জড়তা ও বলের ধারণার
জড়তা : বস্তু যে অবস্থায় আছে চিরকাল সে অবস্থায় থাকতে চাওয়ার যে প্রবণতা বা সে অবস্থা বজায় রাখতে চাওয়ার যে ধর্ম তাকে জড়তা বলে।
Important Note: যে বস্তুর ভর বেশি তার জড়তা বেশি। জড়তা কম হলে বস্তুর ভরও কম হবে।
বল : বাহ্যিক কোনো বল প্রয়োগ না করলে স্থির বস্তু স্থির-ই থাকবে এবং গতিশীল বস্তু সুষম দ্রুতিতে সরল পথে চলতে থাকবে।

কোনো একটি বস্তুকে ধাক্কা না দেয়া পর্যন্ত বস্তুটি নিজে থেকে নড়বে না। বস্তুটির উপর ধাক্কা দেওয়ার পর বস্তুটির ত্বরণ সৃষ্টি হবে এবং বস্তুটি সামনে গতশীল হবে। আবার একটা গতিশীল বস্তুকে যদি কোনো বল প্রয়োগ না করা হতো তাহলে বস্তুটি সমবেগে চলতে থাকবে।
মৌলিক বল : যে সকল বল মূল বা অকৃত্রিম অর্থাৎ অন্য কোনো বল থেকে উৎপন্ন হয় না বরং অন্য বল এ সকল বল এর প্রকাশে ঘটে তাকে মৌলিক বল বলে।
মৌলিক বল 4 প্রকার-
⇒ মহাকর্ষ বল (Gravitational Force)
⇒ তাড়িতচৌম্বক বল (Electromagnetic Force)
⇒ সবল নিউক্লিয় বল (Strong Nuclear Force)
⇒ দুর্বল নিউক্লিয় বল (Weak Nuclear Force)
মহাকর্ষ বল: মহাবিশ্বের যে কোনো দুটি বস্তুর মধ্যে একধরনের আকর্ষণ বল ক্রিয়াশীল রয়েছে। এই আকর্ষণ বলকে মহাকর্ষ বল বলে।
তাড়িতচৌম্বক বল: দুটি আহিত কণা তাদের আধানের কারণে একে অপরের ওপর যে আকর্ষণ বা বিকর্ষণ বল প্রয়োগ করে তাকে তাড়িতচৌম্বক বল বলে।
সবল নিউক্লিয় বল: পরমাণুর নিউক্লিয়াসে নিউক্লিয় উপাদানসমূহকে একত্রে আবদ্ব রাখে যে শক্তিশালী বল তাকে সবল নিউক্লিয় বল বলে।
দুর্বল নিউক্লিয় বল: যে স্বল্প পাল্লার ও স্বল্পমানের বল নিউক্লিয়াসের মধ্যে মৌলিক কণাগুলোর মধ্যে ক্রিয়া করে অনেক নিউক্লিয়াসে অস্থিতিশীলতার উদ্ভব ঘটায় তাকে দুর্বল নিউক্লিয় বল বলে।
স্পর্শ বল ও অস্পর্শ বল
স্পর্শ বল: যে বল সৃষ্টির জন্য দুটি বস্তুর প্রত্যক্ষ সংস্পর্শের প্রয়োজন তাকে স্পর্শ বল বলে।
উদাহরণ: ঘর্ষণ বল, টান বল, সংঘর্ষের সময় সৃষ্ট বল।
অস্পর্শ বল: দুটি বস্তুর প্রত্যক্ষ সংস্পর্শ ছাড়াই যে বল ক্রিয়া করে তকে অস্পর্শ বল বলে।
উদাহরণ: মহাকর্ষ বল, তাড়িতচৌম্বক বল।
উদাহরণ: মহাকর্ষ বল, তাড়িতচৌম্বক বল।
সাম্য বল ও অসাম্য বল
সাম্য বল: কোনো বস্তুর উপর একাধিক বল ক্রিয়া করলে যদি বলের লব্ধি শূন্য হয়; তখন এই বলগুলোকে সাম্য বল বলে।

