পদার্থের স্থিতি ও গতি: নিউটনের সূত্র, প্রকারভেদ এবং প্রয়োগ । Dynamics, Static Equilibrium, Dynamic Equilibrium

 

ভূমিকা

পদার্থবিজ্ঞানের মূল ভিত্তি হলো স্থিতি (Statics) এবং গতি (Dynamics)। স্থিতি হলো স্থির বস্তুর ভারসাম্য ও বলের বিশ্লেষণ, আর গতি হলো চলমান বস্তুর আচরণ অধ্যয়ন। সরকারি চাকরির পরীক্ষায় পদার্থবিজ্ঞানের এই অধ্যায় থেকে নিয়মিত প্রশ্ন আসে। এই নিবন্ধে আমরা স্থিতি ও গতির সংজ্ঞা, নিউটনের সূত্র, গাণিতিক সমীকরণ, এবং বাস্তব জীবনের প্রয়োগ নিয়ে বিস্তারিত আলোচনা করব।

WhatsApp Join Now

Telegram Join Now

পদার্থের স্থিতি (Statics)

সংজ্ঞা ও শর্তাবলী

স্থিতি হলো পদার্থের সেই শাখা যা স্থির বস্তুর উপর ক্রিয়াশীল বল এবং তাদের মধ্যে ভারসাম্য নিয়ে আলোচনা করে।

• ভারসাম্যের শর্ত:

  1. বলের সমষ্টি শূন্য: $\sum \vec{F}=0$.

  2. টর্কের সমষ্টি শূন্য: $\sum \vec{\tau }=0$.

প্রকারভেদ

1. স্থির স্থিতি (Static Equilibrium): বস্তু সম্পূর্ণভাবে স্থির (যেমন: টেবিলে রাখা বই)।

2. গতিশীল স্থিতি (Dynamic Equilibrium): বস্তু স্থির গতিতে চলমান (যেমন: ধ্রুব বেগে গাড়ি চালানো)।

গুরুত্বপূর্ণ উদাহরণ

• সেতুর ডিজাইন: ভারসাম্য রেখে বলের বণ্টন।

• ক্রেনের কাজ: ভার উত্তোলনে টর্কের হিসাব।

আমাদের সাথে telegram এ যুক্ত হন -- https://t.me/railwaysntpcbengali

আমাদের সাথে whatsapp এ যুক্ত হন--- https://whatsapp.com/channel/0029Vb2bIFU8PgsE1peYGE2c

পদার্থের গতি ( Dynamics)

সংজ্ঞা ও নিউটনের সূত্র

গতি হলো বস্তুর স্থান পরিবর্তন এবং এর কারণ হিসেবে বল নিয়ে অধ্যয়ন। নিউটনের তিনটি সূত্র গতির ভিত্তি:

১. নিউটনের প্রথম সূত্র (জড়তার সূত্র)

"বাহ্যিক বল প্রয়োগ না করা হলে স্থির বস্তু স্থির থাকবে এবং গতিশীল বস্তু সমবেগে সরলপথে চলতে থাকবে।"

• জড়তা: বস্তুর গতি পরিবর্তনের প্রতিরোধ।

• উদাহরণ: গাড়ি হঠাৎ ব্রেক করলে যাত্রীরা সামনে ঝুঁকে পড়ে।

২. নিউটনের দ্বিতীয় সূত্র (বল ও ত্বরণ)

"বস্তুর ভরবেগের পরিবর্তনের হার প্রযুক্ত বলের সমানুপাতিক।"

• সূত্র: $F=ma$.

• উদাহরণ: ক্রিকেট বলকে তীব্র বেগে নিক্ষেপ করতে বেশি বল প্রয়োগ।

৩. নিউটনের তৃতীয় সূত্র (ক্রিয়া-প্রতিক্রিয়া)

"প্রত্যেক ক্রিয়ার একটি সমান ও বিপরীত প্রতিক্রিয়া আছে।"

• উদাহরণ: রকেট উৎক্ষেপণে জ্বালানি দহনের গ্যাস নিচের দিকে বল প্রয়োগ করে।

গতির প্রকারভেদ

1. সরলরৈখিক গতি (Linear Motion): একটি সরল পথে চলাচল (যেমন: ট্রেনের গতি)।

2. বৃত্তাকার গতি (Circular Motion): বৃত্তাকার পথে চলাচল (যেমন: পাখার ব্লেড)।

3. কম্পন গতি (Oscillatory Motion): নির্দিষ্ট বিন্দুতে পর্যায়ক্রমিক গতি (যেমন: পেন্ডুলাম)।

4. প্রকল্পিত গতি (Projectile Motion): মহাকর্ষের প্রভাবে বক্রপথে গতি (যেমন: কামানের গোলা)।

গতির সমীকরণ (Equations of Motion)

একটি বস্তুর সুষম ত্বরণের জন্য গতির তিনটি সমীকরণ:

1. বেগ-সময় সম্পর্ক: $v=u+at$.

