লগি দিয়ে নৌকা ঠেলা: ক্রিয়া ও প্রতিক্রিয়া
মান বদলাও, চালাও, আর দেখো কী ঘটে।
সদরঘাটে বুড়িগঙ্গা নদীতে পাশাপাশি ভাসমান দুটি নৌকার একটিতে (নৌকা A) মাঝি বসে আছেন। তিনি লগি দিয়ে পাশের অপর নৌকাটিকে (নৌকা B) ২০০ N বল দিয়ে ০.৫ s ধরে ঠেলা দিলেন। মাঝি ও মালামালসহ নৌকা A-এর মোট ভর ৪০০ kg এবং খালি নৌকা B-এর ভর ২০০ kg। পানির ঘর্ষণ নগণ্য হলে ঠেলা দেওয়ার পর কোন নৌকাটি বেশি দ্রুতিতে চলবে?
ঠেলা দেওয়ার পর নৌকা দুটির গতি কেমন হবে?
- হালকা নৌকা B দ্বিগুণ দ্রুত চলবে: নৌকা A যে বেগে পেছনে সরবে, নৌকা B তার দ্বিগুণ বেগে সামনে যাবে
- শুধু নৌকা B সামনে যাবে: নৌকা A স্থির থাকবে, কারণ ধাক্কা শুধু B-কে দেওয়া হয়েছে
- দুটি নৌকাই সমান দ্রুতিতে বিপরীত দিকে সরবে: কারণ ক্রিয়া ও প্রতিক্রিয়া বল পরস্পর সমান
যা বদলাতে পারবে
- ধাক্কা বল: ৫০ থেকে ৪০০ N
- নৌকা A-এর ভর: ১০০ থেকে ৬০০ kg
- নৌকা B-এর ভর: ১০০ থেকে ৬০০ kg
যা মেপে দেখাবে
- নৌকা A-এর শেষ বেগ (m/s)
- নৌকা B-এর শেষ বেগ (m/s)
- মোট ভরবেগ (kg·m/s)
চালানোর সময় খেয়াল করো
- নৌকা দুটির বেগের দিক লক্ষ করো: নৌকা A যাচ্ছে বামে (ঋণাত্মক বেগ) আর নৌকা B যাচ্ছে ডানে (ধনাত্মক বেগ)। ধাক্কা শুধু B-কে দেওয়া সত্ত্বেও A কেন পেছনে সরল?
- এবার নৌকা দুটির ভর সমান (m₁ = m₂ = ২০০ kg) করে দেখো। তখন কি তাদের দ্রুতি সমান হয়?
নিজে করে দেখো
- নৌকা B-কে নৌকা A-এর ঠিক ৩ গুণ দ্রুত চালাও: ধাক্কা বল ও ভর এমনভাবে ঠিক করো যেন নৌকা B-এর শেষ বেগ ০.৭৫ m/s এবং নৌকা A-এর শেষ বেগ -০.২৫ m/s হয়।
ইঙ্গিত
নৌকা B-এর ভর নৌকা A-এর ৩ ভাগের ১ ভাগ হতে হবে। যেমন F = ৩০০ N রেখে m₁ = ৬০০ kg ও m₂ = ২০০ kg করো, অথবা F = ১৫০ N রেখে m₁ = ৩০০ kg ও m₂ = ১০০ kg করো।
- উভয় নৌকার দ্রুতি ০.৫ m/s করো: এমনভাবে ভর ও বল সমন্বয় করো যেন নৌকা A-এর শেষ বেগ -০.৫ m/s এবং নৌকা B-এর শেষ বেগ ০.৫ m/s হয়।
ইঙ্গিত
উভয় নৌকার ভর সমান হলে তারা সমান দ্রুতিতে দুই দিকে সরবে। F = ২০০ N রেখে m₁ ও m₂ দুটোই ২০০ kg করে দেখো।
ধারণাটা কী?আগে নিজে চালিয়ে দেখো, তারপর খোলো।
নিউটনের গতির তৃতীয় সূত্র: ক্রিয়া ও প্রতিক্রিয়া বল
যখন একটি বস্তু অন্য একটি বস্তুর ওপর বল প্রয়োগ করে (ক্রিয়া বল F₁), তখন দ্বিতীয় বস্তুটিও প্রথম বস্তুর ওপর সমান মানের বিপরীতমুখী বল প্রয়োগ করে (প্রতিক্রিয়া বল F₂ = -F₁)। মাঝি যখন লগি দিয়ে নৌকা B-কে ধাক্কা দেন, তখন নৌকা B-ও মাঝির লগির ওপর সমান ও বিপরীত ধাক্কা দেয়। বল দুটি একই সময় ধরে (০.৫ s) কাজ করে। যেহেতু বল সমান কিন্তু ভর ভিন্ন (a = F/m), তাই হালকা নৌকা B-এর ত্বরণ ও বেগ বেশি হয় (দ্বিগুণ), আর ভারী নৌকা A-এর বেগ কম হয়। দুটি নৌকার ভরবেগ সমান ও বিপরীত হওয়ায় মোট ভরবেগ সবসময় শূন্য থাকে।
অন্য উত্তরগুলো কেন ভুল
অনেকে ভাবেন ধাক্কা দেওয়া হয়েছে শুধু নৌকা B-কে, তাই শুধু B চলবে। কিন্তু নিউটনের তৃতীয় সূত্র অনুযায়ী বল সবসময় জোড়ায় ঘটে: একা কোনো বল থাকতে পারে না। আবার বল সমান হলেও বেগ সমান হয় না, কারণ ত্বরণ ভরের ব্যস্তানুপাতিক (a = F/m)। তাই একই বলে হালকা বস্তু বেশি দ্রুত চলে।
যেসব ভুল ধারণা হয়
- যাকে ঠেলা হয় কেবল সেই বস্তুই বল অনুভব করে ও গতিশীল হয়
- সমান বল প্রযুক্ত হলে যেকোনো ভরের বস্তুর গতি বা বেগ সমান হয়
বাস্তবে কোথায় দেখা যায়
- নৌকা থেকে তীরে লাফ দেওয়া: নদী বা ঘাটে নৌকা থেকে তীরে লাফ দিলে যাত্রী সামনের দিকে এগিয়ে যান, আর একই সময়ে তার পায়ের বিপরীতমুখী ধাক্কায় (প্রতিক্রিয়া বল) নৌকাটি পেছন দিকে ভেসে সরে যায়।
- মাটির রাস্তায় হাঁটা বা দৌড়ানো: হাঁটার সময় আমরা পা দিয়ে মাটিকে পেছনের দিকে তির্যকভাবে ধাক্কা দিই (ক্রিয়া বল)। মাটিও আমাদের পায়ের ওপর সামনের দিকে সমান ও বিপরীত প্রতিক্রিয়া বল দেয়, যার কারণে আমরা সামনে এগিয়ে যেতে পারি।