কোনো বস্তুকে একটি সুতার সাহায্যে ঝুলিয়ে দেয়া হলে বস্তুর উপর পৃথিবীর আকর্ষণ বল তথা বস্তুর ওজন w খাড়া নিচের দিকে ক্রিয়া করছে। এবং সুতার টান T’ খাড়া উপরের দিকে ক্রিয়া করে।এখানে বল দুটি সমান ও বিপরীতমুখী হওয়ায় একে অপরের ক্রিয়াকে নিষ্ক্রিয় করে দিয়ে সাম্যবস্থার সৃষ্টি করে।
অসাম্য বল: কোনো বস্তুর উপর একাধিক বল ক্রিয়া করলে যদি বলের লব্ধির মান ও দিক থাকে তখন ওই ধরনের বলকে অসাম্য বল বলে।

বস্তুটিকে যদি একপাশে একটু টেনে নেওয়া হয় তাহলে সুতার টান (T) এবং বস্তুর ওজন (w) একই সরল রেখায় থাকবে না। ফলে সাম্যবস্থার সৃষ্টি না হয়ে বস্তুটির উপর লব্ধি বল কাজ করবে এবং এর ফলে বস্তুটি দুলতে থাকবে এবং অসাম্যবস্থার সৃষ্টি হবে।
অসাম্য বল ও সাম্য বলের মধ্যে পার্থক্য
| সাম্য বল | অসাম্য বল |
|---|---|
| ১। কোনো বস্তুর উপর একাধিক বল ক্রিয়া করলে যদি বলের লব্ধি শূন্য হয়; তখন বলগুলোকে সাম্য বল বলে। | ১। কোনো বস্তুর উপর একাধিক বল ক্রিয়া করলে যদি বলের লব্ধির মান ও দিক থাকে তখন এই ধরনের বলকে অসাম্য বল বলে। |
| ২। দুটি বল ক্রিয়া করলে একে অপরের সমান ও বিপরীত দিকে ক্রিয়া করবে। | ২। দুটি বল ক্রিয়া করলে একে অপরের অসমান ও বল দুটি একই দিকে বা বিপরীত দিকে ক্রিয়া করবে। |
| ৩। স্থির বস্তু স্থির থাকবে এবং চলন্ত বস্তু আগের বেগে একই ভাবে চলতে থাকবে। | ৩। স্থির বস্তু বড় বলের দিকে চলা শুরু করবে এবং চলন্ত বস্তুর দ্রুতি ও দিক পরিবর্তন হবে। |
| ৪। লব্ধি বল শূন্য। | ৪। লব্ধি বল অশূন্য। |
| ৫। কোনো ত্বরণ থাকে না। | ৫। বস্তুর ত্বরণ থাকে। |
নিউটনের গতিসূত্র এবং এর ব্যাখ্যা
1686 সালে স্যার “আইজ্যাক নিউটন ” তাঁর অমর গ্রন্থ “Philosopiae Naturalis Principia Mathmatica” তে তিনটি সূত্র প্রকাশ করেন। এই ৩ টি সূত্র “নিউটনের গতিসূত্র” নামে পরিচিত।
প্রথম সূত্র: বাহ্যিক কোনো বল প্রয়োগ না করলে স্থির বস্তু স্থির-ই থাকবে এবং গতিশীল বস্তু সুষম দ্রুতিতে সরল পথে চলতে থাকে।
দ্বিতীয় সূত্র: বস্তুর ভরবেগের পরিবর্তনের হার এর উপর প্রযুক্ত বলের সমানুপাতিক এবং বল যেদিকে ক্রিয়া করে বস্তুর ভরবেগের পরিবর্তনও সেদিকে ঘটে।
তৃতীয় সূত্র: প্রত্যেক ক্রিয়ারই একটি সমান ও বিপরীত প্রতিক্রিয়া আছে।
নিউটনের দ্বিতীয় সূত্র প্রতিপাদন বা F = ma সম্পর্ক প্রতিপাদন
ধরি, m ভরবিশিষ্ট কোনো বস্তু u আদিবেগ নিয়ে চলছে। এখন F সমবল বস্তুর উপর । সময় ধরে বেগের অভিমুখে ক্রিয়া করলে, যতক্ষন বল ক্রিয়াশীল থাকবে ততক্ষন বস্তুর বেগ একই হারে বৃদ্ধি পেতে থাকবে। ধরি t সময় পরে বস্তুর বেগ হলো v

