পদার্থের আণবিক গতিতত্ত্ব পদার্থের ক্ষুদ্র কণার বিন্যাস ও গতির সাহায্যে তার বিভিন্ন ধর্ম ব্যাখ্যা করে। অণু দিয়ে গঠিত পদার্থের ক্ষেত্রে অণু হলো সেই ক্ষুদ্রতম একক, যাতে পদার্থটির নিজস্ব রাসায়নিক পরিচয় বজায় থাকে।
প্লাজমা হলো পদার্থের এমন একটি অবস্থা, যেখানে মুক্ত ইলেকট্রন ও আয়নের মিশ্রণ থাকে। কঠিন, তরল ও গ্যাসের বাইরে এর স্বতন্ত্র বৈশিষ্ট্য রয়েছে বলে একে পদার্থের চতুর্থ অবস্থা বলা হয়।
ঘনত্ব হলো কোনো পদার্থের একক আয়তনের ভর। এর সূত্র ρ=m/V; এখানে ρ ঘনত্ব, SI একক kg m⁻³; m ভর, একক kg; এবং V আয়তন, একক m³। একই আয়তনের লোহা ও কাঠ তুলনা করলে লোহার ভর বেশি হয়, কারণ তার ঘনত্ব বেশি।
উচ্চতার সঙ্গে বায়ুমণ্ডলীয় চাপের পরিবর্তন বোঝার মূল কথা হলো, কোনো স্থানের বায়ুচাপ আসে তার ওপরের বাতাসের ওজন থেকে। সমুদ্রপৃষ্ঠ থেকে পাহাড়ের দিকে উঠলে মাথার ওপর থাকা বাতাসের পরিমাণ কমে।
বায়ুমণ্ডলীয় চাপের পরিবর্তন আবহাওয়ার গুরুত্বপূর্ণ সংকেত। আশপাশের তুলনায় কোনো অঞ্চলের বায়ুচাপ কম হলে তাকে নিম্নচাপ এলাকা এবং বেশি হলে উচ্চচাপ এলাকা বলা হয়।
স্থির তরলের কোনো বিন্দুতে চাপ বোঝার জন্য সেই বিন্দুর ওপরের তরলের ওজন বিবেচনা করতে হয়। পুকুরে যত গভীরে নামা হয়, মাথার ওপর তত বেশি উচ্চতার পানির স্তম্ভ থাকে। তাই গভীরতার সঙ্গে পানির চাপ বাড়ে।
প্রবাহী হলো সেই পদার্থ যা প্রবাহিত হতে পারে। তরল (যেমন পানি) আর গ্যাস (যেমন বাতাস) দুটোই প্রবাহী। প্রবাহীর ভেতরে চাপ কাজ করে এবং এটি বিভিন্ন জায়গায় ভিন্ন হয়। তরলের চাপ গভীরতার সাথে বাড়ে।
আর্কিমিডিসের নীতি বলে যে, কোনো বস্তু তরলে আংশিক বা সম্পূর্ণ নিমজ্জিত হলে তার ওজনের সমান তরলের ওজন সে অপসারিত করে। এই অপসারিত তরলের ওজনের সমান ঊর্ধ্বমুখী বল বস্তুর উপর কাজ করে, যাকে প্লাবতা বল বলে।
প্যাসকেলের সূত্র অনুযায়ী, আবদ্ধ পাত্রে তরল বা বায়বীয় পদার্থের ওপর বাইরে থেকে চাপ প্রয়োগ করলে সেই চাপ সব দিকে সমানভাবে সঞ্চালিত হয় এবং পাত্রের সংলগ্ন পৃষ্ঠে লম্বভাবে কাজ করে।
বাইরে থেকে বল প্রয়োগ করলে কোনো বস্তুর দৈর্ঘ্য, আকার বা আয়তন বদলাতে পারে। যেমন, খাতা বাঁধার রাবার ব্যান্ড টানলে লম্বা হয়, আবার চাপ দিলে স্প্রিং ছোট হয়।
হুকের সূত্র অনুযায়ী, স্থিতিস্থাপক সীমার মধ্যে পীড়ন বিকৃতির সমানুপাতিক। অর্থাৎ একই বস্তুর পীড়ন দ্বিগুণ করলে এই সীমার মধ্যে বিকৃতিও দ্বিগুণ হয়। পীড়ন ও বিকৃতির অনুপাতকে স্থিতিস্থাপক গুণাঙ্ক বলা হয়।
বুড়িগঙ্গা নদীর তীরে একটি নৌ-পরীক্ষাগারে ৪০০ cm² প্রস্থচ্ছেদের ক্ষেত্রফল ও ২০ cm উচ্চতাবিশিষ্ট একটি নিরেট ধাতব বেলনাকার বস্তুর বাতাসে ওজন মেপে পাওয়া গেল ১৫৬.৮ N। বস্তুটিকে সম্পূর্ণ নিমজ্জিত অবস্থায় পরিষ্কার পানিতে (ঘনত্ব ১০০০ kg/m³) ডোবানো হলে স্প্রিং নিক্তিতে এর আপাত ওজন পাওয়া গেল ৭৮.৪ N। পরীক্ষার স্থানে অভিকর্ষজ ত্বরণ g = ৯.৮ m/s²।
ক
প্লবতা কাকে বলে?
