এখানে যে বিষয়গুলি আছে
Toggle1. ঘর্ষণ বল -সঠিক উত্তরটি বেছে নাও
1.1 একটি বস্তু θ নতিকোণবিশিষ্ট একটি নততল বরাবর নেমে আসছে। নামার সময় ঘর্ষণ গুণাঙ্ক μ দূরত্বের সঙ্গে সমানুপাতিক (μ=kx) বস্তুটি নততল বরাবর নেমে আসবে
(A) স্থির ত্বরণ gsinθ সহ (B) স্থির ত্বরণ (gsinθ-μgcosθ) সহ (C) স্থির ত্বরণ (μgcosθ-gsinθ) সহ (D) পরিবর্তনশীল ত্বরণসহ
=> ঘর্ষণ গুণাঙ্ক যেহেতু দূরত্বের সাথে সমানুপাতী তাই ত্বরণ পরিবর্তন হতে থাকবে।
1.2 একটি m ভরের ব্লক টেবিলের ওপর স্থিরাবস্থায় রাখা আছে। ব্লক ও টেবিলের মধ্যে ঘর্ষণ গুণাঙ্ক μ । ব্লকটিতে সর্বনিম্ন যে বলের জন্য গতিশীল হবে তা হল- (A) μmg (B) \frac{\mu mg}{\sqrt{1+\mu^2}} (C) mg (D) কোনোটিই নয়
=>
স্থির বেগে থাকা অবস্থায় R+Fsin\theta=mg or, R=mg-Fsin\theta এবং
Fcos\theta=f
or, Fcos\theta=\mu R
or, Fcos\theta=\mu (mg-Fsin\theta)
or, Fcos\theta+\mu Fsin\theta=\mu mg
or, F(cos\theta+\mu sin\theta)=\mu mg
or, F=\frac{\mu mg}{cos\theta+\mu sin\theta}
F সর্বনিম্ন হবে যদি K=cos\theta+\mu sin\theta সর্বোচ্চ হয়।
এখন, \frac{dK}{d\theta}=0
or, -sin\theta+\mu cos\theta=0
or, sin\theta=\mu cos\theta.........(i)
or, tan\theta=\mu ....... (ii)
∴ F_{min}=\frac{\mu mg}{cos\theta+\mu sin\theta}
or, F_{min}=\frac{\mu mg}{cos\theta+\mu \mu cos\theta} [(i) নং সমীকরণ থেকে sin\theta এর মান বসাই]
or, F_{min}=\frac{\mu mg}{cos\theta(1+\mu^2)}
(ii) নং সমীকরণ থেকে পাই
tan\theta=\mu
or, tan^2\theta=\mu^2
or, 1+tan^2\theta=1+\mu^2
or, sec^2\theta=1+\mu^2
or, sec\theta=\sqrt{1+\mu^2}
or, cos\theta=\frac{1}{\sqrt{1+\mu^2}}
or, cos\theta(1+\mu^2)=\frac{(1+\mu^2)}{\sqrt{1+\mu^2}}=\sqrt{1+\mu^2}
∴ F_{min}=\frac{\mu mg}{\sqrt{1+\mu^2}}
উত্তর -(B) \frac{\mu mg}{\sqrt{1+\mu^2}}
1.3 2 kg ভরের একটি ব্লক একটি অনুভূমিক টেবিলের ওপর স্থিরাবস্থায় আছে। ব্লক ও টেবিলের মধ্যে ঘর্ষণ গুণাঙ্ক 0.5। অনভূমিকের সঙ্গে সমান্তরালে 7 N বল ব্লকের ওপর প্রয়োগ করা হলে (ধরো, = 10 m s^{-2} ) – (A) বস্তুটির ত্বরণ হবে 3 m s^{-2}, (B) ঘর্ষণ বল হবে 10 N, (C) ঘর্ষণ বল হবে 7 N, (D) কোনোটিই নয়।
=> স্থিতি ঘর্ষণ বল, F_s= \mu R = \mu mg= 0.5.2.10 N = 10 N
তারমানে প্রযুক্ত বল 10 N বা তার বেশি হলেই বস্তুটি চলতে শুরু করবে।
এখন প্রযুক্ত বল 7 N হওয়ায় বস্তুটি স্থির অবস্থাতেই থাকবে।
সুতরাং Ans- (C) ঘর্ষণ বল হবে 7 N
1.4 নততল বরাবর স্থির বেগে একটি বস্তু পিছলে নামছে। যদি নততলটির নতিকোণ θ হয়, তাহলে গতীয় ঘর্ষণ গুণাঙ্ক হবে – (A) sinθ, (B) cosθ, (C) tanθ, (D) কোনোটিই নয়।
