offSchoolবেটা

উচ্চতর গণিত · অধ্যায় ১৩

সাবান কেটে টুকরো করা: ক্ষেত্রফল বনাম আয়তন

মান বদলাও, চালাও, আর দেখো কী ঘটে।

একটি আয়তকার সাবানের দৈর্ঘ্য ৬ cm, প্রস্থ ৪ cm এবং উচ্চতা ৩ cm। এর আদি আয়তন ৭২ cm³ এবং সমগ্র পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল ১০৮ cm²। সাবানটিকে দৈর্ঘ্য, প্রস্থ ও উচ্চতা বরাবর সমান ২ ভাগে কেটে মোট ৮টি সমান ছোট টুকরোয় ভাগ করা হলো (প্রতি ধারের খণ্ড সংখ্যা ২)। টুকরো করার পর সবগুলো টুকরোর মোট পৃষ্ঠতলের ক্ষেত্রফল কত হবে? মোট আয়তন কি বৃদ্ধি বা হ্রাস পাবে?

প্রতিটি ধারকে সমান ২ ভাগে কেটে মোট ৮টি টুকরো করার পর সবগুলো টুকরোর মোট পৃষ্ঠতলের ক্ষেত্রফল কত হবে?

  1. ২১৬ cm² — মোট আয়তন অপরিবর্তিত থাকবে, কিন্তু ভেতরের নতুন পৃষ্ঠতল উন্মুক্ত হওয়ায় মোট ক্ষেত্রফল দ্বিগুণ হবে
  2. ১০৮ cm² — কোনো উপাদান নষ্ট না হওয়ায় মোট আয়তন ও পৃষ্ঠতলের ক্ষেত্রফল দুটোই আগের মতো থাকবে
  3. ৮৬৪ cm² — টুকরো সংখ্যা ৮টি হওয়ায় মোট পৃষ্ঠতলের ক্ষেত্রফলও ৮ গুণ (১০৮ × ৮) হবে

যা বদলাতে পারবে

  • প্রতি ধারের খণ্ড সংখ্যা: ১ থেকে ৬

যা মেপে দেখাবে

  • টুকরো সংখ্যা
  • মোট আয়তন (cm³)
  • টুকরোগুলোর মোট ক্ষেত্রফল (cm²)
  • প্রতিটি টুকরোর আয়তন (cm³)

চালানোর সময় খেয়াল করো

  • প্রতি ধারের খণ্ড সংখ্যা বাড়িয়ে ২ করো। লাল কাটার দাগগুলোর ফলে ভেতরে কী উন্মুক্ত হলো? মোট আয়তন কি বদলেছে, নাকি কেবল ক্ষেত্রফল বেড়েছে?

নিজে করে দেখো

  1. সাবানটি এমনভাবে কাটো যাতে সব টুকরার মোট পৃষ্ঠতল আসল পৃষ্ঠতলের ঠিক ৪ গুণ হয়।
    ইঙ্গিত

    প্রতি ধারে k টুকরা করলে মোট পৃষ্ঠতল k গুণ হয়।

ধারণাটা কী?আগে নিজে চালিয়ে দেখো, তারপর খোলো।

ঘনবস্তুর খণ্ডায়ন: আয়তন বনাম পৃষ্ঠতলের ক্ষেত্রফল

Stotal=k⋅S,Vtotal=V(k=split)S_{\text{total}} = k \cdot S, \quad V_{\text{total}} = V \quad (k = \text{split})

একটি কঠিন বস্তুকে টুকরো টুকরো কাটলে তার ভেতরের উপাদান বা মোট আয়তন সর্বদা অপরিবর্তিত থাকে (V_total = V)। কিন্তু প্রতিবার কাটার ফলে পূর্বে আবৃত থাকা ভেতরের অংশগুলো উন্মুক্ত হয়ে নতুন পৃষ্ঠতল সৃষ্টি করে। একটি আয়তকার ঘনবস্তুর প্রতিটি ধারকে k ভাগে ভাগ করলে মোট টুকরো হয় k³ টি এবং প্রতিটি ছোট টুকরোর সমগ্রতলের ক্ষেত্রফল হয় মূল ঘনবস্তুর ১/k² অংশ। ফলে k³ টি টুকরোর সর্বমোট পৃষ্ঠতলের ক্ষেত্রফল দাঁড়ায় k³ × (S/k²) = k · S। এখানে k = ২ হওয়ায় ৮টি টুকরোর মোট পৃষ্ঠতলের ক্ষেত্রফল মূল ক্ষেত্রফলের দ্বিগুণ (২ × ১০৮ = ২১৬ cm²) হয়।

অন্য উত্তরগুলো কেন ভুল

ভুল উত্তরের কারণ: অনেকেই ভর বা উপাদান অপরিবর্তিত দেখে ধরে নেন ক্ষেত্রফলও অপরিবর্তিত থাকবে (১০৮ cm²)। কিন্তু কাটার ফলে ৩টি অক্ষ বরাবর নতুন ৬টি অভ্যন্তরীণ পৃষ্ঠ উন্মুক্ত হয়েছে, যার মোট ক্ষেত্রফল মূল সাবানের ক্ষেত্রফলের সমান (১০৮ cm²); তাই মোট ক্ষেত্রফল ১০৮ + ১০৮ = ২১৬ cm²। অন্যদিকে টুকরো সংখ্যা ৮টি হলেও প্রতিটি টুকরো আদি আকারের চেয়ে ছোট (ক্ষেত্রফল ১/৪ অংশ), তাই মোট ক্ষেত্রফল ৮ গুণ না হয়ে ৮ × (১/৪) = ২ গুণ হয়।

যেসব ভুল ধারণা হয়

  • বস্তু কাটলেও তার মোট পৃষ্ঠতলের ক্ষেত্রফল অপরিবর্তিত থাকে
  • টুকরো সংখ্যা যত গুণ হয় মোট পৃষ্ঠতলের ক্ষেত্রফলও ঠিক তত গুণ বৃদ্ধি পায়

বাস্তবে কোথায় দেখা যায়

  • কাপড় ধোয়ার সময় গোটা সাবানের বদলে গুঁড়ো বা কুচি সাবান দ্রুত ফেনা তোলে ও ময়লা দূর করে, কারণ পৃষ্ঠতলের ক্ষেত্রফল বেশি হওয়ায় সাবান দ্রুত দ্রবীভূত হয়
  • রান্নার সময় আলু বা মাংস ছোট ছোট টুকরো করে কাটলে পৃষ্ঠতলের ক্ষেত্রফল বাড়ে, ফলে মসলা দ্রুত ভেতরে প্রবেশ করে এবং খাবার দ্রুত সেদ্ধ হয়

পাঠ্যবইয়ের টপিক