পটভূমি

এই ভৌত বিজ্ঞান ইউনিটে, শিক্ষার্থীরা বস্তুর গতিবিধি অন্বেষণ করবে এবং তাদের উপর ক্রিয়াশীল বলগুলিও তদন্ত করবে। ভৌত বিজ্ঞানের মূল ধারণা হল গতি এবং বল। মহাবিশ্বের সমস্ত জিনিসই ক্রমাগত গতিশীল এবং সুষম এবং অসম বল, যেমন মাধ্যাকর্ষণ দ্বারা প্রভাবিত।

একটি ভারসাম্যহীন বল একটি বস্তুর উপর ক্রিয়া করলে তার গতি এবং/অথবা গতির দিক পরিবর্তন হয়। বল ভারসাম্যপূর্ণ হলে, বস্তুটি স্থির থাকবে। যদি বস্তুর উপর ক্রিয়াশীল বল ভারসাম্যহীন হয়, তাহলে এটি নড়বে। এই ইউনিটে, শিক্ষার্থীরা সুপার কারের উপর সুষম এবং অসম বল পরীক্ষা করবে।

বল কী?

বল হলো কোনো বস্তুর উপর ধাক্কা বা টান। যখন কোন বস্তুর উপর বল প্রয়োগ করা হয়, এবং সেই বলটিও বিরোধিতাহীন হয়, তখন এটি একটি বস্তুর গতি পরিবর্তন করবে। ভারসাম্যপূর্ণ এবং ভারসাম্যহীন শক্তি উভয়ই রয়েছে। যে বলগুলি সমান কিন্তু দিকগুলি বিপরীত তাদেরকে সুষম বল বলে। সুষম বল কোন বস্তুকে নড়াচড়া করতে বাধ্য করে না।

একটি সুষম শক্তির উদাহরণ হল দুটি দল একই পরিমাণ শক্তি ব্যবহার করে টানাটানি খেলছে। এর ফলে দড়িটি যথাস্থানে থাকবে, কারণ উভয় দিকে প্রয়োগ করা বিপরীত শক্তি সমান। তবে, ভারসাম্যহীন বল একটি বস্তু বা বস্তুকে নড়াচড়া করতে বাধ্য করবে।

যদি উভয় পক্ষকে একই পরিমাণ বল দিয়ে টানা হয়, তাহলে দড়িটি নড়ে না এবং টান দেওয়া লোকেরাও নড়ে না। তবে, যদি একদিকে টানার শক্তি বেশি হয়, তাহলে দড়িটি এবং অন্য দিকের মানুষ উভয়ই নড়াচড়া করবে।

মাধ্যাকর্ষণ অথবা মাধ্যাকর্ষণ বল হল আকর্ষণ বল। পৃথিবীতে, মাধ্যাকর্ষণ হল সেই বল যা পৃথিবী আমাদের উপর প্রয়োগ করছে, আমাদের টেনে নিচ্ছে এবং মাটিতে ধরে রেখেছে। এই বল আমাদের ওজন, মাছি বলের উচ্চতা, অথবা গ্রহের অন্য কোনও ভৌত বল নির্ধারণ করে।

 

এই ইউনিটে, শিক্ষার্থীরা তাদের আনপাওয়ারড সুপার কারটিকে একটি র‍্যাম্পের উপরে রেখে সুষম এবং অসমর্থিত মাধ্যাকর্ষণ বল নিয়ে পরীক্ষা করবে।

ল্যাব ৫ চলাকালীন, কোড সুপার কারের বেগ সেটিংস পরিবর্তন করার জন্য VEXcode GO ব্যবহারের মাধ্যমে শিক্ষার্থীদের বেগের সাথে পরিচয় করিয়ে দেওয়া হবে। বেগ হলো একটি বস্তু কত দ্রুত এবং কোন দিকে যাচ্ছে তার পরিমাপ। যদি শিক্ষার্থীরা কোড সুপার কারের বেগ কমিয়ে দেয়, তাহলে কোড সুপার কারের বল কমবে। সুষম বল কোড সুপার কারের বেগকে স্থির রাখবে। একটি ভারসাম্যহীন বল কোড সুপার কারকে ত্বরান্বিত করবে অথবা গতি কমিয়ে দেবে।

গতি কী?

