নিচের চিত্রে চলচ্চিত্রের একজন স্ট্যান্টম্যান একটি উঁচু ভবনের ছাদে আনুভূমিকভাবে দৌড়িয়ে একটি অপেক্ষাকৃত কম উঁচু ভবনের ছাদে দৌড় দেবে। এই কাজটি করার পূর্বে সে বুদ্ধিমানের মতো তোমাকে প্রশ্ন করলো এটি করা তার পক্ষে সম্ভব হবে কি না। ছাদে তার দৌড়ের সর্বোচ্চ গতিবেগ 4.5 m/s হলে সে এটা করতে পারবে কি? সেক্ষেত্রে তোমার উপদেশ কি হবে? "ঝাপ দাও"। অথবা "ঝাপ দিও না"।

Updated: 1 year ago
  • ক
    4.45m < 6.2m
638
ব্যাখ্যাঃ

এই সমস্যাটি আনুভূমিকভাবে নিক্ষিপ্ত বস্তুর গতি (Horizontal Projectile Motion) সংক্রান্ত। যখন একজন স্ট্যান্টম্যান একটি উঁচু ছাদ থেকে আনুভূমিকভাবে লাফ দেয়, তখন তার গতিকে দুটি স্বাধীন উপাংশে ভাগ করা যায়:

        
  • আনুভূমিক গতি (Horizontal Motion): এটি একটি সুষম গতি (Uniform Motion) কারণ আনুভূমিক দিকে কোনো ত্বরণ (Acceleration) কাজ করে না (বায়ু প্রতিরোধ উপেক্ষা করা হলে)। আনুভূমিক বেগ স্থির থাকে।
  •     
  • উল্লম্ব গতি (Vertical Motion): এটি অভিকর্ষজ ত্বরণের (Acceleration due to gravity) প্রভাবে একটি সুষম ত্বরিত গতি (Uniformly accelerated motion)। যেহেতু স্ট্যান্টম্যান আনুভূমিকভাবে লাফ দেয়, তার প্রাথমিক উল্লম্ব বেগ \(u_y = 0\) হয়।

স্ট্যান্টম্যান যে সময় ধরে বাতাসে থাকবে, সেই সময়কে উড্ডয়নকাল (Time of flight) বলা হয়। এটি উল্লম্ব গতির উপর নির্ভর করে। যদি উল্লম্বভাবে পড়ার উচ্চতা \(h\) হয়, তাহলে:

\[h = u_y t + \frac{1}{2}gt^2\]

যেহেতু \(u_y = 0\),

\[h = \frac{1}{2}gt^2\]

এখান থেকে উড্ডয়নকাল \(t\) নির্ণয় করা যায়:

\[t = \sqrt{\frac{2h}{g}}\]

উড্ডয়নকালে স্ট্যান্টম্যান আনুভূমিকভাবে যে দূরত্ব অতিক্রম করবে, সেটিই হলো তার আনুভূমিক পাল্লা (Horizontal Range), \(R\)। যদি তার আনুভূমিক গতিবেগ \(u_x\) হয়, তবে:

\[R = u_x \times t\]

এই সমস্যাটি সমাধানের জন্য উল্লম্বভাবে পড়ার উচ্চতা (\(h\)) এবং দুটি ছাদের মধ্যে আনুভূমিক দূরত্ব (gap) উভয়ই 'নিচের চিত্র'-এ দেওয়া থাকার কথা, যা প্রশ্নে অনুপস্থিত। তবে, প্রদত্ত অপশন থেকে আমরা একটি সম্ভাব্য সমাধান বিবেচনা করতে পারি।

এখানে অপশনে দেওয়া আছে: \(4.45 \text{m} < 6.2 \text{m}\)।

এটি থেকে অনুমান করা যায় যে, স্ট্যান্টম্যান তার সর্বোচ্চ গতিবেগ \(4.5 \text{ m/s}\) দিয়ে উল্লম্বভাবে একটি নির্দিষ্ট উচ্চতা থেকে লাফ দিলে সে আনুভূমিকভাবে সর্বোচ্চ \(4.45 \text{ m}\) দূরত্ব অতিক্রম করতে সক্ষম। অপরদিকে, দুটি ছাদের মধ্যে প্রকৃত আনুভূমিক দূরত্ব হলো \(6.2 \text{ m}\)।

