পদার্থবিজ্ঞান

পদার্থবিজ্ঞান · নবম–দশম শ্রেণি · টপিক ১

ভৌত রাশি ও পরিমাপ: সবকিছু মাপার ভাষা

বইয়ে: নবম–দশম শ্রেণির পদার্থবিজ্ঞান, অধ্যায় ১

যা মাপা যায়, তা-ই ভৌত রাশি: দৈর্ঘ্য, ভর, সময়, তাপমাত্রা। প্রতিটি পরিমাপে দুটি অংশ থাকে: একটি সংখ্যা আর একটি একক। শুধু "৫" বললে কিছু বোঝায় না; "৫ মিটার" বললে বোঝায়।

মৌলিক ও লব্ধ রাশি

সারা বিশ্বে একই একক ব্যবহারের জন্য ১৯৬০ সালে চালু হয় আন্তর্জাতিক একক পদ্ধতি, সংক্ষেপে SI। এতে সাতটি মৌলিক রাশি; বাকি সব রাশি এদের থেকে তৈরি, তাদের বলে লব্ধ রাশি।

লব্ধ রাশির উদাহরণ: ক্ষেত্রফল = দৈর্ঘ্য × প্রস্থ (m²), বেগ = দূরত্ব ÷ সময় (m/s), বল = ভর × ত্বরণ (নিউটন, kg m/s²)।

ভার্নিয়ার স্কেল: মিলিমিটারেরও ভগ্নাংশ

সাধারণ স্কেলে ১ মিলিমিটারের চেয়ে সূক্ষ্ম মাপা যায় না। ভার্নিয়ার স্কেলে প্রধান স্কেলের ৯ ঘরের সমান জায়গায় ১০টি ঘর থাকে, তাই প্রতিটি ভার্নিয়ার ঘর প্রধান স্কেলের ঘরের চেয়ে ০.১ মিমি ছোট। এই পার্থক্যই ভার্নিয়ার ধ্রুবক।

পাঠ = প্রধান স্কেল পাঠ + (মিলে যাওয়া ভার্নিয়ার দাগ × ভার্নিয়ার ধ্রুবক)

পরিমাপের ত্রুটি

কোনো পরিমাপই একেবারে নিখুঁত নয়। স্কেল চোখের সোজাসুজি না দেখলে হয় লম্বন ত্রুটি; যন্ত্রের শূন্য দাগ ঠিক না মিললে হয় শূন্য ত্রুটি। তাই একই জিনিস কয়েকবার মেপে গড় নেওয়া হয়।

পদার্থবিজ্ঞান · নবম–দশম শ্রেণি · টপিক ২

দূরত্ব: শর্টকাট নয়, পুরো পথ

বইয়ে: নবম–দশম শ্রেণির পদার্থবিজ্ঞান, অধ্যায় ২

দূরত্ব মানে তুমি আসলে কতটা পথ পার হলে। ধরো, দোকানটা সোজা লাইনে ৩০০ মিটার দূরে, কিন্তু রাস্তা একটা মাঠ ঘুরে গেছে, তাই তোমাকে হাঁটতে হলো ৫০০ মিটার। তোমার পা কিন্তু ৫০০ মিটারই টের পায়।

শুরু থেকে শেষ পর্যন্ত সোজা রেখাটার আলাদা নাম আছে: সরণ। সরণ শুধু দেখে তুমি কোথা থেকে শুরু করে কোথায় পৌঁছালে, কোন পথে গেলে তা দেখে না।

দৌড়ের মাঠের ধাঁধা

৪০০ মিটারের ট্র্যাকে এক চক্কর দৌড়াও। তোমার দূরত্ব ৪০০ মিটার। কিন্তু সরণ শূন্য, কারণ যেখান থেকে শুরু করেছিলে ঠিক সেখানেই শেষ করেছ। ফোনের স্টেপ কাউন্টার মাপে দূরত্ব; ম্যাপে শুরু আর শেষের দুটি পিনের মধ্যের সোজা দূরত্ব হলো সরণ।

পদার্থবিজ্ঞান · নবম–দশম শ্রেণি · টপিক ৩

দ্রুতি: প্রতি সেকেন্ডে কতটা পথ

বইয়ে: নবম–দশম শ্রেণির পদার্থবিজ্ঞান, অধ্যায় ২

দ্রুতি বলে দেয় প্রতি সেকেন্ডে (বা প্রতি ঘণ্টায়) তুমি কতটা পথ পার হও। একে খরচের হিসাবের মতো ভাবো: দ্রুত দৌড়বিদ প্রতি সেকেন্ডে অনেক মিটার "খরচ" করে, ধীরে হাঁটা মানুষ মাত্র কয়েক মিটার।

দ্রুতি = দূরত্ব ÷ সময়

যে দৌড়বিদ ১০ সেকেন্ডে ১০০ মিটার দৌড়ায়, তার দ্রুতি সেকেন্ডে ১০ মিটার।

গড় দ্রুতি বনাম এই মুহূর্তের দ্রুতি

২ ঘণ্টায় ১২০ কিলোমিটার গেলে তোমার গড় দ্রুতি ঘণ্টায় ৬০ কিলোমিটার, মাঝে চা খেতে থামলেও, পরে ঘণ্টায় ৯০ কিলোমিটারে চালালেও। স্পিডোমিটার দেখায় এই মুহূর্তের দ্রুতি। দ্রুতির সঙ্গে দিক যোগ করলে ("উত্তর দিকে ঘণ্টায় ৬০ কিলোমিটার") সেটা হয় বেগ।

