আপনি কি কখনও ভেবে দেখেছেন কেন কিছু বস্তু ভেসে যায় যখন অন্যরা ডুবে যায়? আপনি কি জানেন যে তরলের প্রতিটি বস্তুই তরল থেকে ঊর্ধ্বমুখী বল অনুভব করে? এর খনন এবং আরো খুঁজে বের করা যাক.
শিক্ষার উদ্দেশ্য
এই বিষয়ের শেষে, আপনি আশা করা হয়;
ভূমিকা
একটি তরলের সমস্ত বস্তু তরল থেকে একটি ঊর্ধ্বমুখী বল অনুভব করে তা নিমজ্জিত বা ভাসমান। এই ঊর্ধ্বমুখী শক্তিকে আপথ্রাস্ট ফোর্স বলা হয়। আপথ্রাস্ট ফোর্সকে প্রফুল্ল বলও বলা হয় এবং এটি "u" অক্ষর দ্বারা চিহ্নিত করা হয়।
আর্কিমিডিসের নীতি
আর্কিমিডিস নামে একজন গ্রীক বিজ্ঞানী তরল পদার্থের উপর উত্থান পরিমাপের জন্য প্রথম পরীক্ষা চালান। আর্কিমিডিস নীতি বলে যে "যখন একটি শরীর সম্পূর্ণরূপে তরলে নিমজ্জিত হয়, তখন এটি একটি ঊর্ধ্বমুখী শক্তি অনুভব করে যা স্থানচ্যুত তরলের ওজনের সমান"।
যখন একটি কঠিন পদার্থকে একটি তরলে নিমজ্জিত করা হয়, তখন এই কঠিন পদার্থের উপর ঊর্ধ্বগতি স্থানচ্যুত পানির ওজনের সমান হবে।
উদাহরণস্বরূপ, একটি ধাতব ব্লক যার আয়তন 60 সেমি 3 এবং বাতাসে 4.80N ওজনের একটি তরলে নিমজ্জিত হয়। 1,200 kgm -3 ঘনত্বের তরলে সম্পূর্ণরূপে নিমজ্জিত হলে ব্লকের ওজন নির্ধারণ করুন।
সমাধান
স্থানচ্যুত তরলের আয়তন = 60cm 3 = 6.0 × 10 -5 m 3 ।
স্থানচ্যুত তরলের ওজন = আয়তন x ঘনত্ব 6.0 × 10 -5 × 1200 × 10 = 0.72 N
আপথ্রাস্ট = স্থানচ্যুত তরলের ওজন। তরলে ব্লকের ওজন = 4.80 – 0.72 = 4.08 N
ভাসমান বস্তু
তরল পদার্থে ভাসমান বস্তুগুলি যে তরলগুলিতে ভাসছে তার চেয়ে কম ঘন। স্থানচ্যুত তরল এবং শরীরের ওজনের মধ্যে সম্পর্ক নির্ধারণ করা যেতে পারে।
স্থানচ্যুত তরলের ওজন বাতাসে একটি ব্লকের ওজনের সমান। এটি ভাসমান আইনের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ যা বলে যে "একটি শরীর তার নিজের ওজনকে স্থানচ্যুত করে"। এই সম্পর্কটি গাণিতিকভাবে উপস্থাপন করা যেতে পারে যেমনটি নীচে দেখানো হয়েছে;
ওজন = আয়তন x ঘনত্ব x অভিকর্ষ = v × ρ × g
W = vd × ρ × g যেখানে vd হল স্থানচ্যুত তরলের আয়তন।
উল্লেখ্য যে ফ্লোটেশন আর্কিমিডিস নীতির একটি বিশেষ ধরনের। এর কারণ হল একটি ভাসমান দেহ ডুবে যায় যতক্ষণ না উর্ধ্বগতি শরীরের ওজনের সমান হয়।
আপেক্ষিক ঘনত্ব
