সৃজনশীলঃ ‘বল প্রয়োগের পূর্বে…’ যশোর বোর্ড ২০২৪ – পদার্থের অবস্থা ও চাপ, পদার্থবিজ্ঞান (এসএসসি)

কোনো বস্তুর প্রতি একক ক্ষেত্রফলে প্রযুক্ত বলকে চাপ বলা হয়। অর্থাৎ A ক্ষেত্রফলে প্রযুক্ত বল F হলে চাপ, $P=\frac{F}{A}$ । ক্ষেত্রফল বেশি হলে চাপ কম হবে। আবার ক্ষেত্রফল কম হলে চাপের মান বেশি হবে। ড্রিল মেশিনের অগ্রভাগ সুচালো হওয়ার ফলে ড্রিল মেশিন দ্বারা দেয়ালের উপরে বেশি চাপ প্রয়োগ করা যায়। ফলে সহজেই দেয়াল বা অন্য কোনো কিছু ছিদ্র করা যাবে। তাই ড্রিল মেশিনের অগ্রভাগ সূচালো হয়।

উদ্দীপক হতে পাই,
১ম পিস্টনের বল, $F_1=20N$
১ম পিস্টনের ক্ষেত্রফল, $A_1=4{\mathrm{cm}}^2$
২য় পিস্টনের ক্ষেত্রফল, $A_2=20{\mathrm{cm}}^2$
২য় পিস্টনের বল, $F_2=$ ?

আমরা জানি,

$\frac{F_1}{A_1}=\frac{F_2}{A_2}$

বা, $F_2=\left(\frac{A_2}{A_1}\right)\times F_1$
বা, $F_2=\left(\frac{20}{4}\right)\times 20$
বা, $F_2=5\times 20$

$\therefore F_2=100N\text{ (Ans.) }$

এখানে,
ছোট পিস্টনের সিলিন্ডারে A
তরলের উচ্চতা, h=10 cm
ছোট পিস্টনের সিলিন্ডারে, A
তরলের পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল, $A=4{\mathrm{cm}}^2$
A তরলের ঘনত্ব $={\rho }_A$
ছোট পিস্টনের সিলিন্ডারে A
তরলের আয়তন $=V_A$
ছোট পিস্টনের সিলিন্ডারের
তলদেশে চাপ, $P=13328\mathrm{Pa}$
B তরলের বস্তুর আয়তন,
$V_B=0.02m^3$

ছোট পিস্টনের সিলিন্ডারের জন্য

A তরলের আয়তন,

$V_A=\mathrm{Ah}$
$=4{\mathrm{cm}}^2\times 10\mathrm{cm}$
$=40{\mathrm{cm}}^3$
$=40\times {10}^{-6}{m}^3$

A তরলের জন্য চাপ, $P=h{\rho }_{A}g$
বা, ${\rho }_A=\frac{P}{\mathrm{hg}}$

$=\frac{13328}{0.1\times 9.8}$
$=13600\mathrm{kg}{m}^{-3}$

আবার B তরলের প্লবতা = বস্তুর হারানো ওজন

$\therefore V_B{\rho }_{B}g=196$
$\Rightarrow {\rho }_B=\frac{196}{0.02\times 9.8}$
$=1000\mathrm{kg}{m}^{-3}$

ধরি, বায়ুমণ্ডলীয় চাপ, $P=101.325\times {10}^3\mathrm{Pa}$ এর জন্য A তরলের উচ্চতা $h_A$ ও B তরলের উচ্চতা হবে $h_B$
সুতরাং, $h_A=\frac{P}{{\rho }_{A}g}=\frac{101.325\times {10}^3}{13600\times 9.8}=0.76m=76\mathrm{cm}$
আবার, $h_B=\frac{P}{{\rho }_{B}g}=\frac{101.325\times {10}^3}{1000\times 9.8}=10.33m=1033\mathrm{cm}$
ফলে, $h_g\gg h_A$
1033 cm উচ্চতার নল দ্বারা ব্যারোমিটার তৈরি উপযোগী হবে না।
সুতরাং A পাত্রের তরলটি দ্বারা ব্যারোমিটার তৈরিতে করা অধিক উপযোগী হবে।