একটা সহজ কৌশল: মিটার/সেকেন্ডকে কিলোমিটার/ঘণ্টায় নিতে ৩.৬ দিয়ে গুণ করো। তাই দৌড়বিদের ১০ মি/সে মানে ঘণ্টায় ৩৬ কিলোমিটার।

পদার্থবিজ্ঞান · নবম–দশম শ্রেণি · টপিক ৪

ত্বরণ: বেগ কত দ্রুত বদলায়

বইয়ে: নবম–দশম শ্রেণির পদার্থবিজ্ঞান, অধ্যায় ২

ত্বরণ মানে দ্রুতি নয়। ত্বরণ হলো তোমার বেগ কত তাড়াতাড়ি বদলায়। যে গাড়ি ৫ সেকেন্ডে থেমে থাকা অবস্থা থেকে ঘণ্টায় ১০০ কিলোমিটারে ওঠে, তার ত্বরণ বেশি। যে গাড়ি সমান ১০০-তে চলছে, যত জোরেই চলুক, তার কোনো ত্বরণ নেই।

ভাবো, চলন্ত একটা বলের প্রতি সেকেন্ডে একটা করে ছবি তুলছ। সমান বেগে চললে ছবিগুলোর ফাঁক সমান থাকে। ত্বরণ থাকলে প্রতিটি ফাঁক আগেরটার চেয়ে বড় হয়।

ত্বরণের তিন রূপ

• বেগ বাড়ানো: মনে হয় কেউ তোমাকে সিটের দিকে পেছনে ঠেলছে।
• বেগ কমানো: ব্রেক করাও ত্বরণ, শুধু উল্টো দিকে (একে মন্দনও বলে)। তুমি সামনে ঝুঁকে পড়ো।
• বাঁক নেওয়া: দ্রুতি একই থাকলেও দিক বদলালে ত্বরণ হয়। বাঁকের সময় মনে হয় পাশে ঠেলে দিচ্ছে।

শেষেরটাই কক্ষপথের রহস্য: চাঁদের দ্রুতি প্রায় বদলায় না, কিন্তু দিক সারাক্ষণ বদলায়। মহাকর্ষ ধারণায় এটা আবার দেখবে।

পদার্থবিজ্ঞান · নবম–দশম শ্রেণি · টপিক ৫

বল: ধাক্কা, টান আর F = ma

বইয়ে: নবম–দশম শ্রেণির পদার্থবিজ্ঞান, অধ্যায় ৩

বল হলো ধাক্কা বা টান। বলের কারণেই ত্বরণ হয়: বল ছাড়া কিছুই জোরে চলতে শুরু করে না, থামে না, বাঁকও নেয় না। আইজাক নিউটন এটাকে তিনটি সূত্রে বেঁধেছেন।

প্রথম সূত্র: যে যেমন আছে, তেমনই থাকতে চায়

বাইরে থেকে বল প্রয়োগ না করলে স্থির বস্তু স্থিরই থাকে, আর চলন্ত বস্তু একই বেগে সোজা পথে চলতেই থাকে। বাস হঠাৎ ব্রেক করলে তোমার শরীর সামনে এগিয়ে যেতে চায়। এই প্রবণতার নাম জড়তা।

দ্বিতীয় সূত্র: বল = ভর × ত্বরণ

F = m × a

বল যত বেশি, ত্বরণ তত বেশি। একই বলে ভর যত বেশি, ত্বরণ তত কম। বলের একক নিউটন (N): ১ নিউটন বল ১ কেজি ভরের বস্তুতে ১ মি/সে² ত্বরণ সৃষ্টি করে। এ কারণেই খালি ভ্যানগাড়ি ঠেলে চালু করা সহজ, বোঝাই ভ্যান কঠিন।

তৃতীয় সূত্র: প্রতিটি ধাক্কার পাল্টা ধাক্কা আছে

তুমি কোনো কিছুকে ধাক্কা দিলে সেটাও তোমাকে সমান জোরে উল্টো দিকে ধাক্কা দেয়। সাঁতারু দেয়ালকে পেছনে ঠেলে, দেয়াল সাঁতারুকে সামনে ঠেলে দেয়। রকেট গরম গ্যাসকে নিচে ঠেলে, গ্যাস রকেটকে ওপরে ঠেলে তোলে। নৌকা থেকে লাফ দিলে নৌকা পেছনে সরে যায় একই কারণে।

পদার্থবিজ্ঞান · নবম–দশম শ্রেণি · টপিক ৬

কাজ, শক্তি ও ক্ষমতা: শক্তি হারায় না, রূপ বদলায়

বইয়ে: নবম–দশম শ্রেণির পদার্থবিজ্ঞান, অধ্যায় ৪

পদার্থবিজ্ঞানে কাজ হয় তখনই, যখন বল প্রয়োগে বস্তু বলের দিকে সরে। দেয়াল ঠেলে ঘেমে গেলেও দেয়াল না সরলে পদার্থবিজ্ঞানের ভাষায় কাজ শূন্য।