বস্তুটির আদি ভরবেগ = mu বস্তুটির
শেষ ভরবেগ = mv
t সময়ে বস্তুর ভরবেগের পরিবর্তন
ভরবেগের পরিবর্তনের হার
⇒
Now,
[ k = 1]
( প্রমাণিত )
নিউটনের দ্বিতীয় সূত্র থেকে প্রথম সূত্রের প্রতিপাদন
নিউটনের ২য় সূত্র থেকে আমরা জানি,
এখন যদি বাইরে থেকে বল প্রযুক্ত না হয়, অর্থাৎ F = 0 হয়, তাহলে (i) নং সমীকরণ থেকে m(v – u) = 0
যেহেতু বস্তুর ভর m শূন্য হতে পারেনা,
নিউটনের তৃতীয় সূত্রের ব্যাখ্যা
নিউটনের তৃতীয় সূত্রানুসারে, প্রত্যেক ক্রিয়ারই একটি সমান ও বিপরীত প্রতিক্রিয়া রয়েছে অর্থাৎ, ক্রিয়া ও প্রতিক্রিয়া সমান বিপরীতমুখী। চিত্রানুসারে P বস্তুটি যদি ( বস্তুটির উপর F₁ বল প্রয়োগ করে, তা হলে সূত্রানুযায়ী Q বস্তুটিও P বস্তুর সমান ও বিপরীত F₂ বল প্রয়োগ করবে।

ভরবেগ (Momentum) : ভর ও বেগ এর গুনফলকে ভরবেগ বলে।
সূত্র :
এখানে,
ভর =
বেগ =
ভরবেগের সংরক্ষণ সূত্র
সূত্র: একাধিক বস্তুর মধ্যে শুধু ক্রিয়া প্রতিক্রিয়া ছাড়া অন্য কোনো বল কাজ না করলে কোনো নির্দিষ্ট দিকে তাদের মোট ভরবেগের কোনো পরিবর্তন হয় না।
ধরি, P ও Q দুটি বস্তু যথাক্রমে u₁ ও u₂ বেগ নিয়ে একই সরলরেখায় একই দিকে চলছে, বস্তুটির ভর m₁ ও m2 Q এর বেগ এর বেগের চেয়ে বেশি হলে u₂ > u₁ হলে চলতে চলতে কোনো এক সময় Q বস্তুটি P বস্তুটিকে ধাক্কা দিবে।

P বস্তুর উপর বস্তুর এ প্রযুক্ত বল হলো F₁, এখন P বস্তুটিও বস্তুকে F₂ বলে ধাক্কা দিবে। ( বস্তুর ওপর P বস্তুর এই বল হচ্ছে F2
or,
or,
or,
or,
.
P ও Q বস্তুদ্বয়ের ক্রিয়া প্রতিক্রিয়া সংগঠনের পূর্বের ও পরের ভরবেগের সমষ্টি সর্বদাই সমান থাকে।
এখন, মনে কর, P ও Q বস্তু দুটি সংঘর্ষের পর মিলিত হয়ে গেল অর্থাৎ বস্তু দুটি সংঘর্ষের পর বেগ একই হয়ে গেলো।
তখন, সূত্রটি খাটবে।
আবার, সংঘর্ষের সময় দুটি বস্তুর মধ্যে ক্রিয়া ও প্রতিক্রিয়া বল ব্যাতীত কোনো বল কাজ করে না। নিউটনের দ্বিতীয় সূত্র থেকে আমরা পাই,
এ সমীকরণ থেকে আমরা ভরবেগের পরিবর্তনকে নিম্নরূপে প্রকাশ করতে পারি।
অর্থাৎ, ভরবেগের পরিবর্তন = বলসময়
কিন্তু বল ও সময়ের গুণফলকে বলা হয় বলের ঘাত।
বলের ঘাত = ভরবেগের পরিবর্তন
মহাকর্ষ বল
এ মহাবিশ্বে যে কোনো দুটি বস্তু কণা পরস্পরকে আকর্ষণ করে। করে। এ আকর্ষণ আকর্ষণ বলের বলের মান শুধু বস্তুদ্বয়ের ভর এবং তাদের মধ্যকার দুরত্বের ওপর নির্ভর করে- এদের আকৃতি, প্রকৃতি কিংবা মধ্যবর্তী মাধ্যমের প্রকৃতির ওপর নির্ভর করে না। এ আকর্ষণকে মহাকর্ষ বলে।
নিউটনের মহাকর্ষ সূত্র: মহাবিশ্বের প্রতিটি বস্তুকণা একে অপরকে নিজ দিকে আকর্ষণ করে এবং এ আকর্ষণ বলের মান বস্তু কণাদ্বয়ের ভরের গুনফলের সমানুপাতিক এবং এদের দুরত্বের বর্গের ব্যাস্তানুপাতিক এবং এ বল বস্তুকণাদ্বয়ের সংযোগ সরলরেখা বরাবর ক্রিয়া করে।

