offSchoolবেটা

পদার্থবিজ্ঞান · অধ্যায় ৩ · টপিক ৯

নিরাপদ ভ্রমণ: গতি ও বল

চালিয়ে দেখো এই অধ্যায় অনুশীলন করো

পড়ার নোট

গতিশক্তি ও দুর্ঘটনা

গতিশীল বস্তুর গতিশক্তি 12mv2\frac{1}{2}mv^2, এখানে mm ভর (kg), vv বেগ (m/s)। বেগ বর্গ হিসেবে আছে, তাই বেগ দ্বিগুণ হলে গতিশক্তি চার গুণ হয়। দুটি গাড়ির সংঘর্ষে এই শক্তির কারণেই গাড়ি ক্ষতিগ্রস্ত হয় এবং আরোহীরা আঘাত পায়। তাই দুর্ঘটনায় ক্ষতি কমানোর সবচেয়ে সহজ উপায় গতি কম রাখা। আমাদের দেশের বেশির ভাগ দুর্ঘটনা হয় গাড়ির বেগ বেশি রাখার কারণে; বেশি বেগে গাড়ি নিয়ন্ত্রণও কঠিন।

ভারী ও হালকা যানবাহনের মুখোমুখি সংঘর্ষ

একটি ভারী পাথরবোঝাই ট্রাক (m1m_1) ও একটি ছোট গাড়ি (m2m_2) একই দ্রুতিতে মুখোমুখি আসছে; ট্রাকের বেগ uu হলে গাড়ির বেগ −u-u। গাড়ির ভর ট্রাকের তুলনায় এত কম যে হিসাবে শূন্য ধরলে ভরবেগ ও শক্তির নিত্যতা থেকে পাওয়া যায়:

  • সংঘর্ষের পর ট্রাকের বেগ প্রায় uu, অর্থাৎ ট্রাক প্রায় কিছুই টের পায় না।
  • গাড়ির বেগ −u-u থেকে হয় 3u3u; বেগের পরিবর্তন 3u−(−u)=4u3u - (-u) = 4u। গাড়িটি উল্টো দিকে ছিটকে যায় এবং দুমড়েমুচড়ে যায়।

(এখানে ধরে নেওয়া হয়েছে গতিশক্তি ছাড়া অন্য শক্তির আদান-প্রদান হয়নি, যা বাস্তবে পুরোপুরি ঠিক নয়, তবু ভয়াবহতা বোঝা যায়।) তাই ভারী ট্রাক ও বাস খুব সতর্কভাবে চালাতে হবে, কারণ দুর্ঘটনায় তারা কম ক্ষতিগ্রস্ত হলেও ছোট গাড়ির অনেক বেশি ক্ষতি হয়।

নিরাপদ ভ্রমণের করণীয়

  • নির্ধারিত সীমার মধ্যে কম গতিতে চালানো।
  • বাঁক নেওয়া বা অন্য গাড়িকে পাশ কাটানোর সময় গতি কমানো।
  • ভারী যানবাহনের চালকদের বিশেষ সতর্কতা।

উদাহরণ: 1000 kg ভরের একটি গাড়ি 20 m/s বেগে চললে গতিশক্তি 12×1000×202=200000\frac{1}{2} \times 1000 \times 20^2 = 200000 J =200= 200 kJ। 40 m/s বেগে 12×1000×402=800000\frac{1}{2} \times 1000 \times 40^2 = 800000 J =800= 800 kJ, অর্থাৎ চার গুণ। সংঘর্ষে এই চার গুণ শক্তিই গাড়ি ও আরোহীর উপর কাজ করে।

সাধারণ ভুল হলো ভাবা যে বেগ সামান্য বাড়ালে ঝুঁকিও সামান্য বাড়ে। বেগ দ্বিগুণ হলে সংঘর্ষের শক্তি চার গুণ হয়।

মনে রাখো: গতিশক্তি বেগের বর্গের সমানুপাতিক, তাই বেগ দ্বিগুণ হলে ক্ষতির শক্তি চার গুণ; মুখোমুখি সংঘর্ষে হালকা গাড়ির বেগের পরিবর্তন সবচেয়ে বেশি, তাই নিরাপদ ভ্রমণের মূল কথা গতি কম রাখা।

২০২৬ সালের NCTB পাঠ্যবই অনুসরণ করে লেখা।

চালিয়ে দেখো

  • নিরাপদ ভ্রমণ: ব্রেকিং দূরত্বচালিয়ে দেখো

    ঢাকা-মাওয়া এক্সপ্রেসওয়েতে একটি বাস ১০ m/s বেগে চলার সময় ব্রেক চেপে ৫ m/s² মন্দন তৈরি করে এবং ১০ m দূরত্বে সম্পূর্ণ থেমে যায়। বাসটির আদিবেগ যদি দ্বিগুণ হয়ে ২০ m/s হতো, তবে একই মন্দনে থামতে বাসটির কত দূরত্বের প্রয়োজন হবে?

