বস্তুর একমাত্রিক গতি ও কলনবিদ্যার প্রয়োগ 

দ্রুতি (Speed):-  একটি বস্তু কণা  ক্ষুদ্র dt সময়ে  dl দূরত্ব অতিক্রম করলে তাৎক্ষণিক দ্রুতি v=$\frac{dl}{dt}$

বেগ( Velocity)

একটি বস্তুর ক্ষুদ্র dtসময়ে সরণ  ds হলে তাৎক্ষণিক বেগ  V=$\frac{ds}{dt}$

ত্বরণ( Acceleration): কোন বস্তুর  ক্ষুদ্র dt সময়ে বেগের পরিবর্তন dv হলে  এর তাৎক্ষণিক ত্বরণ a=$\frac{dv}{dt}$

FEW IMPORTANT MCQS
1.একটি বস্তুকণার সরনের সমীকরণ $y=a+bt+ct^2-dt^4$। কণাটির প্রাথমিক বেগ এবং ত্বরণ হবে যথাক্রমে 

a)b,-4d                                 b)b,2c                           c)-b,-2c                      d)2c,-4d. 

[Ans:-b]

2.একটি বস্তুকণার সরণ (x) ও সময়(t) নিম্নলিখিতভাবে সম্পর্কযুক্ত ;$x=at+bt^2-ct^3$: যেখানে a, b, c ধ্রুবক। যখন ত্বরণ শূন্য হয়,তখন কণার  বেগ হবে - 

a)$a+\frac{b^2}{c}$  b) $a+\frac{b^2}{2c}$  c)$a+\frac{b^2}{3c}$d)$a+\frac{b^2}{4c}$

[Ans:-c]

3.একটি বস্তুকণার বেগের সমীকরণ $v=v_0+gt+ft^2$ । t=0 সময়ে বস্তুটির অবস্থান x=0 হলে  1s পরে কণাটির সরণ -

a)$v_0+2g+3f$ b)$v_0+\frac{g}{2}+\frac{f}{3}$ c)$v_0+g+f$ d)$v_0+\frac{g}{2}+f$
[Ans:-b)]

[Ans:-b)]

4.একটি সরলরেখা বরাবর গতিশীল কোনো বস্তু কর্তৃক অতিক্রান্ত দূরত্ব  t সময়ে  \(s=3-4t+5t^{2}\)সমীকরণ দ্বারা প্রকাশ করা যায়। বস্তুর প্রাথমি বেগ হল -
a)3 Unit      b) -3Unit  c) 4Unit          d)-4Unit                  
[Ans:-c)4Unit]

[Ans:-c)4Unit]
5.স্থির অবস্থা থেকে যাত্রা শুরু করে কোনো বস্তুর ত্বরণ a \(m/s^{2}\) এককে সময় t(s  এককে) এর সাথে a=3t+4 সমীকরণ অনুসরন করে পরিবর্তিত হয়। বস্তুটির বেগ t=2s সময়ে সরন হবে -
a)10m                                   b)18m                       c)14m                           d)26m.                                          [Ans:-b]

6.একটি বস্তুকণা OX সরলরেখা বরাবর চলছে।t s সময়ে O বিন্দু থেকে কণার দূরত্ব X (মিটার এককে),X=\(37+ 27t-t^{3}\)থেকে পাওয়া যায় । কনাটি  যখন স্থির  অবস্থায় আসবে তখন O বিন্দু থেকে তার দূরত্ব হবে -
a)81m                              b)91m                            c) 101m                   d)111m                                                                                                                                                  [Ans:-b)]

7.একটি বস্তু x অক্ষ বরাবর যাচ্ছে এবং কোনো সময় তার সরন হল x(t)=\( 2t^{3}-3t^{2}+4t \)(SI এককে)। তাহলে কণাটির ত্বরণ  যখন শূন্য  হবে তখন তার বেগ হবে -
a)2.5m                      b)3.5m                         c)4.5m                   d)8.5m.                       