কাজ = বল × বলের দিকে সরণ (W = Fs)

কাজের একক জুল (J): ১ নিউটন বল প্রয়োগে বস্তু বলের দিকে ১ মিটার সরলে ১ জুল কাজ হয়। শক্তি হলো কাজ করার সামর্থ্য; এরও একক জুল।

দুই রকম যান্ত্রিক শক্তি

• গতিশক্তি: চলন্ত বস্তুর শক্তি, E_k = ½mv²। বেগ দ্বিগুণ হলে গতিশক্তি চার গুণ; এ জন্যই জোরে চলা গাড়ির দুর্ঘটনা এত ভয়ংকর।
• বিভব শক্তি: ওপরে তোলা বস্তুর জমা শক্তি, E_p = mgh। ১০ কেজির বস্তা ২ মিটার ওপরে তুললে জমা হয় ১০ × ৯.৮ × ২ = ১৯৬ জুল।

শক্তির নিত্যতা

শক্তি সৃষ্টিও হয় না, ধ্বংসও হয় না; শুধু এক রূপ থেকে অন্য রূপে বদলায়। কাপ্তাই বাঁধে জমা পানির বিভব শক্তি টারবাইন ঘুরিয়ে বিদ্যুৎ হয়, সেই বিদ্যুৎ বাল্বে আলো আর তাপে বদলায়।

ক্ষমতা: কত তাড়াতাড়ি কাজ

ক্ষমতা = কাজ ÷ সময় (P = W/t)

ক্ষমতার একক ওয়াট (W) = প্রতি সেকেন্ডে ১ জুল। একই সিঁড়ি দৌড়ে উঠলে আর হেঁটে উঠলে কাজ সমান, কিন্তু দৌড়ালে বেশি ক্ষমতা লাগে। ১ অশ্বক্ষমতা = ৭৪৬ ওয়াট।

পদার্থবিজ্ঞান · নবম–দশম শ্রেণি · টপিক ৭

চাপ: একই বল, ভিন্ন ফল

বইয়ে: নবম–দশম শ্রেণির পদার্থবিজ্ঞান, অধ্যায় ৫

চাপ মানে প্রতি একক ক্ষেত্রফলে কতটা বল পড়ছে। একই বল ছোট জায়গায় পড়লে চাপ বেশি, বড় জায়গায় ছড়ালে চাপ কম।

চাপ = বল ÷ ক্ষেত্রফল (P = F/A)

চাপের একক প্যাসকেল (Pa) = প্রতি বর্গমিটারে ১ নিউটন। ধারালো ছুরি সহজে কাটে, কারণ ধারটা খুব সরু: ক্ষেত্রফল কম, তাই চাপ বেশি। স্কুলব্যাগের চওড়া ফিতা কাঁধে কম চাপ দেয়, তাই ব্যথা কম লাগে।

তরলের চাপ গভীরতার সঙ্গে বাড়ে

তরলের ভেতরে যত নিচে, ওপরের তরলের ওজন তত বেশি, তাই চাপও তত বেশি।

P = hρg (h গভীরতা, ρ ঘনত্ব, g অভিকর্ষজ ত্বরণ)

এ কারণেই বাঁধের দেয়াল নিচের দিকে বেশি পুরু, আর পুকুরের গভীরে ডুব দিলে কানে চাপ টের পাওয়া যায়।

বায়ুমণ্ডলের চাপ

আমাদের মাথার ওপরের পুরো বায়ুমণ্ডলের ওজনও চাপ দেয়। সমুদ্রপৃষ্ঠে এই চাপ প্রায় ১.০১৩ × ১০⁵ প্যাসকেল। স্ট্র দিয়ে শরবত টানলে স্ট্রয়ের ভেতরের বাতাসের চাপ কমে যায়, আর বাইরের বায়ুচাপ শরবতকে ওপরে ঠেলে দেয়।

ভাসা আর ডোবা

তরলে ডোবানো বস্তুকে তরল ওপরের দিকে ঠেলে; একে বলে প্লবতা। আর্কিমিডিসের নীতি অনুযায়ী এই ঊর্ধ্বমুখী বল বস্তু যতটা তরল সরায় তার ওজনের সমান। লোহার পেরেক ডোবে, কিন্তু লোহার জাহাজ ভাসে, কারণ জাহাজের ফাঁপা খোল অনেক বেশি পানি সরায়।

পদার্থবিজ্ঞান · নবম–দশম শ্রেণি · টপিক ৮

বস্তুর ওপর তাপের প্রভাব: তাপ আর তাপমাত্রা এক নয়

বইয়ে: নবম–দশম শ্রেণির পদার্থবিজ্ঞান, অধ্যায় ৬

তাপ এক ধরনের শক্তি, যা গরম বস্তু থেকে ঠান্ডা বস্তুর দিকে যায়; একক জুল। তাপমাত্রা বলে বস্তু কতটা গরম বা ঠান্ডা; একক কেলভিন বা ডিগ্রি সেলসিয়াস। এক বালতি গরম পানির চেয়ে এক কাপ ফুটন্ত পানির তাপমাত্রা বেশি, কিন্তু বালতিতে তাপ জমা থাকে অনেক বেশি।

