সরল দোলগতি সম্পন্ন একটি কণার সরণ x = √3 sin2πt মিটার।
1m দূরে কণার গতিশক্তি ও বিভবশক্তির অনুপাত কত?
2:1

সরল দোলগতি সম্পন্ন একটি কণার সরণ x = √3 sin(2πt) মিটার।
1m দূরে কণার গতিশক্তি ও বিভবশক্তির অনুপাত কত?
- 1:2 (Incorrect)
- 2:1 (Correct)
- 1 : √3 (Incorrect)
- √3 : 1 (Incorrect)
সরল দোলগতি (Simple Harmonic Motion - SHM)
সরল দোলগতিতে, কণার সরণ সময়ের সাথে সাইন বা কোসাইন ফাংশন অনুযায়ী পরিবর্তিত হয়। প্রদত্ত সমীকরণটি হলো:
x = √3 sin(2πt)
এখানে,
- x = কণার সরণ (মিটার)
- t = সময় (সেকেন্ড)
বিস্তার (Amplitude - A)
সরল দোলগতির সমীকরণে, সাইন ফাংশনের সহগ বিস্তার নির্দেশ করে। সুতরাং, এই কণার বিস্তার হলো:
A = √3 মিটার
গতিশক্তি (Kinetic Energy - KE)
সরল দোলগতি সম্পন্ন কণার গতিশক্তি নির্ণয়ের সূত্র হলো:
KE = ½ k (A² - x²)
যেখানে,
- k = বল ধ্রুবক (force constant)
- A = বিস্তার
- x = সরণ
বিভবশক্তি (Potential Energy - PE)
সরল দোলগতি সম্পন্ন কণার বিভবশক্তি নির্ণয়ের সূত্র হলো:
PE = ½ k x²
যেখানে,
- k = বল ধ্রুবক
- x = সরণ
গতিশক্তি ও বিভবশক্তির অনুপাত
প্রশ্নানুসারে, সরণ x = 1 মিটার হলে গতিশক্তি ও বিভবশক্তির অনুপাত নির্ণয় করতে হবে।
KE / PE = [½ k (A² - x²)] / [½ k x²]
উভয় ক্ষেত্রে ½ k বিদ্যমান থাকায়, এটি অনুপাত থেকে বাদ দেওয়া যায়:
KE / PE = (A² - x²) / x²
মানের প্রতিস্থাপন
এখন আমরা A এবং x এর মান প্রতিস্থাপন করি:
KE / PE = ((√3)² - 1²) / 1²
KE / PE = (3 - 1) / 1
KE / PE = 2 / 1
ফলাফল
সুতরাং, 1 মিটার দূরে কণার গতিশক্তি ও বিভবশক্তির অনুপাত হলো 2:1।
বিকল্পগুলোর বিশ্লেষণ
এখন আমরা বিকল্পগুলো বিশ্লেষণ করে দেখব কোনটি সঠিক:
- 1:2 (Incorrect)
- 2:1 (Correct)
- 1 : √3 (Incorrect)
- √3 : 1 (Incorrect)
সিদ্ধান্ত
উপরের হিসাব থেকে দেখা যাচ্ছে যে, 1 মিটার দূরে কণার গতিশক্তি ও বিভবশক্তির অনুপাত 2:1।
টেবিলের মাধ্যমে উপস্থাপন
বিষয়টি আরও সহজে বোঝার জন্য একটি টেবিলের মাধ্যমে উপস্থাপন করা হলো:
| পরামিতি | প্রতীক | মান |
|---|---|---|
| সরণের সমীকরণ | x | √3 sin(2πt) |
| বিস্তার | A | √3 মিটার |
| সরণ | x | 1 মিটার |
| গতিশক্তি | KE | ½ k (A² - x²) |
| বিভবশক্তি | PE | ½ k x² |
| গতিশক্তি ও বিভবশক্তির অনুপাত | KE / PE | (A² - x²) / x² |
গণনা
KE / PE = (A² - x²) / x²
KE / PE = ((√3)² - 1²) / 1²
KE / PE = (3 - 1) / 1
KE / PE = 2 / 1
সঠিক উত্তর: B. 2:1
সরল দোলগতি সম্পন্ন কণার গতিশক্তি ও বিভবশক্তির অনুপাত নির্ণয়
দেওয়া আছে, সরল দোলগতির সমীকরণ: \(x = \sqrt{3} \sin(2\pi t)\) মিটার। প্রশ্নে \(x = 1\) মিটারে গতিশক্তি ও বিভবশক্তির অনুপাত বের করতে বলা হয়েছে। আমরা জানি, সরল দোলগতির ক্ষেত্রে:- মোট শক্তি (Total Energy), \(E = \frac{1}{2} m \omega^2 A^2\)
- বিভব শক্তি (Potential Energy), \(U = \frac{1}{2} m \omega^2 x^2\)
- গতিশক্তি (Kinetic Energy), \(K = \frac{1}{2} m \omega^2 (A^2 - x^2)\)
- \(m\) = কণার ভর
- \(\omega\) = কৌণিক কম্পাঙ্ক
- \(A\) = বিস্তার
- \(x\) = সরণ
- বিস্তার, \(A = \sqrt{3}\) মিটার
- কৌণিক কম্পাঙ্ক, \(\omega = 2\pi\) রেডিয়ান/সেকেন্ড