offSchoolবেটা

পদার্থবিজ্ঞান · অধ্যায় ৩

ট্রলির ধাক্কা: ভরবেগ কোথায় যায়?

মান বদলাও, চালাও, আর দেখো কী ঘটে।

কমলাপুর স্টেশনে মালবোঝাই একটি ট্রলি ২ m/s বেগে গড়িয়ে গিয়ে প্ল্যাটফর্মে থেমে থাকা সমান ভরের আরেকটি ট্রলিকে ধাক্কা দিল। ধাক্কার পর প্রথম ট্রলিটি ধীর হয়ে যায়, দ্বিতীয়টি চলতে শুরু করে। ধাক্কায় কি কিছু ভরবেগ হারিয়ে যায়, নাকি শুধু এক ট্রলি থেকে অন্য ট্রলিতে চলে যায়?

ধাক্কার আগে মোট ভরবেগ ৪ kg·m/s। ধাক্কার পরে দুটি ট্রলির মোট ভরবেগ কত হবে?

  1. আগের মতোই ৪ kg·m/s
  2. ৪-এর কম, কারণ ধাক্কায় কিছু ভরবেগ নষ্ট হয়
  3. শূন্য, কারণ ট্রলি দুটি একে অপরকে সমান ও বিপরীত বলে ধাক্কা দেয়
  4. ৪-এর বেশি, কারণ দ্বিতীয় ট্রলিটিও এখন চলছে

যা বদলাতে পারবে

  • ট্রলি ১-এর বেগ: ০.৫ থেকে ৩ m/s
  • ট্রলি ১-এর ভর: ১ থেকে ৪ kg
  • ট্রলি ২-এর ভর: ১ থেকে ৪ kg
  • বাফারের স্থিতিস্থাপকতা: ০ থেকে ১

যা মেপে দেখাবে

  • ধাক্কার আগে মোট ভরবেগ (kg·m/s)
  • ধাক্কার পরে মোট ভরবেগ (kg·m/s)
  • ট্রলি ১-এর শেষ বেগ (m/s)
  • ট্রলি ২-এর শেষ বেগ (m/s)
  • আগে গতিশক্তি (J)
  • পরে গতিশক্তি (J)

চালানোর সময় খেয়াল করো

  • বাফারের স্থিতিস্থাপকতা শূন্য করে দেখো: ট্রলি দুটি জোড়া লেগে একসাথে চলে। গতিশক্তি কমে গেল, কিন্তু মোট ভরবেগ?
  • এবার ভর বদলাও। যে ট্রলিই ভারী হোক, আগের ও পরের মোট ভরবেগ দুটি পাশাপাশি মিলিয়ে দেখো।

নিজে করে দেখো

  1. ক্যারমের মতো করো: এমন ধাক্কা দাও যাতে ট্রলি ১ ধাক্কার পর পুরোপুরি থেমে যায়।
    ইঙ্গিত

    সমান ভরের দুটি ট্রলি আর পুরো স্থিতিস্থাপক বাফার দিয়ে চেষ্টা করো।

  2. এমন ধাক্কা দাও যাতে ট্রলি ১ উল্টো দিকে ফিরে আসে।
    ইঙ্গিত

    হালকা ট্রলি দিয়ে ভারী ট্রলিতে ধাক্কা দাও।

  3. রেলের বগির মতো: ট্রলি দুটিকে জোড়া লাগিয়ে একসাথে ০.৫ m/s বেগে চালাও।
    ইঙ্গিত

    জোড়া লাগলে বেগ = m₁u / (m₁ + m₂)। বাফার শূন্য করো, তারপর বেগ বা ভর মেলাও।

ধারণাটা কী?আগে নিজে চালিয়ে দেখো, তারপর খোলো।

ভরবেগের সংরক্ষণ সূত্র

m1u1+m2u2=m1v1+m2v2m_1 u_1 + m_2 u_2 = m_1 v_1 + m_2 v_2

দুটি বস্তুর সংঘর্ষে বাইরের কোনো বল না থাকলে মোট ভরবেগ সংরক্ষিত থাকে: ধাক্কার আগে যত, পরেও তত। ধাক্কার সময় ট্রলি ১ ট্রলি ২-কে যে বল দেয়, ট্রলি ২-ও ট্রলি ১-কে সমান ও বিপরীত বল দেয় (নিউটনের তৃতীয় সূত্র), আর বল দুটি একই সময় ধরে কাজ করে। তাই একটির ভরবেগ যতটা কমে, অন্যটির ঠিক ততটা বাড়ে। গতিশক্তি কিন্তু সংরক্ষিত নাও থাকতে পারে: বাফার যত কম স্থিতিস্থাপক, তত বেশি শক্তি তাপ ও শব্দে চলে যায়।

অন্য উত্তরগুলো কেন ভুল

ধাক্কায় গতিশক্তির কিছু অংশ তাপ ও শব্দ হয়ে যায়, তাই মনে হয় কিছু একটা হারাল। কিন্তু ভরবেগ হারায় না: দুই ট্রলির ওপর বল সমান ও বিপরীত, তাই এক ট্রলি যতটা ভরবেগ হারায় অন্যটি ঠিক ততটা পায়।

যেসব ভুল ধারণা হয়

  • সংঘর্ষে কিছু ভরবেগ নষ্ট হয়ে যায়
  • সমান ও বিপরীত বল কাজ করলে কোনো কিছুই চলতে পারে না
  • দ্বিতীয় বস্তু চলতে শুরু করলে মোট ভরবেগ বেড়ে যায়

বাস্তবে কোথায় দেখা যায়

  • রেলের বগি জোড়া লাগানো (শান্টিং): একটি চলন্ত বগি থেমে থাকা বগিতে ধাক্কা দিয়ে জোড়া লাগে, তারপর দুটি একসাথে আগের চেয়ে ধীরে চলে। মোট ভরবেগ একই থাকে বলেই বেগ কমে যায়।
  • ক্যারম খেলায় স্ট্রাইকার দিয়ে সোজাসুজি গুটিতে মারলে স্ট্রাইকার প্রায় থেমে যায় আর গুটি ছুটে যায়: স্ট্রাইকারের ভরবেগ গুটিতে চলে গেছে।

পাঠ্যবইয়ের টপিক