তাপে প্রসারণ

তাপ পেলে প্রায় সব বস্তু একটু বড় হয়। এ জন্য রেললাইনের জোড়ায় ফাঁক রাখা হয়, সেতুর জোড়াতেও প্রসারণের জায়গা থাকে, আর গরমে বিদ্যুতের তার ঝুলে পড়ে। থার্মোমিটারের পারদ বা অ্যালকোহলও প্রসারণের নিয়মেই তাপমাত্রা দেখায়।

আপেক্ষিক তাপ

একই তাপ দিলে সব বস্তুর তাপমাত্রা সমান বাড়ে না। ১ কেজি বস্তুর তাপমাত্রা ১ কেলভিন বাড়াতে যে তাপ লাগে, তাকে বলে আপেক্ষিক তাপ। পানির আপেক্ষিক তাপ অনেক বেশি, ৪২০০ J kg⁻¹ K⁻¹; তাই সমুদ্র ধীরে গরম হয়, ধীরে ঠান্ডা হয়, আর উপকূলের আবহাওয়া মৃদু থাকে।

শোষিত তাপ Q = mcΔθ

অবস্থা বদলের সময় লুকানো তাপ

অবস্থা বদলানোর সময় শোষিত এই তাপকে বলে সুপ্ত তাপ। ১ কেজি বরফ গলাতে লাগে ৩.৩৬ × ১০⁵ জুল, আর ১০০°সে-এর ১ কেজি পানিকে বাষ্প করতে লাগে ২.২৬ × ১০⁶ জুল। এ কারণেই ফুটন্ত পানির চেয়ে বাষ্পে পুড়লে বেশি ক্ষতি হয়।

পদার্থবিজ্ঞান · নবম–দশম শ্রেণি · টপিক ৯

তরঙ্গ ও শব্দ: শক্তি যায়, পানি থাকে

বইয়ে: নবম–দশম শ্রেণির পদার্থবিজ্ঞান, অধ্যায় ৭

পুকুরে ঢিল ছুড়লে ঢেউ পাড়ের দিকে ছুটে যায়, কিন্তু ভাসমান পাতাটা শুধু ওঠানামা করে, পাড়ে চলে যায় না। তরঙ্গ মাধ্যমের কণাকে বয়ে নেয় না; বয়ে নেয় শক্তি।

তরঙ্গের মাপ

• বিস্তার: স্থির অবস্থান থেকে কণার সর্বোচ্চ সরণ। শব্দের বিস্তার যত বেশি, শব্দ তত জোরালো।
• তরঙ্গদৈর্ঘ্য (λ): পাশাপাশি দুটি চূড়ার মধ্যের দূরত্ব।
• কম্পাঙ্ক (f): প্রতি সেকেন্ডে কয়টি পূর্ণ তরঙ্গ; একক হার্জ (Hz)। শব্দের কম্পাঙ্ক যত বেশি, সুর তত তীক্ষ্ণ।

তরঙ্গের বেগ = কম্পাঙ্ক × তরঙ্গদৈর্ঘ্য (v = fλ)

শব্দ

শব্দ অনুদৈর্ঘ্য তরঙ্গ: বাতাসের কণা সামনে-পেছনে কেঁপে সংকোচন আর প্রসারণ তৈরি করে। শব্দ চলতে মাধ্যম লাগে, তাই শূন্য মহাকাশে শব্দ যায় না। বাতাসে শব্দের বেগ ০°সে-এ প্রায় ৩৩২ মি/সে, গরমে একটু বেশি; পানিতে আর কঠিন পদার্থে আরও অনেক বেশি।

মানুষ সাধারণত ২০ Hz থেকে ২০,০০০ Hz কম্পাঙ্কের শব্দ শুনতে পায়। এর চেয়ে বেশি কম্পাঙ্কের শব্দকে বলে শ্রবণোত্তর শব্দ (আলট্রাসাউন্ড); বাদুড় এটা দিয়ে পথ চেনে, আর হাসপাতালে আলট্রাসনোগ্রামে এটা কাজে লাগে।

প্রতিধ্বনি

শব্দ দূরের দেয়াল বা পাহাড়ে বাধা পেয়ে ফিরে এলে প্রতিধ্বনি শোনা যায়। মূল শব্দ আর প্রতিধ্বনি আলাদা করে শুনতে দুটোর মধ্যে অন্তত ০.১ সেকেন্ড ফাঁক লাগে, তাই প্রতিফলককে অন্তত প্রায় ১৭ মিটার দূরে থাকতে হয়।

নিজে করে দেখো

বিদ্যুৎ চমকানোর পর বাজের শব্দ শোনা পর্যন্ত কত সেকেন্ড গেল গুনে দেখো। আলো প্রায় সঙ্গে সঙ্গে পৌঁছায়, কিন্তু শব্দ প্রতি সেকেন্ডে মোটামুটি ৩৪০ মিটার যায়। ৩ সেকেন্ড লাগলে বজ্রপাত হয়েছে প্রায় ১ কিলোমিটার দূরে।