=> বস্তুটি স্থির বেগে নামছে। অর্থাৎ সাম্যাবস্থায় আছে। তাহলে μ=tanθ (C )
1.5 একটি পতঙ্গ একটি অর্ধগোলকের তল বরাবর খুব ধীরে 1 cm উচ্চতায় উঠতে পারে। অর্ধগোলকটির ব্যাসার্ধ 5 cm এবং পতা অর্ধগোলকের ঘর্ষণ গুণাঙ্ক μ হলে —(A) \mu \geq \frac{3}{4} (B) \mu \geq \frac{3}{5}(C) \mu \geq \frac{4}{5}, (D) কোনোটিই নয়
=>F_s=\mu\ R
or, mgsin\theta=\mu\ mgcos\theta
or, tan\theta=\mu
আবার, AB=\sqrt{{OB}^2-{OA}^2}= \sqrt{5^2-4^2}= 3
\therefore\mu=tan\theta=\frac{AB}{OA}=\frac{3}{4}
1.6 একটি ঘাত বল 2 kg ভরের ব্লকে 10 m/s গতিবেগ তৈরি করে। ব্লকটি যে অনুভূমিক তলে রয়েছে তার ঘর্ষণ গুণাঙ্ক 0.2। ব্লকটি কত দূরত্ব অতিক্রম করবে?
(A) 20 m (B) 25 m (C ) 50 m (D) কোনোটিই নয়
=> u= 10 m/s, F_s= \mu R= \mu mg=0.2×2×10 N=4 N
a_s=\frac{F_s}{m}=\frac{4}{2}=2 m/s2
s=\frac{u^2}{2a_s}=\frac{10^2}{2\times 2}m =25 m
1.7 অনুভূমিকভাবে 5 N বল প্রয়োগ করে 0.1 kg ভরের একটি ব্লককে উল্লম্ব দেয়ালের গায়ে চেপে রাখা হয়েছে। ব্লক ও দেয়ালের মধ্যে ঘর্ষণ গুণাঙ্ক 0.5 হলে ব্লকের উপর ক্রিয়াশীল ঘর্ষণ বলের মান হল (A) 2.5 N (B) 0.98 N (C) 4.9 N (D) 0.49 N
=>এক্ষেত্রে ঘর্ষণ বল দেওয়ালের সমান্তরালে লম্বভাবে উপরের দিকে ক্রিয়া করবে।
প্রতিক্রিয়া বল, R = 5 N। ব্লকটি যেহেতু আটকে আছে তাই স্থিত ঘর্ষণ বল, F_s=\mu R = 0.5\times 5 N = 2.5 N
2. ঘর্ষণ বল -অতি সংক্ষিপ্ত প্রশ্নোত্তর
2.1 সীমাস্থ ঘর্ষণ অপেক্ষা গতীয় ঘর্ষণ ক্ষুদ্রতর হয় কেন?
=> আমরা জানি ঘর্ষণ বল সর্বদা দুটি তলের সংস্পর্শে ক্রিয়া করে। বস্তু যখন স্থির অবস্থায় থাকে তখন দুই তলের সংযোগস্থলে অবস্থিত খাঁজগুলি একে অপরের সঙ্গে আটকে যায়। অন্যদিকে তল দুটি গতিশীল অবস্থায় থাকলে তলের খাঁজগুলি ঠিকমত জুড়ে থাকে না। সেই জন্য গতীয় ঘর্ষণের থেকে সীমাস্থ ঘর্ষণ এর মান বেশি।
2.2 ঘর্ষণ গুণাঙ্ক কি 1-এর বেশি হওয়া সম্ভব ?
=> হ্যাঁ হতে পারে। যখন একই প্রকৃতির দুটি ধাতব ও টুকরো শূন্য মাধ্যমে থাকে তখন ওই দুই টুকরোর মধ্যে ঘর্ষণ গুণাঙ্ক একের বেশি হয়। স্বাভাবিক অবস্থায় অর্থাৎ বায়ু মাধ্যমে যখন দুটি বস্তু জুড়ে থাকে তখন তাদের সংযোগস্থলে একটু হলেও বায়ু থাকে। অন্যদিকে শূন্য মাধ্যমে যদি দুটি ধাতব টুকরাকে কাছাকাছি আনা যায় তাহলে তাদের সংযোগস্থলে অন্য কোন মাধ্যম না থাকায় তারা তড়িৎ কুলম্বীয় আকর্ষণ বলের জন্য টুকরা দুটি সঙ্গে সঙ্গে জুড়ে যায়। একে কোল্ড ওয়েল্ডিং বলা হয়।
2.3 সাইকেলের চাকায় স্পোক থাকে কেন ?