এবং
ভরের দুটি বস্তু পরস্পর থেকে
দুরত্বে অবস্থিত।
১ম বস্তুর
২য় বস্তুর
মধ্যবর্তী দূরত্ব মহাকর্ষীয় ধ্রুবক
মহাকর্ষ সূত্র: :
উদাহরণ: মনে কর,m ভরের একটা বস্তুর উপর থেকে ছেড়ে দিলাম। আমরা জানি, পৃথিবীর মাধ্যাকর্ষণ বলের জন্য ভর পৃথিবীর দিকে একটা
বল অনুভব করবে।
সূত্র :
G = মহাকর্ষীয় ধ্রুবক =
M = পৃথিবীর ভর =
R = পৃথিবীর ব্যাসার্ধ
m = বস্তুর ভর
ঘর্ষণ বল
একটি বস্তু যখন অন্য একটি বস্তুর সংস্পর্শে থেকে একের উপর দিয়ে অপরটি চলতে চেষ্টা করে বা চলতে থাকে তখন বস্তুদ্বয়ের স্পর্শতলে গতির বিরুদ্ধে একটি বাধার উৎপত্তি হয়, এ বাধাকে ঘর্ষণ বলে, আর এই বাধাদানকারী বলকে ঘর্ষণ বলে।
Note: ঘর্ষণ বল সর্বদা গতির বিপরীত দিকে ক্রিয়া করে, ঘর্ষণ সবসময় গতিকে বাধা দেয়।
ঘর্ষণকে চারভাগে ভাগ করা যায়। যথা:
1. স্থিতি ঘর্ষণ (Static Friction)
2. গতি ঘর্ষণ (Sliding Friction)
3. আবর্ত ঘর্ষণ (Rolling Friction)
4. প্রবাহী ঘর্ষণ (Fluid Friction)
স্থিতি ঘর্ষণ: দুটি তলের একটি অপারটির সাপেক্ষে গতিশীল না হলে এদের মধ্যে যে ঘর্ষণ সৃষ্টি হয় তা হলো স্থিতি ঘর্ষণ।
উদাহরণ:- আমরা যে হাটতে পারি তা স্থিতি ঘর্ষণের জন্য।

গতি ঘর্ষণ: একটি বস্তুর সাপেক্ষে অন্য বস্তু যখন চলমান হয় তখন যে ঘর্ষণ বল তৈরি হয় সেটি হচ্ছে গতি ঘর্ষণ
যদি কোনো কিছুর ভর হয় তাহলে তার ওজন একটি বল যার পরিমাণ W = mg ,গতি ঘর্ষণ
ঘর্ষণ সহগ
আবর্ত ঘর্ষণ: যখন একটি বস্তু অপর একটি তলের উপর দিয়ে গড়িয়ে চলে তখন গতির বিরুদ্ধে যে ঘর্ষণ ক্রিয়া করে তাকে আবর্ত ঘর্ষণ বলে।
উদাহরণ:- সাইকেলের চাকার গতি, মার্বেলের গতি।

প্রবাহী ঘর্ষণ: যখন কোনো বস্তু যে কোনো প্রবাহী পদার্থ যেমন- তরল বা বায়বীয় পদার্থের মধ্যে গতিশীল থাকে তখন যে ঘর্ষণ ক্রিয়া করে তাকে প্রবাহী ঘর্ষণ বলে।
উদাহরণ:- প্যারাস্যুট নিয়ে যখন কেউ বাতাসের প্রবাহী ঘর্ষণের কারণে ধীরে ধীরে নিচে নেমে আসতে পারে।