পদার্থবিজ্ঞান · নবম–দশম শ্রেণি · টপিক ১০

আলোর প্রতিফলন: আয়নার খেলা

বইয়ে: নবম–দশম শ্রেণির পদার্থবিজ্ঞান, অধ্যায় ৮

আলো কোনো মসৃণ তলে পড়ে ফিরে এলে তাকে বলে প্রতিফলন। আমরা বেশিরভাগ জিনিস দেখি, কারণ তাদের গা থেকে আলো প্রতিফলিত হয়ে আমাদের চোখে আসে।

প্রতিফলনের দুই সূত্র

1. আপতন কোণ = প্রতিফলন কোণ।
2. আপতিত রশ্মি, প্রতিফলিত রশ্মি আর আপতন বিন্দুতে আঁকা অভিলম্ব একই সমতলে থাকে।

সমতল দর্পণের প্রতিবিম্ব

• প্রতিবিম্ব বস্তুর সমান আকারের।
• বস্তু দর্পণের যত সামনে, প্রতিবিম্ব ঠিক তত পেছনে মনে হয়।
• ডান-বাম উল্টে যায় (পার্শ্বীয় পরিবর্তন)। তাই অ্যাম্বুলেন্সের সামনে "AMBULANCE" উল্টো করে লেখা থাকে, যাতে সামনের গাড়ির আয়নায় সোজা পড়া যায়।

বাঁকা দর্পণ

অবতল দর্পণ আলোকে এক বিন্দুতে জড়ো করে; টর্চ আর গাড়ির হেডলাইটের পেছনে, দাঁতের ডাক্তারের আয়নায় এটা ব্যবহার হয়। উত্তল দর্পণ পেছনের বড় এলাকা ছোট করে দেখায়; তাই গাড়ির পাশের আয়না আর রাস্তার বাঁকের আয়না উত্তল।

পদার্থবিজ্ঞান · নবম–দশম শ্রেণি · টপিক ১১

আলোর প্রতিসরণ: আলো যখন বাঁকে

বইয়ে: নবম–দশম শ্রেণির পদার্থবিজ্ঞান, অধ্যায় ৯

আলো এক মাধ্যম থেকে অন্য মাধ্যমে তির্যকভাবে ঢুকলে তার দিক বদলে যায়; একে বলে প্রতিসরণ। কারণ, ভিন্ন মাধ্যমে আলোর বেগ ভিন্ন: বাতাসে সবচেয়ে বেশি, পানিতে কম, কাচে আরও কম।

প্রতিসরণাঙ্ক

কোনো মাধ্যমে আলো কতটা ধীর হয়, তা বলে প্রতিসরণাঙ্ক: n = শূন্যস্থানে আলোর বেগ ÷ মাধ্যমে আলোর বেগ। পানির প্রতিসরণাঙ্ক প্রায় ১.৩৩, সাধারণ কাচের প্রায় ১.৫। স্নেলের সূত্র: বাতাস থেকে কোনো মাধ্যমে গেলে sin i ÷ sin r = সেই মাধ্যমের প্রতিসরণাঙ্ক।

চোখের সামনেই প্রতিসরণ

• পানির গ্লাসে রাখা পেনসিল ভাঙা দেখায়।
• পুকুরের তলা আসলের চেয়ে কম গভীর মনে হয়।
• উত্তল লেন্স আলোকে এক বিন্দুতে জড়ো করে (আতশ কাচ), অবতল লেন্স ছড়িয়ে দেয়। দূরের জিনিস ঝাপসা দেখার সমস্যা (ক্ষীণদৃষ্টি) অবতল লেন্সের চশমায় ঠিক হয়।

পূর্ণ অভ্যন্তরীণ প্রতিফলন

ঘন মাধ্যম থেকে হালকা মাধ্যমে যাওয়ার সময় আপতন কোণ একটা নির্দিষ্ট মানের (সংকট কোণ; কাচে প্রায় ৪২°) চেয়ে বেশি হলে আলো আর বেরোতে পারে না, পুরোটাই ভেতরে ফিরে আসে। অপটিক্যাল ফাইবার এভাবেই আলোকে বাঁকা পথে বহু দূরে নিয়ে যায়; সাগরতলের ইন্টারনেট ক্যাবলে তথ্য চলে এই আলো দিয়েই। গরম রাস্তায় বা মরুভূমিতে মরীচিকাও দেখা যায় প্রতিসরণ আর পূর্ণ অভ্যন্তরীণ প্রতিফলনের কারণে।

নিজে করে দেখো

একটা কাপে একটা কয়েন রেখে এমনভাবে পিছিয়ে যাও যে কয়েনটা কাপের কিনারার আড়ালে ঠিক লুকিয়ে যায়। এবার কেউ আস্তে আস্তে কাপে পানি ঢালুক। মাথা না নাড়িয়েই কয়েনটা আবার দেখা যাবে, কারণ পানি থেকে বেরোনো আলো বেঁকে তোমার চোখে পৌঁছায়।