=> স্পোক হল সরু প্রকৃতির। ফলে সাইকেলের চাকার ভর চাকার পরিধি বরাবর বিস্তৃত থাকে। সেজন্য চাকার জড়তা ভ্রামক বেশি হয়। সেজন্য চাকাটি সুষম গতিতে চলতে পারে।
3. ঘর্ষণ বল -সংক্ষিপ্ত প্রশ্নোত্তর
3.1 2.5 kg ভরের একটি ব্লক নততল বরাবর 1.5 m/s বেগে নীচে পড়ছে(μ=0.2)। 1 sec পরে তার বেগ হল 5 m/s। অনুভূমিকের সঙ্গে নততলের কোণ কত?
=> ধরি, নততল অনুভূমিকের সাথে θ কোণ করে আছে।
তাহলে ত্বরণ, a=g(sin\theta-\mu\cos\theta)
or, \frac{v-u}{t}=g(sin\theta-\mu\cos\theta)
or, \frac{5-1.5}{1}=9.8(sin\theta-0.2\times\cos\theta)
or, 0.357=sin\theta-0.2\times\sqrt{1-sin^2\theta}
or, 0.2\times\sqrt{1-sin^2\theta}=sin\theta-0.357
or, 0.04(1-sin^2\theta)=sin^2\theta-2\times sin\theta\times0.357+0.357^2
or, 0.04-0.04\sin^2\theta=sin^2\theta-0.714\sin\theta+0.1274
or, 1.04sin^2\theta-0.714\sin\theta+0.0874=0
or. sin\theta=\frac{-(-0.714)\pm\sqrt{(-0.714)^2-4\times1.04\times0.0874}}{2\times1.04}
or, sin\theta=\frac{0.714\pm 0.382 }{2.08}
or, sin\theta=0.527 বা\; 0.159
or, \theta=sin^{-1}0.527 বা\;sin^{-1}0.159
or, \theta=31.8^0 বা\; 9.14^0
এখন \theta এর মান সীমাস্থ ঘর্ষণ কোণ ( tan-1μ=11.310 ) অপেক্ষা বেশি হবে। সুতরাং 9.140 অগ্রাহ্য হবে।
3.2 L দৈর্ঘ্যের একটি চেন টেবিলের ওপর রাখা আছে। তার দৈর্ঘ্যের l অংশ টেবিলের বাইরে ঝুলছে। টেবিল ও চেনের মধ্যে ঘর্ষণ গুণাঙ্ক μ হলে, l -এর সর্বোচ্চ মান কত হবে? Ans: \frac{\mu L}{1+\mu}
=>
চেনের একক দৈর্ঘ্যের ভর m।
ঝুলন্ত l অংশের ওজন mlg=F
অবশিষ্ট (L-l) অংশের ওজন (L-l)mg=R
সাম্যাবস্থায়,
F_s = \mu R
কিন্তু, F_s = F
or, \mu R=mlg
or, \mu m(L-l)g=mlg
or, \mu L-\mu l=l
or, \mu L=l+\mu l
or, l(+\mu )= \mu L
or, l=\frac{\mu L}{1+\mu}
3.3 একটি বস্তু । বস্তুটিকে ওই তল বরাবর উপরের দিকে u বেগে প্রক্ষেপ করলে দেখাও যে, বস্তুটি নততল বরাবর \frac{u^2}{4gsin\theta} দূরত্ব পর্যন্ত উঠবে।
=>
ধরি ভর m, ঘর্ষণ বল f, প্রতিক্রিয়া বল R, ঘর্ষণ গুণাঙ্ক \mu ।
সমবেগে নামলে, mgsin\theta= f
or, mg sin\theta= \mu R
or, mgsin\theta= \mu mgcos\theta
or, tan\theta = \mu
ওপরে ওঠার সময় প্রযুক্ত বল
or, ma=mgsin\theta+f
or, ma=mgsin\theta+\mu R
or, ma=mgsin\theta+\mu mg cos\theta
or, a=g(sin\theta+\mu cos\theta)
u বেগে তল বরাবর নিক্ষেপ করলে যদি s দূরত্ব যায় তাহলে,
u^2-2as=0
or, s = \frac{u^2}{2a} = \frac{u^2}{2g(sin\theta+\mu cos\theta)} =\frac{u^2}{2g(sin\theta+tan\theta cos\theta)}=\frac{u^2}{2g(sin\theta+sin\theta)}=\frac{u^2}{4gsin\theta}