গতির উপর ঘর্ষণের প্রভাব
টায়ারের পৃষ্ঠ: গাড়ির টায়ার এবং রাস্তার মধ্যবর্তী ঘর্ষণ আছে বলেই গাড়ি চালনা সম্ভব হয়েছে। টায়ার এবং রাস্তার মধ্যবর্তী এ ঘর্ষণ বলের মান নির্ভর করে টায়ারের পৃষ্ঠ এবং রাস্তার তলের বাহ্যিক অবস্থার উপর। এটি গাড়ির ওজনের উপরেও নির্ভর করে। গাড়ির টায়ারে রাবারের উপর বিভিন্ন নকশার দাঁত বা খাঁজ কাটা থাকে ।এ খাঁজ গুলোর ফলের টায়ারের পৃষ্ঠ উঁচু-নিচু হয়। টায়ার যখন নতুন থাকে তখন এগুলো সুস্পষ্ট থাকে বিধায় রাস্তা ও টায়ার এর মধ্যবর্তী ঘর্ষণ বল সর্বোচ্চ হয় অন্যদিকে টায়ার যখন পুরনো হয়ে যায় তখন এর খাজগুলো মিলিয়ে যায় এবং টায়ারের পৃষ্ঠ সমতল হয়ে পড়ে। এর ফলে রাস্তা ও টায়ারের ঘর্ষণ বল অনেকটা কমে যায়।

রাস্তার মসৃণতা: বস্তুর গতির উপর রাস্তার মসৃণতার প্রভাব অনেক বেশি। রাস্তা মসৃণ হলে রাস্তায় যানবাহন চলাচল সহজতর হয় এবং ভ্রমন আরামদায়ক হয়। রাস্তা যত মসৃণ হবে বাধাদানকারী ঘর্ষণ বলের মানও তত কম হবে। গাড়ির টায়ার এবং রাস্তার মধ্যবর্তী ঘর্ষণ বলের মান টায়ারের এবং একই সাথে রাস্তার মসৃণতার উপর নির্ভর করবে। ঘর্ষণ বলের পরিমাণ কমে গেলে নানা ধরনের সমস্যার সৃষ্টি হয়। তাই রাস্তাকে খুব বেশি মসৃণ করাও ঠিক নয়। রাস্তা বেশি মসৃণ হলে ব্রেক প্রয়োগ করা সত্ত্বেও গাড়ি সুনির্দিষ্ট স্থানে থামানো সম্ভব হয়ে ওঠেনা।

গতি নিয়ন্ত্রণ এবং ব্রেকিং বল: যানবাহন চলাচলের সময় প্রয়োজন অনুযায়ী যানবাহনের গতিকে বৃদ্ধি বা হ্রাস করতে পায়। অর্থাৎ যানবাহনের গতিকে নিয়ন্ত্রণের প্রয়োজন পড়ে।
ব্রেক হচ্ছে এমন এক ব্যবস্থা যা ঘর্ষণের পরিমাণ বৃদ্ধি করে গাড়ির গতি তথা চাকার ঘূর্ণণকে প্রয়োজন অনুযায়ী নিয়ন্ত্রণ করে। এর মাধ্যমে যানবাহনকে নির্দিষ্ট স্থানে থামানো সম্ভবপর হয়। যখন গাড়ির চালক ব্রেক প্রয়োগ করেন, তখন এসবেস্টসের তৈরি সু বা প্যাড চাকায় অবস্থিত ধাতব চাকতিকে ধাক্কা দেয়। প্যাড ও চাকতির মধ্যবর্তী ঘর্ষণ চাকার গতিকে কমিয়ে দেয়। ফলে গাড়ির বেগ হ্রাস পায়।

কপিকল (Pulley) সম্পূর্ণ Note ও শর্টকাট টেকনিক
টাইপ-1 ( ঘর্ষণহীন তলের ক্ষেত্রে )

