একটি ধাতুর তৈরি দু‘টি গোলক যাদের একটি ব্যাসার্ধ অন্যাটির দ্বিগুণ। গোলক দু‘টিকে তরল পদার্থে পূর্ণ একটি লম্বা জারের ভেতর দিয়ে পড়তে দেয়া হলে, ছোটটির তুলনায় বড় বলটির টার্মিনাল গতি-

Updated: 1 week ago
  • একই হবে
  • দ্বিগুণ হবে
  • চারগুণ হবে
  • অর্ধেখ হবে
727
ব্যাখ্যাঃ

একটি গোলক যখন কোনো সান্দ্র (viscous) তরলের মধ্য দিয়ে পড়ে, তখন তার উপর নিচের দিকে অভিকর্ষ বল (gravitational force) এবং উপরের দিকে প্লবতা বল (buoyant force) ও সান্দ্রতার কারণে সান্দ্র বল (viscous drag force) কাজ করে। যখন এই বলগুলো ভারসাম্যে পৌঁছায়, তখন গোলকটি একটি নির্দিষ্ট সর্বোচ্চ ধ্রুব গতিতে পতিত হয়, যা তার টার্মিনাল গতি (terminal velocity) নামে পরিচিত।

স্টোকসের সূত্র (Stokes' Law) অনুযায়ী, একটি সান্দ্র তরলে পতিত একটি গোলকের টার্মিনাল গতি (vt) নিম্নলিখিত সমীকরণ দ্বারা প্রকাশ করা হয়:

\[v_t = \frac{2 r^2 g (\rho_s - \rho_f)}{9 \eta}\]

যেখানে:

        
  • \(r\) = গোলকের ব্যাসার্ধ
  •     
  • \(g\) = অভিকর্ষজ ত্বরণ
  •     
  • \(\rho_s\) = গোলকের ঘনত্ব
  •     
  • \(\rho_f\) = তরলের ঘনত্ব
  •     
  • \(\eta\) = তরলের সান্দ্রতা গুণাঙ্ক (coefficient of viscosity)

এই সূত্র থেকে দেখা যায়, অন্যান্য সকল রাশি ধ্রুব থাকলে, টার্মিনাল গতি গোলকের ব্যাসার্ধের বর্গের সমানুপাতিক:

\[v_t \propto r^2\]

প্রশ্নানুযায়ী, দুটি গোলকের মধ্যে একটির ব্যাসার্ধ অন্যটির দ্বিগুণ।

ধরি, ছোট গোলকের ব্যাসার্ধ \(r_1\)

এবং বড় গোলকের ব্যাসার্ধ \(r_2\)

শর্তানুযায়ী, \(r_2 = 2 r_1\)

তাহলে, তাদের টার্মিনাল গতির অনুপাত হবে:

\[\frac{v_{t2}}{v_{t1}} = \frac{r_2^2}{r_1^2}\]

\[\frac{v_{t2}}{v_{t1}} = \frac{(2 r_1)^2}{r_1^2}\]

\[\frac{v_{t2}}{v_{t1}} = \frac{4 r_1^2}{r_1^2}\]

\[\frac{v_{t2}}{v_{t1}} = 4\]

সুতরাং, \(v_{t2} = 4 v_{t1}\)

অর্থাৎ, বড় গোলকটির টার্মিনাল গতি ছোট গোলকটির টার্মিনাল গতির চারগুণ হবে।

Satt AI
Satt AI
2 months ago

স্টোকসের সূত্র থেকে এটা স্পষ্ট যে, কোনো বস্তুর উপর বাধাদানকারী বল এর বেগের সমানুপাতিক। যদি y = 0 হয়, F= 0 এবং v বাড়লে F বাড়ে। এ থেকে বলা যায় যে, কোনো সান্দ্ৰপ্র বাহী দিয়ে যদি কোনো গোলক অভিকর্ষের প্রভাবে পতিত হয় তাহলে আদিতে অভিকর্ষজ ত্বরণের জন্য এর বেগ বৃদ্ধি পেতে থাকে কিন্তু যুগপৎভাবে এর উপর বাধাদানকারী বল F বৃদ্ধি পায় ফলে বস্তুটির নিট ত্বরণ কমতে থাকে। এক সময় বস্তুটির নিট ত্বরণ শূন্য হয়। বস্তুটি তখন ধ্রুব বেগ নিয়ে পতিত হতে থাকে। এই বেগকে বলা হয় অন্ত্যবেগ বা প্রান্তিক বেগ । 

