offSchoolবেটা

পদার্থবিজ্ঞান · অধ্যায় ২

বিদ্যালয়ে যাওয়ার পথ: দূরত্ব ও সরণ

মান বদলাও, চালাও, আর দেখো কী ঘটে।

রাজশাহীতে নীলা তার বাড়ি থেকে বিদ্যালয়ে যাওয়ার জন্য একটি পুকুরের পাশ দিয়ে হেঁটে গেল: প্রথমে সোজা পূর্ব দিকে ৩০০ m, তারপর সোজা উত্তর দিকে ৪০০ m। ছক কাগজের প্রতি ঘরের মান ১০০ m ধরে ভেক্টর দুটি হলো a = (৩, ০) এবং b = (০, ৪)। বাড়ি থেকে বিদ্যালয়ের সরলরৈখিক সরণ কত হবে?

বাড়ি থেকে বিদ্যালয়ের সোজা সরলরৈখিক দূরত্ব (সরণ) কত?

  1. ৭০০ m: মোট অতিক্রান্ত দূরত্বই সরণ (৩০০ + ৪০০ = ৭০০ m)
  2. ৫০০ m
  3. ১০০ m: দুটি পথের বিয়োগফল (৪০০ − ৩০০ = ১০০ m)

যা বদলাতে পারবে

  • দ্বিতীয় ধাপের পূর্ব বা পশ্চিম উপাংশ (bx): −৮ থেকে ৮ ×100 m
  • দ্বিতীয় ধাপের উত্তর বা দক্ষিণ উপাংশ (by): −৮ থেকে ৮ ×100 m

যা মেপে দেখাবে

  • লব্ধি সরণ (|a + b|) (×100 m)
  • প্রথম ধাপের মান (|a|) (×100 m)
  • দ্বিতীয় ধাপের মান (|b|) (×100 m)
  • সরণের দিক (কোণ) (°)

চালানোর সময় খেয়াল করো

  • পূর্বমুখী ভেক্টর a = (৩, ০) এর সাথে উত্তরমুখী ভেক্টর b = (০, ৪) যোগ করলে একটি সমকোণী ত্রিভুজ গঠিত হয়। পিথাগোরাসের উপপাদ্য অনুসারে লব্ধির মান বের করো: √(৩² + ৪²)।

নিজে করে দেখো

  1. দ্বিতীয় ধাপে ৪০০ m হেঁটে (magnitude_b = ৪) এমন একটি দিকে যাও যাতে মোট সরণ ঠিক ৭০০ m (৭ একক) হয়।
    ইঙ্গিত

    সরণ সর্বোচ্চ তখনই হয় যখন দুটি ভেক্টর একই দিকে থাকে: প্রথম ধাপের মতো দ্বিতীয় ধাপটিও সোজা পূর্ব দিকে (bx = ৪, by = ০) নিয়ে দেখো।

  2. বিদ্যালয়ে না গিয়ে নীলাকে তার শুরুর অবস্থানে (বাড়িতে) ফিরিয়ে আনার জন্য দ্বিতীয় ধাপের ভেক্টর b বেছে নাও।
    ইঙ্গিত

    প্রথম ধাপ ছিল ৩ একক পূর্ব দিকে (ax = ৩)। আদি অবস্থানে ফিরতে হলে দ্বিতীয় ধাপে উল্টো দিকে পশ্চিমে ৩ একক (bx = −৩, by = ০) যেতে হবে।

ধারণাটা কী?আগে নিজে চালিয়ে দেখো, তারপর খোলো।

দূরত্ব ও সরণ: সরণ একটি ভেক্টর রাশি

∣s⃗∣=x2+y2=(ax+bx)2+(ay+by)2|\vec{s}| = \sqrt{x^2 + y^2} = \sqrt{(a_x + b_x)^2 + (a_y + b_y)^2}

দূরত্ব হলো আঁকাবাঁকা বা যেকোনো পথে অতিক্রান্ত মোট দৈর্ঘ্য, যা একটি স্কেলার রাশি (|a| + |b| = ৩০০ + ৪০০ = ৭০০ m)। সরণ হলো আদি অবস্থান থেকে শেষ অবস্থানের সরাসরি সরলরৈখিক দূরত্ব ও দিক, যা একটি ভেক্টর রাশি (s = a + b)। এখানে পূর্ব ও উত্তর দিক পরস্পর লম্ব হওয়ায় পিথাগোরাসের উপপাদ্য অনুসারে সরণের মান হয়: √(৩০০² + ৪০০²) = ৫০০ m (বা ছক কাগজে √(৩² + ৪²) = ৫ একক = ৫০০ m)। সাধারণভাবে |a + b| ≤ |a| + |b| হয়; দুটি সরণ ভেক্টর যখন ঠিক একই সরলরেখায় একই দিকে কাজ করে, কেবল তখনই সরণের মান দূরত্বের সমান হয়।

অন্য উত্তরগুলো কেন ভুল

৭০০ m হলো নীলার মোট অতিক্রান্ত দূরত্ব, সরণ নয়। সরণ হলো শুরুর বিন্দু থেকে শেষের বিন্দুর সরাসরি সংযোগকারী সরলরেখার দৈর্ঘ্য, যা সমকোণী ত্রিভুজের অতিভুজ হিসেবে ৫০০ m হয়। আবার দিক দুটি পরস্পর লম্ব হওয়ায় এদের বিয়োগ করে ১০০ m হবে না। ভেক্টর রাশিতে মান ও দিক উভয় বিবেচনা করে জ্যামিতিক উপায়ে যোগ করতে হয়।

যেসব ভুল ধারণা হয়

  • সরণ সবসময় মোট অতিক্রান্ত দূরত্বের সমান হয়
  • পরস্পর লম্ব দিকের গতিতে একটি মান থেকে অন্যটি সরাসরি বিয়োগ হয়

বাস্তবে কোথায় দেখা যায়

  • রাজশাহী বা ঢাকার আঁকাবাঁকা সড়ক ও গলিপথে রিকশা বা হেঁটে মোট দূরত্বের চেয়ে শুরু ও গন্তব্যের সরলরৈখিক সরণ কম হওয়া, যা মানচিত্র ও জিপিএস নেভিগেশনে ব্যবহৃত হয়।
  • নদীমাতৃক বাংলাদেশে পদ্মা ও যমুনা নদীতে এক ঘাট থেকে অন্য ঘাটে লঞ্চ বা ট্রলার পারাপারে আঁকাবাঁকা গতিপথের তুলনায় দুই ঘাটের মধ্যবর্তী সরাসরি সরণ হিসাব করে গতিপথ নির্ধারণ করা।

পাঠ্যবইয়ের টপিক