উত্তর দেখাও
নিমজ্জিত বা আংশিক নিমজ্জিত কোনো বস্তুর উপর তরল বা বায়বীয় পদার্থ যে লব্ধি ঊর্ধ্বমুখী বল প্রয়োগ করে, তাকে প্লবতা বলে।
খ
পানির নিচে কোনো বস্তুর ওজন বাতাসে ওজনের চেয়ে কম মনে হয় কেন? ব্যাখ্যা করো।
উত্তর দেখাও
কোনো বস্তুকে পানিতে নিমজ্জিত করলে তরলের গভীরতা বৃদ্ধির সাথে চাপ বৃদ্ধির কারণে বস্তুর নিম্নতলে প্রযুক্ত ঊর্ধ্বমুখী বল তার উর্ধ্বতলে প্রযুক্ত নিম্নমুখী বল অপেক্ষা বেশি হয়। এই ঊর্ধ্বমুখী লব্ধি বলই হলো প্লবতা, যা বস্তুর ওজনের বিপরীত দিকে ক্রিয়া করে। ফলে বস্তুটির কার্যকর নিম্নমুখী ওজন হ্রাস পায় এবং বস্তুটিকে পানিতে হালকা মনে হয়।
গ
উদ্দীপকের বস্তুটির উপাদানের ঘনত্ব নির্ণয় করো।
উত্তর দেখাও
বস্তুটির আয়তন V = A × h = ৪০০ × ১০⁻⁴ m² × ০.২ m = ০.০০৮ m³। বাতাসে বস্তুর ভর m = W ⁄ g = ১৫৬.৮ ⁄ ৯.৮ = ১৬ kg। অতএব বস্তুটির উপাদানের ঘনত্ব ρ = m ⁄ V = ১৬ ⁄ ০.০০৮ = ২০০০ kg/m³।
ঘ
উদ্দীপকের তথ্য আর্কিমিডিসের নীতি সমর্থন করে কি? গাণিতিক বিশ্লেষণের মাধ্যমে যাচাই করো।
উত্তর দেখাও
উদ্দীপকের তথ্য আর্কিমিডিসের নীতি পুরোপুরি সমর্থন করে। আর্কিমিডিসের নীতি অনুসারে, কোনো বস্তুকে স্থির তরলে নিমজ্জিত করলে বস্তুটি যে পরিমাণ ওজন হারায়, তা বস্তু কর্তৃক অপসারিত তরলের ওজনের সমান। উদ্দীপক অনুসারে, বাতাসে বস্তুর ওজন W = ১৫৬.৮ N এবং পানিতে আপাত ওজন W' = ৭৮.৪ N। অতএব পানিতে বস্তুর আপাত হারানো ওজন = W − W' = ১৫৬.৮ N − ৭৮.৪ N = ৭৮.৪ N। আবার, সম্পূর্ণ নিমজ্জিত অবস্থায় অপসারিত পানির আয়তন বস্তুর মোট আয়তনের সমান: V = ০.০০৮ m³। অপসারিত পানির ভর m_w = V × ρ_w = ০.০০৮ m³ × ১০০০ kg/m³ = ৮ kg। অপসারিত পানির ওজন W_water = m_w × g = ৮ kg × ৯.৮ m/s² = ৭৮.৪ N। দেখা যাচ্ছে, পানিতে বস্তুর আপাত হারানো ওজন (৭৮.৪ N) = অপসারিত পানির ওজন (৭৮.৪ N)। সুতরাং উদ্দীপকের ঘটনাটি আর্কিমিডিসের নীতিকে যথাযথভাবে সমর্থন করে।
