offSchoolবেটা

পদার্থবিজ্ঞান · অধ্যায় ৫

ছোট ধাক্কায় পুরো গাড়ি ওঠে কীভাবে?

মান বদলাও, চালাও, আর দেখো কী ঘটে।

গাজীপুরের এক সার্ভিস সেন্টারে মিস্ত্রি একটি ছোট লিভারে চাপ দিয়ে তেলভর্তি হাইড্রোলিক লিফটে ১৫০০ কেজির গাড়ি তুলছেন। ছোট পিস্টন ৫ cm², বড়টি ৫০০ cm²। বড় পিস্টন দ্বিগুণ চওড়া (১০০০ cm²) করলে একই ধাক্কায় তোলার বল কী হবে?

বড় পিস্টন ১০০০ cm² করলে তোলার বল কী হবে?

  1. দ্বিগুণ: একই চাপ দ্বিগুণ ক্ষেত্রফলে
  2. অর্ধেক: বল বড় জায়গায় ছড়িয়ে দুর্বল হয়
  3. একই, তেলের চাপ তো বদলায়নি
  4. দ্বিগুণ, আর বড় পিস্টনও একই দূরত্ব ওঠে

যা বদলাতে পারবে

  • ছোট পিস্টনের ক্ষেত্রফল: ১ থেকে ৫০ cm²
  • বড় পিস্টনের ক্ষেত্রফল: ১০০ থেকে ২,০০০ cm²
  • ছোট পিস্টনে ঠেলা: ১০ থেকে ৫০০ N

যা মেপে দেখাবে

  • চাপ (kPa)
  • বড় পিস্টনের বল (N)
  • তুলতে পারে (kg)
  • বড় পিস্টন ওঠে (ছোটটি ১০ cm নামলে) (cm)

চালানোর সময় খেয়াল করো

  • বল বাড়লে বড় পিস্টন কতটা ওঠে, সেটাও দেখো।

নিজে করে দেখো

  1. ১৫০ N বা তার কম ঠেলায় ১৫০০ kg গাড়ি তোলো।
    ইঙ্গিত

    A/a অনুপাত বাড়াও।

  2. ছোট পিস্টন ১০ cm নামলে বড়টি যেন অন্তত ১ cm ওঠে।
    ইঙ্গিত

    এবার A/a কমাও; বল কতটা কমে দেখো।

ধারণাটা কী?আগে নিজে চালিয়ে দেখো, তারপর খোলো।

প্যাসকেলের সূত্র

fa=FA⇒F=f×Aa\frac{f}{a} = \frac{F}{A} \Rightarrow F = f \times \frac{A}{a}

আবদ্ধ তরলের কোনো অংশে চাপ দিলে সেই চাপ কমবেশি না হয়ে তরলের সবদিকে সমানভাবে ছড়িয়ে পড়ে: এটি প্যাসকেলের সূত্র। ছোট পিস্টনে f বল a ক্ষেত্রফলে চাপ p = f/a তৈরি করে; একই চাপ বড় পিস্টনের A ক্ষেত্রফলে F = p × A বল দেয়। তাই F = f × A/a: ৫ cm² থেকে ৫০০ cm² এ বল ১০০ গুণ। কিন্তু শক্তি বিনা মূল্যে আসে না: ছোট পিস্টন যত তরল ঠেলে দেয়, বড় পিস্টন তত তরল পায়, তাই বড়টি মাত্র a/A গুণ দূরত্ব ওঠে; কাজ (বল × দূরত্ব) সমান থাকে। হাইড্রোলিক লিফট, গাড়ির ব্রেক, হাইড্রোলিক প্রেস ও এক্সকেভেটর এই নীতিতে চলে।

অন্য উত্তরগুলো কেন ভুল

চাপ সবখানে সমান, কিন্তু বল = চাপ × ক্ষেত্রফল। ক্ষেত্রফল দ্বিগুণ হলে একই চাপ দ্বিগুণ বল দেয়; বিনিময়ে বড় পিস্টন অর্ধেক দূরত্ব ওঠে।

যেসব ভুল ধারণা হয়

  • বড় পিস্টনে বল ছড়িয়ে কমে যায়
  • চাপ সমান মানে বলও সমান
  • হাইড্রোলিক যন্ত্র বিনা খরচে বেশি কাজ দেয়

বাস্তবে কোথায় দেখা যায়

  • মোটরসাইকেল আর গাড়ির ব্রেকে পায়ের হালকা চাপ তেলের মাধ্যমে চাকার কাছে বহুগুণ হয়ে পৌঁছায়।

পাঠ্যবইয়ের টপিক