একটি কাল্পনিক রকেট কত গতিতে চালালে এর চলমান দৈর্ঘ্য স্থির অবস্থার দৈর্ঘ্যের এক-চতুর্থাংশ হবে?

Updated: 1 year ago
  • 3×108ms-1

  • 2.9×108 ms-1

  • 2.8×108  ms-1

  • 2.6×108  ms-1

214
ব্যাখ্যাঃ

আপেক্ষিকতার বিশেষ তত্ত্ব (Special Theory of Relativity) অনুযায়ী, কোনো বস্তু আলোর গতির (Speed of light) কাছাকাছি বেগে চললে এর দৈর্ঘ্য সংকুচিত হয়। এই ঘটনাকে দৈর্ঘ্য সংকোচন (Length Contraction) বলা হয়।

দৈর্ঘ্য সংকোচনের সূত্রটি হলো:

\(L = L_0 \sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}\)

যেখানে,

        
  • \(L\) = চলমান দৈর্ঘ্য (Contracted length)
  •     
  • \(L_0\) = স্থির অবস্থার দৈর্ঘ্য (Proper length or Rest length)
  •     
  • \(v\) = বস্তুর গতি (Velocity of the object)
  •     
  • \(c\) = আলোর গতি (Speed of light), যার মান প্রায় \(3 \times 10^8 \, ms^{-1}\)

প্রশ্নানুযায়ী, রকেটের চলমান দৈর্ঘ্য স্থির অবস্থার দৈর্ঘ্যের এক-চতুর্থাংশ হবে। অর্থাৎ,

\(L = \frac{L_0}{4}\)

এখন, সূত্রে মান বসিয়ে পাই:

\(\frac{L_0}{4} = L_0 \sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}\)

উভয় পক্ষকে \(L_0\) দ্বারা ভাগ করে পাই:

\(\frac{1}{4} = \sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}\)

উভয় পক্ষকে বর্গ করে পাই:

\((\frac{1}{4})^2 = 1 - \frac{v^2}{c^2}\)

\(\frac{1}{16} = 1 - \frac{v^2}{c^2}\)

এখন \(\frac{v^2}{c^2}\) কে একপাশে নিয়ে পাই:

\(\frac{v^2}{c^2} = 1 - \frac{1}{16}\)

\(\frac{v^2}{c^2} = \frac{16 - 1}{16}\)

\(\frac{v^2}{c^2} = \frac{15}{16}\)

উভয় পক্ষের বর্গমূল (square root) করে পাই:

\(\frac{v}{c} = \sqrt{\frac{15}{16}}\)

\(\frac{v}{c} = \frac{\sqrt{15}}{4}\)

এখন, \(v\) এর মান নির্ণয় করি:

\(v = \frac{\sqrt{15}}{4} \times c\)

\(v \approx \frac{3.873}{4} \times 3 \times 10^8 \, ms^{-1}\)

\(v \approx 0.96825 \times 3 \times 10^8 \, ms^{-1}\)

\(v \approx 2.90475 \times 10^8 \, ms^{-1}\)

প্রদত্ত অপশনগুলোর মধ্যে, \(2.9 \times 10^8 \, ms^{-1}\) এই মানের সবচেয়ে কাছাকাছি।

Satt AI
Satt AI
1 month ago

     সময় পরিমাপের মতো আপেক্ষিক গতি দ্বারা দৈর্ঘ্য পরিমাপও প্রভাবিত হয়।

    চিরায়ত পদার্থবিজ্ঞানের মতে বস্তুর সাপেক্ষে পর্যবেক্ষকের বেগ যাই হোক না কেন সকল পর্যবেক্ষকের নিকট বন্ধুর দৈর্ঘ্য সমান বা অভিন্ন থাকে। কিন্তু আপেক্ষিকতা তত্ত্ব অনুসারে গতির সাথে বস্তুর দৈর্ঘ্যের পরিবর্তন ঘটে। 

    কোনো পর্যবেক্ষকের সাপেক্ষে গতিশীল বস্তুর দৈর্ঘ্য ঐ পর্যবেক্ষকের সাপেক্ষে নিশ্চল অবস্থায় ঐ একই বস্তুর দৈর্ঘ্যের চেয়ে ছোট হয়, এই প্রভাবকে দৈর্ঘ্য সংকোচন বলা হয়।

     যদি পর্যবেক্ষকের সাপেক্ষে গতিশীল কোনো বস্তুর দৈর্ঘ্য হয় L এবং যদি ঐ পর্যবেক্ষকের সাপেক্ষে নিশ্চল অবস্থায় একই বস্তুর দৈর্ঘ্য হয় Lo, তাহলে L সব সময়ই Lo এর চেয়ে ছোট হবে। অর্থাৎ কোনো বস্তুর গতিশীল অবস্থায় দৈর্ঘ্য ঐ বস্তুর নিশ্চল অবস্থায় দৈর্ঘ্যের চেয়ে ছোট। এখানে Lo কে বলা হয় যথোপযুক্ত বা প্রকৃত দৈর্ঘ্য (Proper length).