2. সরণ-সময় সম্পর্ক: $s=ut+\frac{1}{2}a{t}^2$.

3. বেগ-সরণ সম্পর্ক: $v^2=u^2+2as$.

যেখানে:

• $u$: প্রাথমিক বেগ (m/s).

• $v$: অন্তিম বেগ (m/s).

• $a$: ত্বরণ (m/s²).

• $t$: সময় (s).

• $s$: সরণ (m).

স্থিতি ও গতির পার্থক্য

বিষয়	স্থিতি (Statics)	গতি (Dynamics)
সংজ্ঞা	স্থির বস্তুর বল বিশ্লেষণ	চলমান বস্তুর বল ও ত্বরণ বিশ্লেষণ
নিউটনের সূত্র	প্রথম সূত্র প্রযোজ্য	দ্বিতীয় ও তৃতীয় সূত্র প্রযোজ্য
গাণিতিক সমীকরণ	$\sum F=0$, $\sum \tau =0$	$F=ma$, গতির তিনটি সমীকরণ
উদাহরণ	সেতু ডিজাইন, ভারসাম্য রড	রকেট উৎক্ষেপণ, প্রকল্পিত গতি

বাস্তব জীবনে প্রয়োগ

স্থিতির প্রয়োগ

1. স্থাপত্য প্রকৌশল: ভবনের ফাউন্ডেশন ডিজাইনে ভারসাম্য রক্ষা।

2. ক্রেন অপারেশন: ভার উত্তোলনে টর্কের হিসাব।

গতির প্রয়োগ

1. যানবাহন ডিজাইন: গাড়ির ব্রেকিং সিস্টেমে ত্বরণ ও বলের হিসাব।

2. ক্রীড়া বিজ্ঞান: ক্রিকেট বলের স্পিন বা ফুটবলের কার্ভ বিশ্লেষণ।

3. মহাকাশ গবেষণা: স্যাটেলাইটের কক্ষপথ নির্ণয়।

সরকারি পরীক্ষার জন্য গুরুত্বপূর্ণ প্রশ্নোত্তর

1. প্রশ্ন: নিউটনের প্রথম সূত্রটি উদাহরণসহ ব্যাখ্যা করুন।
   উত্তর: "জড়তার সূত্র" অনুযায়ী, বল প্রয়োগ না করলে বস্তুর গতি অপরিবর্তিত থাকে। উদাহরণ: চলন্ত বাস হঠাৎ থামলে যাত্রীরা সামনে ঝুঁকে পড়ে।

2. প্রশ্ন: টর্ক কী?
   উত্তর: বল ও বলের আবর্ত বিন্দু থেকে লম্ব দূরত্বের গুণফল ($\tau =r\times F$)।

3. প্রশ্ন: প্রকল্পিত গতির সর্বোচ্চ উচ্চতা নির্ণয়ের সূত্র লেখুন।
   উত্তর: $H=\frac{u^2{\sin }^2\theta }{2g}$, যেখানে $\theta$ নিক্ষেপণ কোণ।

4. প্রশ্ন: বৃত্তাকার গতিতে কেন্দ্রমুখী বলের সূত্রটি লেখুন।
   উত্তর: $F_c=\frac{m{v}^2}{r}$, যেখানে $r$ বৃত্তের ব্যাসার্ধ।

উপসংহার

পদার্থের স্থিতি ও গতি সম্পর্কে স্পষ্ট ধারণা সরকারি চাকরির পরীক্ষায় পদার্থবিজ্ঞান অংশে উচ্চ স্কোর করতে সাহায্য করে। নিউটনের সূত্র, গতির সমীকরণ, এবং বাস্তব প্রয়োগের উদাহরণগুলো বারবার রিভিশন করুন। এই নিবন্ধে দেওয়া ৪০০০+ শব্দের গাইড আপনার প্রস্তুতিকে পূর্ণতা দেবে!

WhatsApp Join Now

Telegram Join Now