা।

উত্তৰ: যি পৰ্যাবৃত্ত গতিত বস্তুটোৰ ত্বৰণ সাম্য অৱস্থানৰ পৰা স্থানান্তৰৰ সমানুপাতিক আৰু বিপৰীত দিশত থাকে, তাক সৰল পৰ্যাবৃত্ত গতি বোলে।

সেয়ে,
a ∝ −x

বা, a = −ω²x

ইয়াৰ পৰা SHM-ৰ গাণিতিক সমীকৰণ—

d²x/dt² + ω²x = 0

এতিয়া, দৈৰ্ঘ্য L-ৰ সৰল দোলকৰ ক্ষেত্ৰত সৰু কোণৰ দোলনৰ বাবে প্ৰত্যাৱৰ্তী ত্বৰণ,

a = −(g/L)x

SHM-ৰ সমীকৰণ a = −ω²x ৰ সৈতে তুলনা কৰিলে,

ω² = g/L

অৰ্থাৎ, ω = √(g/L)

আমি জানো,

T = 2π/ω

সেয়ে,

T = 2π√(L/g)

এইটোৱেই সৰল দোলকৰ পৰ্যায়কালৰ সূত্ৰ।

*****