   [Ans:-b)]

8.t=0সময়ে একটি বস্তু কণা x=0অবস্থানে রয়েছে।এবার কণাটি $v=a\sqrt{x}$ (a হল ধ্রুবকঃ ) বেগ নিয়ে ধনাত্মক  xঅক্ষ  বরাবর চলতে  শুরু করল। বস্তুটির সরন সময়ের সাথে কিভাবে পরিবর্তিত হয়?
a)$t^2$          b) $t$            c)$t^{\sqrt{2}}$            d)$t^3$

 [Ans:-a)]

9.একটি বস্তুকণার বেগের সমীকরণ v=at । ওই বস্তুকণাটি প্রথম 4  সেকেন্ডে যে দূরত্ব অতিক্রম করে তা হল -
a)4a                              b)8a                              c)12a                                d)6a      

[Ans:-b)]

Solutions

1.Initial Velocity and Acceleration Calculation

Given displacement equation:

\( y = a + bt + ct^2 - dt^4 \)

Velocity is obtained by differentiating displacement:

\( v = \frac{dy}{dt} = b + 2ct - 4dt^3 \)

Initial velocity is velocity at \( t = 0 \):

\( v_0 = b + 2c(0) - 4d(0)^3 \)

\( v_0 = b \)

Acceleration is obtained by differentiating velocity:

\( a = \frac{dv}{dt} = 2c - 12dt^2 \)

Initial acceleration is acceleration at \( t = 0 \):

\( a_0 = 2c - 12d(0)^2 \)

\( a_0 = 2c \)

Final Answers:-(b)

Initial Velocity: \( v_0 = b \)

Initial Acceleration: \( a_0 = 2c \)

2.Velocity When Acceleration is Zero

Given equation of motion:

\( x = at + bt^2 - ct^3 \)

Velocity is the first order derivative of displacement with respect to time:

\( v = \frac{dx}{dt} = \frac{d}{dt} (at + bt^2 - ct^3) \)

Calculating derivative:

\( v = a + 2bt - 3ct^2 \)

Acceleration is the first order derivative of velocity:

\( a = \frac{dv}{dt} = \frac{d}{dt} (a + 2bt - 3ct^2) \)

Calculating derivative:

\( a = 2b - 6ct \)

Setting acceleration to zero:

\( 2b - 6ct = 0 \)

Solving for t:

\( t = \frac{2b}{6c} = \frac{b}{3c} \)

Now, substitute this value of t into the velocity equation:

\( v = a + 2b \left( \frac{b}{3c} \right) - 3c \left( \frac{b^2}{9c^2} \right) \)

Simplifying:

\( v = a + \frac{2b^2}{3c} - \frac{3b^2}{9c} \)

\( v = a + \frac{2b^2}{3c} - \frac{b^2}{3c} \)

\( v = a + \frac{b^2}{3c} \)

Final Answer: \( v = a + \frac{b^2}{3c} \)

solution-2

3.Displacement After 1s

Given velocity equation:

\( v = v_0 + gt + ft^2 \)

Displacement is obtained by integrating velocity:

\( x = \int v dt = \int (v_0 + gt + ft^2) dt \)

Performing integration:

\( x = v_0 t + \frac{1}{2} g t^2 + \frac{1}{3} f t^3 + C \)

Given that at \( t = 0, x = 0 \), we find \( C = 0 \).

Thus, the displacement equation becomes:

\( x = v_0 t + \frac{1}{2} g t^2 + \frac{1}{3} f t^3 \)

Now, substituting \( t = 1s \):

\( x = v_0 (1) + \frac{1}{2} g (1)^2 + \frac{1}{3} f (1)^3 \)

\( x = v_0 + \frac{g}{2} + \frac{f}{3} \)

Final Answer: \( x = v_0 + \frac{g}{2} + \frac{f}{3} \)

4.Initial Velocity Calculation

Given displacement equation:

\( s = 3 - 4t + 5t^2 \)

Velocity is the first derivative of displacement with respect to time:

\( v = \frac{ds}{dt} = \frac{d}{dt} (3 - 4t + 5t^2) \)

Calculating derivative:

\( v = -4 + 10t \)

Initial velocity is obtained by substituting \( t = 0 \):

\( v_0 = -4 + 10(0) \)

\( v_0 = -4 \)

Final Answer: Initial velocity \( v_0 = -4 \)

5.Displacement Calculation

Given acceleration equation:

\( a = 3t + 4 \)

Velocity is obtained by integrating acceleration:

\( v = \int (3t + 4) dt \)

Performing integration:

\( v = \frac{3}{2} t^2 + 4t + C_1 \)

Given that \( v = 0 \) at \( t = 0 \), we solve for \( C_1 \):

\( 0 = \frac{3}{2} (0)^2 + 4(0) + C_1 \Rightarrow C_1 = 0 \)

Thus, the velocity equation simplifies to:

\( v = \frac{3}{2} t^2 + 4t \)

Displacement is obtained by integrating velocity:

\( s = \int \left( \frac{3}{2} t^2 + 4t \right) dt \)

Performing integration:

\( s = \frac{3}{6} t^3 + \frac{4}{2} t^2 + C_2 \)

\( s = \frac{1}{2} t^3 + 2t^2 + C_2 \)

Assuming \( s = 0 \) at \( t = 0 \), we get \( C_2 = 0 \).

