১. ভাসন ও নিমজ্জনের বাস্তব উদাহরণ

লোহার জাহাজ জলে ভাসে কিন্তু লোহার পেরেক ডুবে যায় কেন?

লোহার তৈরি জাহাজের ভেতরটা ফাঁপা থাকে, ফলে এর গড় ঘনত্ব জলের ঘনত্বের চেয়ে কম হয়। জাহাজের বিশাল আয়তনের কারণে এটি তার নিজের ওজনের চেয়ে অনেক বেশি জল অপসারণ করে, যার ফলে প্লবতা বল জাহাজের ওজনের চেয়ে বেশি হয়। তাই জাহাজ ভাসে।
অন্যদিকে, একটি নিরেট লোহার পেরেকের আয়তন কম হওয়ায় এটি কম জল অপসারণ করে। এক্ষেত্রে প্লবতা বল পেরেকের ওজনের চেয়ে অনেক কম হয়, তাই পেরেক ডুবে যায়।

বরফ জলে ভাসে কেন?

জল জমে বরফে পরিণত হলে এর আয়তন প্রায় 9% বেড়ে যায়। আয়তন বাড়ার কারণে বরফের ঘনত্ব জলের ঘনত্বের চেয়ে কম হয়। কম ঘনত্বের কারণে বরফ জলে ভাসে। বরফের প্রায় 1/12 অংশ জলের উপরে এবং 11/12 অংশ জলের নিচে রেখে ভাসে।

২. পৃষ্ঠটান (Surface Tension)

সংজ্ঞা: কোনো তরলের মুক্তপৃষ্ঠের উপর একটি রেখা কল্পনা করলে, ওই রেখার প্রতি একক দৈর্ঘ্যে রেখার সঙ্গে লম্বভাবে এবং পৃষ্ঠতলের স্পর্শক বরাবর যে বল ক্রিয়া করে, তাকে ওই তরলের পৃষ্ঠটান বলে।

সহজ কথায়, এটি তরলের একটি ধর্ম যার জন্য তরলের পৃষ্ঠতল একটি টানটান স্থিতিস্থাপক পর্দার মতো আচরণ করে এবং ক্ষেত্রফল সর্বনিম্ন রাখতে চায়।

পৃষ্ঠটানের একক ও মাত্রা

পৃষ্ঠটানকে প্রভাবিত করে এমন বিষয়

পৃষ্ঠটানের বাস্তব উদাহরণ

  • জলের ফোঁটা গোলাকার হয়: পৃষ্ঠটানের জন্য তরল সর্বনিম্ন ক্ষেত্রফল ধারণ করতে চায়। নির্দিষ্ট আয়তনের জন্য গোলকের পৃষ্ঠতলের ক্ষেত্রফল সবচেয়ে কম হওয়ায় জলের ফোঁটা গোলাকার হয়।
  • সাবান জলের পরিষ্কার করার ক্ষমতা: সাবান মেশালে জলের পৃষ্ঠটান কমে যায়। ফলে সাবান জল কাপড়ের সূক্ষ্ম ছিদ্রের মধ্যে সহজে প্রবেশ করে ময়লা পরিষ্কার করতে পারে।
  • ছাতা বা বর্ষাতি: ছাতার কাপড়ের সূক্ষ্ম ছিদ্রগুলো পৃষ্ঠটানের কারণে জলকে আটকে রাখে এবং ভেতরে প্রবেশ করতে দেয় না।

৩. গাণিতিক সমস্যা ও সমাধান

প্রশ্ন ১: একটি পদার্থের ঘনত্ব 0.2 gm/cm³ এবং আয়তন 20 cm³ হলে ওর ভর কত?

দেওয়া আছে: ঘনত্ব (D) = 0.2 g/cm³, আয়তন (V) = 20 cm³

সূত্র: ভর (M) = ঘনত্ব (D) × আয়তন (V)

সমাধান: M = 0.2 × 20 = 4 গ্রাম।

প্রশ্ন ২: 20 গ্রাম ভরের একটি বরফের টুকরো জলে ভাসছে। বরফ সম্পূর্ণ গলে গেলে উৎপন্ন জলের আয়তন কত হবে?

ধারণা: বস্তুর ভর অবস্থার পরিবর্তনে অপরিবর্তিত থাকে। বরফ গলে জল হলেও ভর 20 গ্রামই থাকবে।

দেওয়া আছে: জলের ভর (M) = 20 গ্রাম, জলের ঘনত্ব (D) = 1 g/cm³

সূত্র: আয়তন (V) = ভর (M) / ঘনত্ব (D)

সমাধান: V = 20 / 1 = 20 cm³।

প্রশ্ন ৩: রূপার ঘনত্ব 10.8 × 10³ kg/m³ এবং জলের ঘনত্ব 10³ kg/m³। রূপার আপেক্ষিক ঘনত্ব কত?

সূত্র: আপেক্ষিক ঘনত্ব = পদার্থের ঘনত্ব / 4°C জলের ঘনত্ব

সমাধান: আপেক্ষিক ঘনত্ব = (10.8 × 10³) / (10³) = 10.8

দ্রষ্টব্য: আপেক্ষিক ঘনত্বের কোনো একক নেই।

প্রশ্ন ৪: জলে সম্পূর্ণ ডোবানো অবস্থায় একটি বস্তুর ওজন 50 গ্রাম-ভার। বস্তুটির আয়তন 15 cm³ হলে তার প্রকৃত ওজন কত?

ধাপ ১ (প্লবতা নির্ণয়):
অপসারিত জলের আয়তন = বস্তুর আয়তন = 15 cm³
অপসারিত জলের ভর = আয়তন × ঘনত্ব = 15 cm³ × 1 g/cm³ = 15 গ্রাম
প্লবতা বল = অপসারিত জলের ওজন = 15 গ্রাম-ভার।

ধাপ ২ (প্রকৃত ওজন নির্ণয়):
সূত্র: আপাত ওজন = প্রকৃত ওজন - প্লবতা বল
সমাধান: প্রকৃত ওজন = আপাত ওজন + প্লবতা বল = 50 + 15 = 65 গ্রাম-ভার।

প্রশ্ন ৫: একটি বস্তুর আয়তন 10 cm³ এবং ঘনত্ব 8 g/cm³। বস্তুটিকে জলে ডোবালে ভাসবে না ডুববে?

পদ্ধতি ১ (ঘনত্ব তুলনা):
বস্তুর ঘনত্ব (8 g/cm³) > জলের ঘনত্ব (1 g/cm³)।
যেহেতু বস্তুর ঘনত্ব জলের ঘনত্বের চেয়ে বেশি, তাই বস্তুটি ডুবে যাবে।

পদ্ধতি ২ (ওজন ও প্লবতা তুলনা):
বস্তুর ওজন: ভর = আয়তন × ঘনত্ব = 10 × 8 = 80 গ্রাম। ওজন = 80 গ্রাম-ভার।
প্লবতা বল: অপসারিত জলের ওজন = 10 cm³ × 1 g/cm³ = 10 গ্রাম-ভার।
যেহেতু বস্তুর ওজন (80 গ্রাম-ভার) > প্লবতা বল (10 গ্রাম-ভার), তাই বস্তুটি ডুবে যাবে।