যেহেতু, স্ট্যান্টম্যান সর্বোচ্চ যে আনুভূমিক দূরত্ব অতিক্রম করতে পারবে (\(4.45 \text{ m}\)), তা দুটি ছাদের মধ্যবর্তী প্রকৃত দূরত্বের (\(6.2 \text{ m}\)) চেয়ে কম:

\[4.45 \text{ m} < 6.2 \text{ m}\]

অতএব, স্ট্যান্টম্যানের পক্ষে এই লাফটি সম্পন্ন করা সম্ভব হবে না, কারণ সে গন্তব্য ছাদ পর্যন্ত পৌঁছাতে পারবে না।

উপদেশ: যেহেতু স্ট্যান্টম্যানের পক্ষে এই লাফটি সম্পন্ন করা সম্ভব নয়, তাই তাকে "ঝাপ দিও না" (Don't jump) বলে উপদেশ দিতে হবে।

বিশেষ দ্রষ্টব্য: প্রশ্নটি সম্পূর্ণরূপে সমাধানের জন্য 'চিত্রে' উল্লিখিত দুটি ছাদের উচ্চতার পার্থক্য এবং তাদের আনুভূমিক দূরত্ব সুনির্দিষ্টভাবে দেওয়া প্রয়োজন ছিল। এই সমাধানটি প্রদত্ত অপশনের যৌক্তিক অনুমানের উপর ভিত্তি করে করা হয়েছে।

Satt AI
Satt AI
2 months ago

কোনো বস্তুকে অনুভূমিকের সাথে তির্যকভাবে কোনো স্থানে নিক্ষেপ করা হলে তাকে প্রক্ষেপক বা প্রাস বলে। সমত্বরণে বক্রগতির একটি চমৎকার উদাহরণ হলো নিক্ষিপ্ত বস্তুর গতি তথা প্রক্ষেপক বা প্রাসের গতি। এ গতি হলো বাতাসে তির্যকভাবে নিক্ষিপ্ত বস্তুর দ্বিমাত্রিক গতি। তির্যকভাবে নিক্ষিপ্ত ঢিল, বুলেটের গতি ইত্যাদি প্রাস গতির উদাহরণ। এ সকল ক্ষেত্রে আমরা বাতাসের বাধা উপেক্ষা করি। 

অবস্থান ও বেগ

ধরা যাক, যে বিন্দু থেকে বস্তুটি নিক্ষেপ করা হয় সেটি প্রসঙ্গ কাঠামোর মূলবিন্দু। প্রসঙ্গ কাঠামোর ধনাত্মক X-অক্ষ ধরা হয় বস্তুটি যে দিক দিয়ে অনুভূমিক দূরত্ব অতিক্রম করে সেদিকে এবং ধনাত্মক Y- অক্ষ উল্লম্ব বরাবর খাড়া উপরের দিকে। সুতরাং বস্তুটির আদি অবস্থানে xo = 0 এবং yo = 0 বস্তুটিকে নিক্ষেপ করা হলে এর উপর কেবল অভিকর্ষজ ত্বরণ খাড়া নিচের দিকে ক্রিয়া করে। সুতরাং এ ক্ষেত্রে বস্তুটির ত্বরণ হয় Y-অক্ষ বরাবর এবং - g যেখানে g = 9.8ms -1

ধরা যাক, t = 0 সময়ে প্রাসটিকে O বিন্দু থেকে vo বেগে অনুভূমিকের সাথে θ° কোণে নিক্ষেপ করা হলো। (চিত্র ৩.৯)। সুতরাং X ও Y অক্ষ বরাবর আদি বেগের উপাংশগুলো হলো যথাক্রমে,

চিত্র :৩.৯

vxo=vo cosθ

vvo =Vo sinθo...  (3.26)