 দৈর্ঘ্য সংকোচনের সমীকরণটি হলো,

L = Lo 1-v2/c2

এখানে, L  = পর্যবেক্ষকের সাপেক্ষে গতিশীল অবস্থায় বস্তুর দৈর্ঘ্য

Lo =পর্যবেক্ষকের সাপেক্ষে গতিশীল অবস্থায় বস্তুর দৈর্ঘ্য

v = আপেক্ষিক দ্রুতি

c = আলোর দ্রুতি

এখানে  1-v2/c2সব সময়ই 1 এর চেয়ে ছোট। সুতরাং L সব সময় Lo এর চেয়ে ছোট।

    সুতরাং কোনো দণ্ডের গতিশীল অবস্থার দৈর্ঘ্য দণ্ডটির নিশ্চল অবস্থার দৈর্ঘ্যের চেয়ে ছোট হবে। 

 এই ঘটনাকে বলা হয় লরেন্টজ ফিটজজেরাল্ড সংকোচন ( Lorentz Fitz Gerald contraction) বা স্থান সংকোচন ।

    যেহেতু (8.25 বা 8.28 ) নং সমীকরণে S এবং S' কাঠামো দুটির আপেক্ষিক বেগ v এর বর্গ দ্বারা প্রকাশিত হয়েছে, সুতরাং যে কোনো কাঠামোকেই S এবং S' বলি না কেন তাতে কিছু আসে যায় না। উক্ত সমীকরণ থেকে আরো বোঝা যায় যে, ভূটি যে কাঠামোতে নিশ্চল সে কাঠামোতে তার দৈর্ঘ্য সর্বাধিক এবং যে কাঠামোতে সে গতিশীল সে কাঠামোতে তার দৈর্ঘ্য কম ।

     সাধারণ বেগের বেলায় আপেক্ষিক তত্ত্বীয় দৈর্ঘ্য সংকোচন অত্যন্ত কম এবং তা উপেক্ষা করা যেতে পারে। কিন্তু বন্ধুর বেগ যখন আলোর কাছাকাছি তখন এই সংকোচন অনেক বেশি হয়।

Related Question

View All
শিক্ষকদের জন্য বিশেষভাবে তৈরি

১ ক্লিকে প্রশ্ন, শীট, সাজেশন
অনলাইন পরীক্ষা তৈরির সফটওয়্যার!

শুধু প্রশ্ন সিলেক্ট করুন — প্রশ্নপত্র অটোমেটিক তৈরি!

প্রশ্ন এডিট করা যাবে
জলছাপ দেয়া যাবে
ঠিকানা যুক্ত করা যাবে
Logo, Motto যুক্ত হবে
অটো প্রতিষ্ঠানের নাম
অটো সময়, পূর্ণমান
প্রশ্ন এডিট করা যাবে
জলছাপ দেয়া যাবে
ঠিকানা যুক্ত করা যাবে
Logo, Motto যুক্ত হবে
অটো প্রতিষ্ঠানের নাম
অটো সময়, পূর্ণমান
অটো নির্দেশনা (এডিটযোগ্য)
অটো বিষয় ও অধ্যায়
OMR সংযুক্ত করা যাবে
ফন্ট, কলাম, ডিভাইডার
প্রশ্ন/অপশন স্টাইল পরিবর্তন
সেট কোড, বিষয় কোড
অটো নির্দেশনা (এডিটযোগ্য)
অটো বিষয় ও অধ্যায়
OMR সংযুক্ত করা যাবে
ফন্ট, কলাম, ডিভাইডার
প্রশ্ন/অপশন স্টাইল পরিবর্তন
সেট কোড, বিষয় কোড
এখনই শুরু করুন ডেমো দেখুন
৫০,০০০+
শিক্ষক
৩০ লক্ষ+
প্রশ্নপত্র

Related Question

মাত্র ১৫ পয়সায় প্রশ্নপত্র
১ ক্লিকে প্রশ্ন, শীট, সাজেশন তৈরি করুন আজই

Complete Exam
Preparation

Learn, practice, analyse and improve

1M+ downloads
4.6 · 8k+ Reviews

Question Analytics

মোট উত্তরদাতা

জন

সঠিক
ভুল
উত্তর নেই