পদার্থবিজ্ঞান · নবম–দশম শ্রেণি · টপিক ১২

স্থির বিদ্যুৎ: ঘষলেই চার্জ

বইয়ে: নবম–দশম শ্রেণির পদার্থবিজ্ঞান, অধ্যায় ১০

শুকনো চুলে বেলুন ঘষে দেয়ালে ধরলে বেলুন লেগে থাকে, ছোট কাগজের টুকরা টেনে নেয়। ঘষার সময় চুল থেকে কিছু ইলেকট্রন বেলুনে চলে যায়: বেলুন হয় ঋণাত্মক চার্জযুক্ত, চুল ধনাত্মক। চার্জ এক জায়গায় জমে থাকে, প্রবাহিত হয় না; তাই নাম স্থির বিদ্যুৎ।

এক বস্তু থেকে অন্য বস্তুতে শুধু ইলেকট্রনই যায়; প্রোটন নিউক্লিয়াসে আটকে থাকে। চার্জের একক কুলম্ব (C)।

কুলম্বের সূত্র

দুটি চার্জের মধ্যের বল চার্জ দুটির গুণফলের সমানুপাতিক আর তাদের দূরত্বের বর্গের ব্যস্তানুপাতিক: দূরত্ব দ্বিগুণ হলে বল হয় এক-চতুর্থাংশ। মহাকর্ষের মতোই, তবে এখানে আকর্ষণের পাশাপাশি বিকর্ষণও হয়।

F ∝ q₁q₂ / r²

বজ্রপাত

ঝড়ের মেঘের ভেতরে বরফকণা আর শিলার সংঘর্ষে বিপুল চার্জ জমে। চার্জ যথেষ্ট হলে তা বাতাস ভেদ করে মাটিতে নেমে আসে: এটাই বজ্রপাত। উঁচু ভবনের ছাদে বজ্রনিরোধক দণ্ড থাকে, যা মোটা তারের মধ্য দিয়ে চার্জকে নিরাপদে মাটিতে পাঠিয়ে দেয় (ভূসংযোগ)।

বজ্রঝড়ের সময় খোলা মাঠ, পানি আর একা দাঁড়ানো উঁচু গাছ থেকে দূরে থাকো; পাকা দালানের ভেতরে আশ্রয় নাও।

পদার্থবিজ্ঞান · নবম–দশম শ্রেণি · টপিক ১৩

চল বিদ্যুৎ: বর্তনী, বিভব পার্থক্য আর রোধ

বইয়ে: নবম–দশম শ্রেণির পদার্থবিজ্ঞান, অধ্যায় ১১

তারের মধ্য দিয়ে চার্জের প্রবাহই তড়িৎ প্রবাহ। ধাতব তারে আসলে চলে ইলেকট্রন, ব্যাটারির ঋণাত্মক প্রান্ত থেকে ধনাত্মক প্রান্তের দিকে। (প্রচলিত নিয়মে প্রবাহের দিক ধরা হয় উল্টো: ধনাত্মক থেকে ঋণাত্মক।)

• তড়িৎ প্রবাহ (I): প্রতি সেকেন্ডে কতটা চার্জ যায়; একক অ্যাম্পিয়ার (A)।
• বিভব পার্থক্য (V): চার্জকে ঠেলে নেওয়ার "চাপ"; একক ভোল্ট (V)। ব্যাটারি এই চাপ জোগায়।
• রোধ (R): প্রবাহের পথে বাধা; একক ওহম (Ω)।

ওহমের সূত্র: V = IR, অর্থাৎ I = V ÷ R

সিরিজ আর সমান্তরাল

সিরিজ বর্তনীতে সবকিছু এক লাইনে: একটা বাল্ব কেটে গেলে সব নিভে যায়। সমান্তরাল বর্তনীতে প্রতিটি যন্ত্র আলাদা শাখায়: একটা বন্ধ করলেও বাকিগুলো চলে। বাসার ওয়্যারিং সমান্তরাল, তাই প্রতিটি যন্ত্র পায় পুরো ভোল্টেজ (বাংলাদেশে বাসার বিদ্যুৎ ২২০ ভোল্ট, ৫০ হার্জ)।

বিদ্যুৎ বিল আর নিরাপত্তা

বৈদ্যুতিক ক্ষমতা P = VI (ওয়াট)। বিদ্যুৎ বিলের ১ ইউনিট মানে ১ কিলোওয়াট-ঘণ্টা: ১০০০ ওয়াটের যন্ত্র ১ ঘণ্টা চালালে খরচ হয় ১ ইউনিট। খুব বেশি প্রবাহে তার গরম হয়ে আগুন লাগতে পারে; ফিউজ বা সার্কিট ব্রেকার তখন বর্তনী কেটে দেয়। আর ভূসংযোগ (আর্থিং) যন্ত্রের ধাতব গায়ে বিদ্যুৎ চলে এলে তা মাটিতে পাঠিয়ে শক থেকে বাঁচায়।