ধরা যাক,ভরের একটি বস্তু মসৃণ টেবিলের উপর আছে
ভরের একটি বস্তু নিচের দিকে ঝুলছে
দুটি বস্তুকে একটি হালকা সুতা ও মসৃণ পুলির মাধ্যমে যুক্ত করা হয়েছে
এখানে
তাই,নিচের দিকে নামবে
ডানদিকে চলবে
উভয়ের ত্বরণ হবে
সুতার টান হবে
নিচের দিকে:
ওজন =
উপরের দিকে:
টান =
বস্তুর ক্ষেত্রে :
যেহেতু বস্তুটি নিচের দিকে ত্বরণ নিয়ে চলছে,……………………………………..(১)
বস্তুর ক্ষেত্রে :
যেহেতু বস্তুটি ডানদিকে ত্বরণ নিয়ে চলছে, ……………………………………..(২)
এর মান (১) নং সমীকরণে বসিয়ে পাই,
ত্বরণ :
সুতার টান :
শর্ট ট্রিক মনে রাখার জন্য :
যদি,
⇒একটি বস্তু টেবিলে থাকে
⇒অন্যটি ঝুলে থাকে
⇒ঘর্ষণ না থাকে
তাহলে, ত্বরণ :
অর্থাৎ,
টাইপ-2 ( ঘর্ষণযুক্ত তলের ক্ষেত্রে )

ধরা যাক,
⇒ভরের একটি বস্তু মসৃণ টেবিলের উপর আছে
⇒ভরের একটি বস্তু নিচের দিকে ঝুলছে
⇒দুটি বস্তুকে একটি হালকা সুতা ও মসৃণ পুলির মাধ্যমে যুক্ত করা হয়েছে
এখানে
তাই,
⇒নিচের দিকে নামবে
⇒ডানদিকে চলবে
⇒উভয়ের ত্বরণ হবে
⇒সুতার টান হবে
নিচের দিকে:
ওজন =
উপরের দিকে:
টান =
বস্তুর ক্ষেত্রে :
যেহেতু বস্তুটি নিচের দিকে ত্বরণ নিয়ে চলছে,……………………………………..(১)
বস্তুর ক্ষেত্রে :
যেহেতু বস্তুটি ডানদিকে ত্বরণ নিয়ে চলছে, ……………………………………..(২)
(১) + (২) যোগ করে পাই,
ঘর্ষণ বল =
ত্বরণ :
টাইপ-3 ( তিনটি ভরের সংযুক্ত সিস্টেম )

ধরা যাক,
⇒
⇒ দুটি ঝুলন্ত ভর এবং
⇒ মাঝখানে টেবিলের উপর
⇒ দুটি আলাদা দড়ির কারণে দুই পাশে দুটি টেনশন তৈরি হয়েছে: এবং
এখানে,
⇒ নিচের দিকে নামবে
⇒ উপরের দিকে উঠবে
⇒ ডানদিকে চলবে
⇒ সবগুলোর ত্বরণের মান একই হবে =
বস্তুর ক্ষেত্রে :
নিচের দিকে যাচ্ছে তাই,
……………………………………..(১)
বস্তুর ক্ষেত্রে :
উপরের দিকে যাচ্ছে তাই,
……………………………………..(২)
বস্তুর ক্ষেত্রে :
ডানদিকে যাচ্ছে। ডানদিকে টেনশন
বামদিকে টেনশন
সুতরাং, ……………………………………..(৩)
সমীকরণ (১), (২) এবং (৩) যোগ করে পাই,
ত্বরণ:
শর্টকাট পদ্ধতি :
যদি পুরো সিস্টেমকে একসাথে ধরি,
মোট বাহ্যিক বল:
মোট ভর:
তাহলে,
অর্থাৎ,
টাইপ- 4 ( ঘর্ষণহীন পুলি (Frictionless Pulley)
Pulley মেশিন হলো এমন একটি ব্যবস্থা যেখানে দুটি ভর ও
একটি হালকা সুতা দিয়ে যুক্ত থাকে এবং সুতা একটি ঘর্ষণহীন পুলির উপর দিয়ে যায়।
যদি হয়, তাহলে,
⇒ নিচের দিকে নামবে
⇒ উপরের দিকে উঠবে
উভয়ের ত্বরণ সমান হবে, ধরা যাক সেটি

যেহেতু , তাই সিস্টেমটি
-এর দিকে ত্বরিত হবে।
বস্তুর ক্ষেত্রে :
নিচের দিকে বল =
উপরের দিকে বল = উপরের দিকে যাচ্ছে তাই,
……………………………………..(১)
বস্তুর ক্ষেত্রে :
উপরের দিকে বল =
নিচের দিকে বল =
……………………………………..(২)
সমীকরণ (১), (২) যোগ করে পাই,
শর্টকাট মনে রাখার উপায় :