Substituting \( t = 2 \):

\( s = \frac{1}{2} (2)^3 + 2(2)^2 \)

\( s = \frac{1}{2} (8) + 2(4) \)

\( s = 4 + 8 \)

Final Answer: \( s = 12 \)

6.Finding Displacement When Velocity is Zero Second Time

Given displacement equation:

\( x = 37 + 27t - t^3 \)

Velocity is obtained by differentiating displacement:

\( v = \frac{dx}{dt} = 27 - 3t^2 \)

Given that \( v = 0 \), solving for \( t \):

\( 27 - 3t^2 = 0 \)

\( 3t^2 = 27 \Rightarrow t^2 = 9 \Rightarrow t = \pm3 \)

Since \( t = 0 \) was given, the second time velocity is zero is at \( t = 3s \).

Now, find displacement at \( t = 3 \):

\( x = 37 + 27(3) - (3)^3 \)

\( x = 37 + 81 - 27 \)

\( x = 91 \)

Final Answer: \( x = 91 \)

7.Velocity When Acceleration is Zero

Given displacement equation:

\( x = 2t^3 - 3t^2 + 4t \)

Velocity is obtained by differentiating displacement:

\( v = \frac{dx}{dt} = 6t^2 - 6t + 4 \)

Acceleration is obtained by differentiating velocity:

\( a = \frac{dv}{dt} = 12t - 6 \)

Setting acceleration to zero:

\( 12t - 6 = 0 \)

Solving for \( t \):

\( 12t = 6 \Rightarrow t = \frac{6}{12} = \frac{1}{2} \)

Now, finding velocity at \( t = \frac{1}{2} \):

\( v = 6 \left(\frac{1}{2}\right)^2 - 6 \left(\frac{1}{2}\right) + 4 \)

\( v = 6 \times \frac{1}{4} - 3 + 4 \)

\( v = \frac{6}{4} - 3 + 4 \)

\( v = \frac{3}{2} - 3 + 4 \)

\( v = \frac{3}{2} + 1 \)

\( v = \frac{5}{2} \)

Final Answer: \( v = \frac{5}{2} \) when acceleration is zero.

8.Relation Between Displacement and Time

Given velocity equation:

\( v = a\sqrt{x} \)

Since velocity is the time derivative of displacement:

\( \frac{dx}{dt} = a\sqrt{x} \)

Rearrange the equation:

\( \frac{dx}{\sqrt{x}} = a dt \)

Rewriting \( \frac{dx}{\sqrt{x}} \) as \( x^{-1/2}dx \):

\( x^{-1/2} dx = a dt \)

Integrating both sides:

\( \int x^{-1/2} dx = \int a dt \)

Solving the integrals:

\( \frac{2}{1} x^{1/2} = at + C \)

\( 2\sqrt{x} = at + C \)

Applying initial condition \( x = 0 \) at \( t = 0 \):

\( 2\sqrt{0} = a(0) + C \Rightarrow C = 0 \)

Thus, the relation between displacement and time is:

\( 2\sqrt{x} = at \)

Squaring both sides:

\( x = \frac{a^2 t^2}{4} \)

Final Answer: \( x = \frac{a^2 t^2}{4} \)

9.Displacement Calculation in First 4 Seconds

Given velocity equation:

\( v = at \)

Since velocity is the time derivative of displacement:

\( \frac{ds}{dt} = at \)

Integrating both sides:

\( s = \int at dt \)

\( s = a \int t dt \)

\( s = a \cdot \frac{t^2}{2} + C \)

Assuming \( s = 0 \) at \( t = 0 \), we get \( C = 0 \).

Thus, the displacement equation is:

\( s = \frac{1}{2} a t^2 \)

Now, finding displacement at \( t = 4 \):

\( s = \frac{1}{2} a (4)^2 \)

\( s = \frac{1}{2} a (16) \)

\( s = 8a \)

Final Answer: \( s = 8a \) in the first 4 seconds.

                  👉   Click here for  CLass-XI main page
                                     👉Click here for Motion under Gravity