পদার্থবিজ্ঞান · নবম–দশম শ্রেণি · টপিক ১৪

বিদ্যুতের চৌম্বক ক্রিয়া: বিদ্যুৎ থেকে চুম্বক, চুম্বক থেকে বিদ্যুৎ

বইয়ে: নবম–দশম শ্রেণির পদার্থবিজ্ঞান, অধ্যায় ১২

১৮২০ সালে হান্স ক্রিশ্চিয়ান ওরস্টেড দেখলেন, তারের মধ্য দিয়ে প্রবাহ চালালে কাছের কম্পাসের কাঁটা ঘুরে যায়। অর্থাৎ তড়িৎ প্রবাহ চারপাশে চৌম্বকক্ষেত্র তৈরি করে।

তড়িৎচুম্বক আর মোটর

লোহার দণ্ডে তার পেঁচিয়ে প্রবাহ চালালে দণ্ডটি শক্তিশালী চুম্বক হয়ে যায়; প্রবাহ বন্ধ করলে চুম্বকত্ব চলে যায়। কলিং বেল, স্পিকার আর ভারী লোহা তোলার ক্রেনে এই তড়িৎচুম্বক ব্যবহার হয়।

চৌম্বকক্ষেত্রে রাখা প্রবাহযুক্ত তার বল অনুভব করে। এই বল দিয়ে কুণ্ডলী ঘোরানো যায়: এটাই বৈদ্যুতিক মোটর, যা বিদ্যুৎ শক্তিকে যান্ত্রিক শক্তিতে বদলায় (ফ্যান, পানির পাম্প)।

তড়িৎচৌম্বক আবেশ

১৮৩১ সালে মাইকেল ফ্যারাডে উল্টোটা দেখালেন: কুণ্ডলীর ভেতরে চুম্বক নাড়ালে তারে প্রবাহ তৈরি হয়।

চুম্বক থেমে থাকলে প্রবাহ নেই; ঢোকালে এক দিকে, বের করলে উল্টো দিকে প্রবাহ। জেনারেটর এভাবেই যান্ত্রিক শক্তিকে বিদ্যুতে বদলায়: বিদ্যুৎকেন্দ্রের টারবাইন চুম্বকক্ষেত্রে কুণ্ডলী (বা কুণ্ডলীর ভেতরে চুম্বক) ঘোরায়।

ট্রান্সফরমার

একই লোহার মজ্জায় দুটি কুণ্ডলী পেঁচানো থাকলে একটিতে পরিবর্তী প্রবাহ (AC) চালালে অন্যটিতে প্রবাহ আবিষ্ট হয়। পাকের সংখ্যা বদলে ভোল্টেজ বাড়ানো-কমানো যায়। বিদ্যুৎকেন্দ্র থেকে খুব উচ্চ ভোল্টেজে বিদ্যুৎ পাঠানো হয়, তাতে তারে শক্তি কম নষ্ট হয়; পাড়ার ট্রান্সফরমার তা কমিয়ে বাসার ২২০ ভোল্ট করে। ট্রান্সফরমার শুধু AC-তে কাজ করে।

পদার্থবিজ্ঞান · নবম–দশম শ্রেণি · টপিক ১৫

আধুনিক পদার্থবিজ্ঞান: তেজস্ক্রিয়তা আর অর্ধায়ু

বইয়ে: নবম–দশম শ্রেণির পদার্থবিজ্ঞান, অধ্যায় ১৩

কিছু পরমাণুর নিউক্লিয়াস অস্থিতিশীল। এরা নিজে থেকেই ভেঙে বিকিরণ ছড়ায় আর অন্য মৌলে পরিণত হয়। একে বলে তেজস্ক্রিয়তা; ১৮৯৬ সালে হেনরি বেকেরেল ইউরেনিয়াম নিয়ে কাজ করতে গিয়ে এটি আবিষ্কার করেন।

তিন রকম বিকিরণ

• আলফা (α): হিলিয়াম নিউক্লিয়াস (২টি প্রোটন + ২টি নিউট্রন)। ভারী, এক টুকরা কাগজেই আটকে যায়।
• বিটা (β): দ্রুতগামী ইলেকট্রন। পাতলা অ্যালুমিনিয়ামের পাত আটকে দেয়।
• গামা (γ): শক্তিশালী তড়িৎচৌম্বক তরঙ্গ। তীব্রতা কমাতে পুরু সিসা বা কংক্রিট লাগে।

অর্ধায়ু

কোন পরমাণুটা কখন ভাঙবে, আগে থেকে বলা যায় না। কিন্তু অনেক পরমাণু একসঙ্গে থাকলে হিসাবটা নিখুঁত: একটা নির্দিষ্ট সময়ে ঠিক অর্ধেক ভেঙে যায়। এই সময়কে বলে অর্ধায়ু।