আপেক্ষিক ঘনত্ব একটি পদার্থের ঘনত্বের সাথে পানির ঘনত্বের অনুপাত হিসাবে প্রতিষ্ঠিত হয়েছে। ভাসমান আইন দ্বারা, একটি বস্তু একটি তরল স্থানচ্যুত করে যা তার নিজের ওজনের সমান তাই, নিম্নলিখিত গাণিতিক অভিব্যক্তিগুলি স্থাপন করা যেতে পারে।
আপেক্ষিক ঘনত্ব = \(\frac{\textrm{ density of substance}}{\textrm{density of water}}\) = \(\frac{\textrm{weight of substance}}{\textrm{weight of equal }volume of water}\) = \(\frac{\textrm{mass of substance}}{\textrm{mass of equal volume of water}}\)
আপেক্ষিক ঘনত্ব এবং আর্কিমিডিস নীতির প্রয়োগ
1. জাহাজ । আপনি কি কখনও ভাবছেন কেন একটি লোহার সুই অবিলম্বে জলে ডুবে যায় কিন্তু একটি বড় জাহাজ নয়? উত্তর হল আর্কিমিডিসের নীতি। পেরেকটি ডুবে যায় কারণ স্থানচ্যুত জলের ওজন সূঁচের চেয়ে কম - লোহার ঘনত্ব জলের চেয়ে বেশি। জাহাজ নির্মাণে আর্কিমিডিসের নীতি প্রয়োগ করা হয়। জাহাজের বড় অংশ ফাঁপা করে রাখা হয় যাতে জাহাজের ওজন স্থানচ্যুত পানির চেয়ে কম হয়। স্থানচ্যুত জলের সমান মাত্রার একটি প্রফুল্ল বল জাহাজটিকে ভাসিয়ে রাখে।
2. সাবমেরিন একটি সাবমেরিন জলের উপর ভাসতে পারে এবং এটি নিমজ্জিতও হতে পারে। এটি ব্যালাস্ট এবং সংকুচিত ট্যাঙ্ক দ্বারা অর্জন করা হয়। ব্যালাস্ট ট্যাঙ্কটি পানিতে পূর্ণ হলে ডুবোজাহাজটি ডুবে যায়। এর কারণ হল স্থানচ্যুত জলের তুলনায় এর ঘনত্ব বেশি। সংকুচিত ট্যাঙ্কের সাহায্যে যখন ব্যালাস্ট ট্যাঙ্কের জল বের করে দেওয়া হয়, তখন সাবমেরিনের ঘনত্ব স্থানচ্যুত জলের ঘনত্বের চেয়ে কম হয়। তাই সাবমেরিনটি ভাসতে সক্ষম।
3. হট এয়ার বেলুন । বেলুনের চারপাশের বাতাসের ওজন বেলুনের চেয়ে বেশি হলে বেলুনটি বাতাসে উঠে। ওজন সমান হলে বেলুনটি স্থির থাকে।
4. হাইড্রোমিটার এটি একটি যন্ত্র যা তরল পদার্থের নির্দিষ্ট মাধ্যাকর্ষণ বা মাধ্যাকর্ষণ পরিমাপের জন্য ব্যবহৃত হয়। এটি একটি বৃহত্তর বেস-বাল্ব-আকৃতির কাচের ফাঁপা নল দিয়ে তৈরি এবং উভয় প্রান্ত থেকে সিল করা হয়। হাইড্রোমিটারের স্তর যা একটি তরল এবং জলে নিমজ্জিত হাইড্রোমিটার দ্বারা স্থানচ্যুত হয় তা একটি তরলের নির্দিষ্ট মাধ্যাকর্ষণ পাওয়ার জন্য পরিমাপ করা হয়। যদি হাইড্রোমিটারটি আরও গভীরে ডুবে যায় তবে এটি দেখায় যে নমুনা মাটিতে কম নির্দিষ্ট মাধ্যাকর্ষণ রয়েছে।