ধরা যাক, বস্তুটি t সেকেন্ডে  p অবস্থানে পৌঁছাল (চিত্র ৩.১০) যেখানে তার বেগ v→ এবং এটি অনুভূমিকের সাথে θ কোণ উৎপন্ন করে।  v→  বেগের অনুভূমিক ও উল্লম্ব উপাংশ যথাক্রমে-

vx=vxo=vo cosθ….. (3.27)

[যেহেতু X-অক্ষ বরাবর ত্বরণ শূন্য।

এবং vy = vyo - gt

 = vvo =Vo sinθo-gt…(3.27b)

চিত্র :৩.১০

সুতরাং t সময়ে বা P অবস্থানে প্রাসের বেগ v→এর মান হলো

v→=v=vx2+v2y

এবং বেগ v→ যেহেতু X-অক্ষ তথা অনুভূমিকের সাথে θ কোণ উৎপন্ন করে, সুতরাং

θ =tan θ=vyvx

আবার, অবস্থান ভেক্টর r→ এর অনুভূমিক ও উল্লম্ব উপাংশ

OQ=x=vxot=(vo cosθo)t

সুতরাং যে কোনো মুহূর্ত t তে অবস্থান ভেক্টর r→ এর মান হলো,

r→=r=x2+y2

এবং অবস্থান ভেক্টর r→ যদি অনুভূমিক তথা X - অক্ষের সাথে θ° কোণ উৎপন্ন করে, তাহলে

tanθ' =xy

গতিপথ বা চলরেখ (Trajectory )

ধরা যাক, একটি বস্তু vo আদিবেগে এবং অনুভূমিকের সাথে  θo কোণে নিক্ষেপ করা হলো। আদি বেগের অনুভূমিক ও উল্লম্ব উপাংশ যথাক্রমে,

vxo=vo cosθ

vvo =Vo sinθo

 

চিত্র :৩.১১

ধরা যাক, নিক্ষেপের সময় পরে প্রাসটির অবস্থান P বিন্দুতে (চিত্র ৩.১)।

ধরা যাক, OQ = x এবং QP=y

তাহলে, OQ = 1 সময়ে অতিক্রান্ত অনুভূমিক

দূরত্ব।

:- x =vxo=vo cosθ

আবার, QP=t সময়ে অতিক্রান্ত উল্লম্ব দূরত্ব।

:- y=vo sin θo t-12gt2

কোনো বস্তুর গতিপথ বা সঞ্চারপথ বা চলরেখ-এর সমীকরণ হচ্ছে যে কোনো মুহূর্তে তার স্থানাঙ্কগুলোর সম্পর্ক নির্দেশক সমীকরণ। (3.31 ) ও (3.32) সমীকরণ থেকে t এর অপেক্ষক হিসেবে স্থানাঙ্ক x ও y পাওয়া যায়। এখন এ সমীকরণ দুটি থেকে t অপসারণ করলে x ও y এর সম্পর্ক পাওয়া যাবে। (3.31 ) সমীকরণ থেকে আমরা t এর জন্য রাশিমালা পাই,

t=xvo cosθο

t-এর এ মান (3.32) সমীকরণে বসিয়ে আমরা পাই,

y=vo sinθοxvo cosθο−12gxvo cosθο2

এ সমীকরণ যেকোনো মুহূর্তে x ও y অর্থাৎ অবস্থান ভেক্টরের অনুভূমিক ও উল্লম্ব উপাংশের মধ্যে সম্পর্ক নির্দেশ করে । এ সমীকরণই হচ্ছে প্রাসের গতি পথ বা চল রেখের সমীকরণ। এ সমীকরণে vo, θo এবং g ধ্রুবক বলে tan θo এবং g2vosin θο2 ধ্রুবক।

 সুতরাং tan θ= b এবং g2vosin θο2 = c লিখলে উপরিউক্ত সমীকরণ দাঁড়ায় y = bx - cx2

যা একটি পরাবৃত্তের (parabola) সমীকরণ। অতএব, গ্রাসের গতিপথ বা চলরেখ হচ্ছে একটি পরাবৃত্ত বা প্যারাবোলা।