যেভাবে কাজে লাগে

• চিকিৎসা: ক্যান্সারের কোষ ধ্বংসে বিকিরণ (রেডিওথেরাপি), আর চিকিৎসা-সরঞ্জাম জীবাণুমুক্ত করতে গামা রশ্মি।
• বয়স নির্ণয়: কার্বন-১৪-এর অর্ধায়ু প্রায় ৫,৭৩০ বছর। পুরোনো কাঠ বা হাড়ে কতটা কার্বন-১৪ বাকি আছে মেপে তার বয়স বের করা হয়।
• বিদ্যুৎ: নিউক্লিয়ার বিদ্যুৎকেন্দ্রে ভারী নিউক্লিয়াস ভেঙে (ফিশন) তাপ তৈরি হয়; সেই তাপে পানি বাষ্প করে টারবাইন ঘোরানো হয়।

বিকিরণ শরীরের কোষের ক্ষতি করতে পারে, তাই তেজস্ক্রিয় পদার্থ নিয়ে কাজ হয় কঠোর নিরাপত্তায়।

ইলেকট্রনিক্স

আধুনিক ইলেকট্রনিক্সের ভিত্তি অর্ধপরিবাহী (সিলিকন, জার্মেনিয়াম): এদের দিয়ে তৈরি হয় ডায়োড আর ট্রানজিস্টর। কোটি কোটি ট্রানজিস্টর মিলে একটি মাইক্রোচিপ, আর ট্রানজিস্টর দিয়েই তৈরি হয় লজিক গেট; সেই ধারণায় গেটগুলো নিজে চালিয়ে দেখো।

পদার্থবিজ্ঞান · অষ্টম ও একাদশ–দ্বাদশ শ্রেণি · টপিক ১৬

মহাকর্ষ: চাঁদ আসলে পড়ছে

বইয়ে: অষ্টম শ্রেণির বিজ্ঞান, অধ্যায় ৭ · একাদশ–দ্বাদশ শ্রেণির পদার্থবিজ্ঞান ১ম পত্র, অধ্যায় ৬

মহাকর্ষ তোমার পা মাটিতে রাখে, আবার চাঁদকেও আকাশে ধরে রাখে। আসলে দুটো একই ব্যাপার। পৃথিবীর পৃষ্ঠের কাছে যেকোনো পড়ন্ত বস্তুর বেগ প্রতি সেকেন্ডে প্রায় ১০ মি/সে করে বাড়ে।

সবাই সবাইকে টানে

তুমি তোমার ফোনকে টানছ, ফোনও তোমাকে টানছে। এই টান এত দুর্বল যে টেরই পাও না, কারণ টান বাড়ে ভরের সঙ্গে। পৃথিবীর ভর বিশাল, তাই তার টানই জেতে, আর সবকিছু তার কেন্দ্রের দিকে পড়ে।

দূরত্বও গুরুত্বপূর্ণ: দূরত্ব দ্বিগুণ হলে টান হয় মাত্র এক-চতুর্থাংশ।

কক্ষপথ মানে পড়তে পড়তে ফসকে যাওয়া

আইজাক নিউটন কল্পনা করেছিলেন, খুব উঁচু এক পাহাড়ের চূড়ায় একটা কামান। আস্তে গোলা ছুড়লে সেটা বেঁকে মাটিতে পড়ে। আরও জোরে ছুড়লে পড়ে আরও দূরে। যথেষ্ট জোরে ছুড়লে (সেকেন্ডে প্রায় ৮ কিলোমিটার) গোলাটা যত দ্রুত পড়ে, নিচের মাটিও তত দ্রুত বেঁকে সরে যায়। গোলা আর কখনো মাটিতে পড়ে না। এটাই কক্ষপথ।

চাঁদ ঠিক এটাই করছে। সে সারাক্ষণ পৃথিবীর দিকে পড়ছে, কিন্তু পাশের দিকে এত দ্রুত চলছে যে বারবার ফসকে যাচ্ছে। মহাকাশ স্টেশনের নভোচারীরা একই কারণে ভাসেন: তাঁরা স্টেশনের সঙ্গে একসঙ্গে পড়ছেন, মহাকর্ষ থেকে মুক্ত নন।

স্থান বেঁকে যায় টানটান চাদরের মতো

আলবার্ট আইনস্টাইন আরও গভীর একটা ছবি দিয়েছেন। ভাবো, স্থান হলো টানটান করে বাঁধা একটা চাদর। মাঝে একটা ভারী বল রাখলে সেখানে গর্ত হয়, আর পাশ দিয়ে গড়িয়ে দেওয়া মার্বেল বেঁকে সেদিকে যায়। মার্বেলকে কেউ "টানছে" না; সে শুধু চাদরের আকার মেনে চলছে। ভর স্থানকে বাঁকায়, আর বস্তু সেই বাঁক ধরে চলে।

নিজে করে দেখো

একটা বই আর এক টুকরা কাগজ একই উচ্চতা থেকে ছেড়ে দাও। বই আগে পড়ে। এবার কাগজটা বইয়ের ওপর সমান করে রেখে দুটো একসঙ্গে ছাড়ো। দুটো একসঙ্গে পড়বে। কাগজকে ধীর করেছিল বাতাস, মহাকর্ষ নয়। ১৯৭১ সালে চাঁদে, যেখানে বাতাস নেই, একজন নভোচারী একটা হাতুড়ি আর একটা পালক একসঙ্গে ছেড়েছিলেন। দুটো একসঙ্গে মাটিতে পড়েছিল।