যেমন বায়ুর ভিতর দিয়ে শিলার পতন, নদীর বা সমুদ্রের পানিতে ভারী কঠিন বস্তুর পতনে একই ঘটনা ঘটে। এগুলোর পড়ার সময় এক সময় নিট ত্বরণ শূন্য হয় এবং সমবেগে সান্দ্র তরল দিয়ে পড়তে থাকে। 

অস্ত্য বেগ v এর জন্য আমরা একটি রাশিমালা প্রতিপাদন করতে চাই।

চিত্র :৭.১৭

মনে করা যাক, কোনো সান্দ্র তরলের ভেতর একটি গোলক পতিত হচ্ছে (চিত্র : ৭.১৭)। গোলকের উপর ক্রিয়াশীল বল হলো 

(ক) নিম্নমুখী বল তথা গোলকের ওজন W

(খ) ঊর্ধ্বমুখী বল তথা প্লবতা U এবং

(গ) ঊর্ধ্বমুখী বাধাদানকারী বল তথা সান্দ্র পশ্চাৎটান F

 আদিতে নিম্নমুখী বল W ঊর্ধ্বমুখী বল U + F এর চেয়ে বড়। ফলে গোলকটির নিম্নমুখী ত্বরণ থাকে। গোলকটির বেগ বৃদ্ধির সাথে সান্দ্র পশ্চাৎটানও বৃদ্ধি পায়, ফলে U + F এক সময় W এর সমান হয়। তখন গোলকটি নিচের দিকে চলতে থাকে এবং এর উপর নিট বল কাজ করে না এবং এর বেগ একটি ধ্রুব সর্বোচ্চ মান লাভ করে, একে বলা হয় অন্ত্য বেগ v। 

এখন,

গোলকের ভর m , ব্যাসার্ধ, আয়তন V এবং উপাদানের ঘনত্ব p. হলে, এর ওজন

W=mg=Vρsg=43π3ρsg

তরলের ঘনত্ব ρ হলে, প্লবতা 

  U= অপসারিত তরলের ওজন

প্রবাহীর সান্দ্রতা সহগ η হলে, স্টোকসের সূত্রানুসারে সান্দ্র পশ্চাৎটান

গোলকটি অন্ত্যবেগ প্রাপ্ত হলে F+U = W

অনেক সময় আমরা দেখতে পাই পানির মধ্যে বায়ুর বুদবুদ উপরে ওঠে। এক্ষেত্রে অন্ত্য বেগের সমীকরণ হলো

v=2r2(ρf-ρs)9η

যেখানে P : পানির ঘনত্ব এবং ps = বায়ুর বুদবুদের ঘনত্ব

যেহেতু বায়ু বুদবুদের ঘনত্ব ps, পানির ঘনত্বের তুলনায় অনেক কম (ps, << pf), তাই ps কে উপেক্ষা করে উপরিউক্ত সমীকরণকে বায়ু বুদবুদের জন্য লেখা যায়,

v=2r2pfg9η

Related Question

View All
  • প্লবতা বল
  • ওজন বল
  • সান্দ্র বল
  • সংরক্ষণশীল বল
73
  • বায়ুর উর্ধ্বঘাতের জন্য
  • বায়ুর সান্দ্রতার জন্য
  • বায়ুর পৃষ্ঠটানের জন্য
  • বায়ুমণ্ডলের চাপের জন্য
42
Updated: 1 week ago
  • পাশ্বিক
  • সর্বনিম্ন
  • ঋণাত্বক
  • শূন্য
1.2k
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
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