 

সর্বাধিক উচ্চতায় ওঠার সময় 

  প্রাসের ক্ষেত্রে তথা নিক্ষিপ্ত বস্তুর ক্ষেত্রে যেকোনো মুহূর্তে তার বেগের উল্লম্ব উপাংশের জন্য (3.19a) সমীকরণ থেকে আমরা পাই,

Vy = Vyo - gt

সর্বাধিক উচ্চতায় বস্তুর বেগের উল্লম্ব উপাংশ শূন্য হয়, অর্থাৎ vy = 0। এ শর্ত উপরিউক্ত সমীকরণে ব্যবহার করে t এর যে মান tm পাওয়া যায়, তাই হবে সর্বাধিক উচ্চতার ওঠার সময়। সুতরাং এ সমীকরণ থেকে

0=vo sinθο -gt

সুতরাং দেখা যায় যে, সর্বাধিক উচ্চতায় ওঠার সময় tm বস্তুর আদি বেগের উল্লাস্থ উপাংশের অর্থাৎ vosin θoএর সমানুপাতিক ।

সর্বাধিক উচ্চতা

(3.22a) সমীকরণ থেকে আমরা জানি, প্রাসের ক্ষেত্রে তথা নিক্ষিপ্ত বস্তুর ক্ষেত্রে যেকোনো মুহূর্তে তার বেগের উল্লখ উপাংশ এবং সরণের উল্লম্ব উপাংশের মধ্যে সম্পর্ক হলো,

v2y=v2yo-2gy

সর্বাধিক উচ্চতায় বস্তুর বেগের উল্লম্ব উপাংশ শূন্য হয়, অর্থাৎ vy= 0 । এ শর্ত উপরিউক্ত সমীকরণে ব্যবহার করে । এর যে মান পাওয়া যাবে তাই হবে ym বা hm (চিত্র : ৩১২)। সুতরাং উক্ত সমীকরণ থেকে

0= (vo sinθο )2-2ghm

চিত্র :৩.১২

যেহেতু কোনো স্থানে g একটি ধ্রুব রাশি, অতএব hm∝vosinθo2

সুতরাং দেখা যায়, একটি প্রাস সর্বাধিক যে উচ্চতায় উঠবে তা বস্তুর আদি বেগের উল্লম্ব উপাংশের অর্থাৎ  এর বর্গেরvvo =Vo sinθo  সমানুপাতিক।

উড্ডয়ন কাল বা বিচরণকাল (Time of Flight )

(3.21a) সমীকরণ থেকে আমরা জানি, প্রাস বা নিক্ষিপ্ত বস্তুর ক্ষেত্রে তার অবস্থান ভেক্টরের উল্লম্ব উপাংশ এবং সময়ের মধ্যে সম্পর্ক হচ্ছে

y=vyot-12gt2

নিক্ষিপ্ত বস্তুর বা প্রাসের নিক্ষেপের পর আবার ভূপৃষ্ঠে ফিরে আসতে যে সময় লাগে তাকে উড্ডয়নকাল বলে। বস্তু ভূ- পৃষ্ঠে ফিরে আসলে y = 0 হয়। এ শর্ত উপরিউক্ত সমীকরণে বসালে t এর যে মান পাওয়া যায় তাই হবে উড্ডয়ন কাল । উড্ডয়ন কাল T হলে এ সমীকরণ থেকে আমরা পাই,

0=vo sinθoT-12gt2

যেহেতু T = 0 ভূ-পৃষ্ঠ থেকে যে মুহূর্তে বস্তুটি নিক্ষেপ করা হচ্ছে তাই নির্দেশ করে,

সুতরাং দেখা যায় যে, উড্ডয়ন কাল বস্তুর আদি বেগের উল্লম্ব উপাংশের অর্থাৎ, vvo =Vo sinθo   এর সমানুপাতিক

Related Question

View All
শিক্ষকদের জন্য বিশেষভাবে তৈরি

১ ক্লিকে প্রশ্ন, শীট, সাজেশন ও
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