১. আর্কিমিডিসের নীতি (Archimedes' Principle)
নীতি: স্থির তরল বা গ্যাসীয় পদার্থে কোনো বস্তুকে আংশিক বা সম্পূর্ণভাবে নিমজ্জিত করলে বস্তুটির ওজনের আপাত হ্রাস ঘটে। এই আপাত হ্রাস বস্তু দ্বারা অপসারিত তরল বা গ্যাসীয় পদার্থের ওজনের সমান হয়।
মূল ধারণা: যখন কোনো বস্তুকে তরলে ডোবানো হয়, তখন তরল একটি ঊর্ধ্বমুখী বল প্রয়োগ করে, যা বস্তুর ওজনকে কিছুটা প্রতিহত করে। ফলে, বস্তুর ওজন কম মনে হয়।
আপাত ওজন = প্রকৃত ওজন - প্লবতা বল
আপাত ওজন = প্রকৃত ওজন - প্লবতা বল
২. প্লবতা (Buoyancy)
সংজ্ঞা: কোনো বস্তুকে স্থির তরল বা গ্যাসীয় পদার্থে আংশিক বা সম্পূর্ণ নিমজ্জিত করলে, ওই তরল বা গ্যাসীয় পদার্থ বস্তুর উপর একটি খাড়া ঊর্ধ্বমুখী বল প্রয়োগ করে। এই ঊর্ধ্বমুখী বলকেই প্লবতা বলে।
প্লবতার বৈশিষ্ট্য
- প্লবতা বল সর্বদা বস্তুর ওজনের বিপরীতে, অর্থাৎ খাড়া উপরের দিকে ক্রিয়া করে।
- বস্তুর নিমজ্জিত অংশের আয়তন যত বেশি হয়, প্লবতার মানও তত বেশি হয়।
- তরলের ঘনত্ব বেশি হলে প্লবতার মানও বেশি হয়। কারণ, বেশি ঘনত্বের তরলের ওজনও বেশি।
- বস্তু সম্পূর্ণরূপে ডুবে যাওয়ার পর তার নিমজ্জনের গভীরতার উপর প্লবতার মান নির্ভর করে না।
৩. ভাসন ও নিমজ্জন (Floatation and Immersion)
কোনো বস্তুকে তরলে নিমজ্জিত করলে তার উপর দুটি বল ক্রিয়া করে:
- বস্তুর ওজন (W): যা খাড়া নিচের দিকে ক্রিয়া করে।
- প্লবতা বল (Fb): যা খাড়া উপরের দিকে ক্রিয়া করে।
এই দুটি বলের মানের উপর নির্ভর করে বস্তুটি ভাসবে নাকি ডুববে।
| শর্ত | ফলাফল | অবস্থা (Buoyancy) | উদাহরণ |
|---|---|---|---|
| বস্তুর ওজন < প্লবতা বল (W < Fb) | বস্তুটি ভেসে উঠবে এবং আংশিক নিমজ্জিত অবস্থায় ভাসবে। | ধনাত্মক প্লবতা (Positively Buoyant) | জলে কর্ক বা শুকনো কাঠ |
| বস্তুর ওজন = প্লবতা বল (W = Fb) | বস্তুটি সম্পূর্ণরূপে নিমজ্জিত অবস্থায় যেকোনো স্থানে স্থির হয়ে ভাসবে। | নিরপেক্ষ প্লবতা (Neutrally Buoyant) | জলের মধ্যে মাছ বা ডাব |
| বস্তুর ওজন > প্লবতা বল (W > Fb) | বস্তুটি তরলে ডুবে যাবে এবং পাত্রের তলদেশে পৌঁছাবে। | ঋণাত্মক প্লবতা (Negatively Buoyant) | জলে লোহা বা পাথর |
ঘনত্বের সাহায্যে ভাসন ও নিমজ্জনের শর্ত
- বস্তুর ঘনত্ব < তরলের ঘনত্ব: বস্তুটি ভাসবে।
- বস্তুর ঘনত্ব = তরলের ঘনত্ব: বস্তুটি সম্পূর্ণ নিমজ্জিত অবস্থায় ভাসবে।
- বস্তুর ঘনত্ব > তরলের ঘনত্ব: বস্তুটি ডুবে যাবে।
৪. আর্কিমিডিসের নীতি যেখানে প্রযোজ্য নয়
আর্কিমিডিসের নীতি ওজনের ধারণার উপর নির্ভরশীল। তাই যেসকল ক্ষেত্রে বস্তুর আপাত ওজন শূন্য হয়, সেখানে এই নীতিটি প্রয়োগ করা যায় না। যেমন:
- অবাধে পতনশীল বস্তুর ক্ষেত্রে: যখন কোনো বস্তু অভিকর্ষের অধীনে অবাধে পড়তে থাকে।
- কৃত্রিম উপগ্রহের অভ্যন্তরে: পৃথিবীর চারপাশে ঘুরতে থাকা কৃত্রিম উপগ্রহের ভেতরে ওজনহীন অবস্থা বিরাজ করে।
- পৃথিবীর কেন্দ্রে: পৃথিবীর কেন্দ্রে অভিকর্ষজ ত্বরণের মান শূন্য, তাই বস্তুর ওজনও শূন্য।