অনুশীলনের প্রশ্ন

  1. ৮০০ kg ভরের একটি পিকআপ ভ্যান ১৫ m/s বেগে চলার সময় সামনে স্থির অবস্থায় থাকা ২০০ kg ভরের একটি মালবোঝাই ভ্যানকে ধাক্কা দিল। ধাক্কার পর ভ্যান দুটি একসাথে যুক্ত হয়ে চলতে থাকলে এদের মিলিত বেগ কত m/s?

    উত্তর ও ব্যাখ্যা
    সঠিক উত্তর:

    ১২ m/s

    1. সংঘর্ষের ক্ষেত্রে ভরবেগের সংরক্ষণ সূত্র: m₁u₁ + m₂u₂ = (m₁ + m₂)v
    m1u1+m2u2=(m1+m2)vm_1 u_1 + m_2 u_2 = (m_1 + m_2) v
    1. এখানে m₁ = ৮০০ kg, u₁ = ১৫ m/s, m₂ = ২০০ kg, u₂ = ০ m/s
    2. ৮০০ × ১৫ + ২০০ × ০ = (৮০০ + ২০০) × v ⇒ ১২০০০ = ১০০০ × v ⇒ v = ১২ m/s
    v=m1u1+m2u2m1+m2=120001000=12 m/sv = \frac{m_1 u_1 + m_2 u_2}{m_1 + m_2} = \frac{12000}{1000} = 12 \text{ m/s}

  2. বৃষ্টির দিনে পিচ ঢালা ভেজা রাস্তায় যানবাহনের টায়ার পিছলে দুর্ঘটনা ঘটার ঝুঁকি বেড়ে যায় কেন? এটি রোধে টায়ারে খাঁজ কাটার ভূমিকা কী?

    উত্তর ও ব্যাখ্যা
    সঠিক উত্তর:

    ভেজা রাস্তায় পানি চাকা ও পিচের মাঝে একটি পাতলা স্তর তৈরি করে, যা স্পর্শ তলের অমসৃণতা ঢেকে দিয়ে ঘর্ষণ বল আশঙ্কাজনকভাবে কমিয়ে দেয়। ফলে ব্রেক চাপলে চাকা পিছলে নিয়ন্ত্রণ হারানোর ঝুঁকি বাড়ে। টায়ারের খাঁজ চাকার নিচ থেকে পানি বের করে দিয়ে সরাসরি পিচের সাথে কার্যকর ঘর্ষণ বজায় রাখে এবং যানটিকে নিরাপদে থামাতে সাহায্য করে।

    1. পানি চাকা ও রাস্তার মাঝে পাতলা পিচ্ছিল স্তর তৈরি করায় ঘর্ষণ বল অনেক কমে যায় এবং গাড়ি পিছলে যায়।
    2. টায়ারের খাঁজ স্পর্শ বিন্দু থেকে পানি দ্রুত নিষ্কাশন করে শুকনো রাস্তার মতো ঘর্ষণ বল ধরে রাখে।

  3. প্রথমবারের তুলনায় দ্বিতীয়বার ব্রেক প্রয়োগের পর থামা পর্যন্ত— i. সময় দ্বিগুণ হবে; ii. অতিক্রান্ত দূরত্ব দ্বিগুণ হবে; iii. ভরবেগের পরিবর্তনের মান দ্বিগুণ হবে। নিচের কোনটি সঠিক?

    1. ক

      i ও ii

    2. খ

      ii ও iii

    3. গ

      i ও iii

    4. ঘ

      i, ii ও iii

    উত্তর ও ব্যাখ্যা
    সঠিক উত্তর:

    গ) i ও iii

    1. ভর ও লব্ধি বল একই হওয়ায় মন্দনের মান একই। থামার সময় আদি দ্রুতির সমানুপাতিক, তাই দ্বিতীয়বার সময় দ্বিগুণ হবে।
    t2t1=u2u1=2\frac{t_2}{t_1}=\frac{u_2}{u_1}=2
    1. একই মন্দনে থামার দূরত্ব আদি দ্রুতির বর্গের সমানুপাতিক। তাই দূরত্ব চার গুণ হবে; ii ভুল।
    s2s1=(u2u1)2=4\frac{s_2}{s_1}=\left(\frac{u_2}{u_1}\right)^2=4
    1. থামার পর ভরবেগ শূন্য। তাই ভরবেগের পরিবর্তনের মান আদি ভরবেগের সমান এবং দ্বিতীয়বার তা দ্বিগুণ হবে। সুতরাং i ও iii সঠিক।
    ∣Δp2∣∣Δp1∣=mu2mu1=2\frac{|\Delta p_2|}{|\Delta p_1|}=\frac{mu_2}{mu_1}=2

এই টপিক নিয়ে প্রশ্ন আছে?

মেন্টরকে বাংলায় বা ইংরেজিতে জিজ্ঞেস করো, বা খাতার ছবি দাও। সিমুলেশন চালিয়ে বুঝিয়ে দেবে।

মেন্টরকে জিজ্ঞেস করো