গতিই গতি। এই গতিবিধি বিশ্লেষণ করা যেতে পারে একটি বস্তু কতদূর ভ্রমণ করে, কত দ্রুত গতিতে চলে এবং কোন দিকে চলে তা পর্যবেক্ষণ এবং পরিমাপ করে। আরও স্পষ্ট করে বলতে গেলে, নিউটনের তিনটি সূত্র ব্যবহার করে গতি বর্ণনা করা যেতে পারে।

নিউটনের গতির প্রথম সূত্র

নিউটনের গতির প্রথম সূত্র: বলে যে, স্থির অবস্থায় থাকা বস্তুটি স্থির থাকে এবং গতিশীল অবস্থায় থাকা বস্তুটি গতিশীল থাকে, যদি না তার উপর কোন অসম বা বহিরাগত বল প্রয়োগ করা হয়।

যখন বস্তুগুলি স্থির থাকে, তখন শিক্ষার্থীদের পক্ষে বুঝতে সহজ হয় যে তারা কেন স্থির থাকে। তবে, যখন বস্তুগুলি চলমান থাকে এবং তারপর ধীরে ধীরে ধীর হয়ে যায়, অথবা ঘর্ষণ বা মাধ্যাকর্ষণের মতো কিছু বলের কারণে হঠাৎ থেমে যায়, তখন এই ধারণাগুলি প্রায়শই সহজে দেখা যায় না। অতএব, এগুলো ধারণা করা কঠিন। স্থির বস্তুগুলি প্রায়শই সেই বস্তুর উপর ভারসাম্যপূর্ণ বলের কারণে ঘটে। যখন কোন বস্তু চলমান থাকে, তখন এটি চলতেই থাকবে যতক্ষণ না কোন ভারসাম্যহীন বা বাহ্যিক বল তার উপর কাজ করে। উদাহরণস্বরূপ, যদি আপনি একটি বলকে পাহাড়ের নিচে গড়িয়ে দেন, তাহলে এটি গড়িয়ে যেতে থাকবে যতক্ষণ না এটি কোনও কিছুতে আঘাত করে বা সমতল পৃষ্ঠে সমান হয়ে যায় এবং ঘর্ষণ এবং/অথবা মাধ্যাকর্ষণের কারণে ধীর হয়ে যায়।

নিউটনের গতির দ্বিতীয় সূত্র

নিউটনের গতির দ্বিতীয় সূত্র: বলে যে বস্তুর ত্বরণ নির্ভর করে বস্তুর ভর এবং তার উপর ক্রিয়াশীল বলের উপর। সূত্রটি একটি বলকে ভর গুণ ত্বরণের সমান বলে সংজ্ঞায়িত করে। (অর্থাৎ F = m*a)।

কোন বস্তুর উপর যত বেশি বল প্রয়োগ করা হয়, বস্তুটি তত বেশি প্রভাবিত হয়। বিবেচনা করার জন্য অনেক শর্ত আছে। উদাহরণস্বরূপ, বস্তুটি কত ভারী বা বড়? বস্তুটি যত ভারী বা বড় হবে, তাকে সরাতে তত বেশি বল প্রয়োজন হবে।

নিউটনের গতির তৃতীয় সূত্র

নিউটনের গতির তৃতীয় সূত্র: বলে যে প্রতিটি ক্রিয়ার জন্য, একটি সমান এবং বিপরীত প্রতিক্রিয়া আছে। অন্য কথায়, যদি বস্তু ১ বস্তু ২ এর উপর বল প্রয়োগ করে, তাহলে বস্তু ২ও বস্তু ১ এর উপর সমান বল প্রয়োগ করে।

চেয়ারে বসার কথা ভাবুন। তোমার বসার শক্তিকে উপরের দিকে প্রয়োগ করে প্রতিহত করতে হবে, অন্যথায় চেয়ারটি ভেঙে পড়বে। সুষম এবং অসম বল প্রয়োগের ক্ষেত্রে, যখন বল ভারসাম্যপূর্ণ থাকে, তখন একটি বস্তু নড়াচড়া করে না এবং স্থির থাকে। উদাহরণস্বরূপ, ভাবুন আপনি আপনার হাতটি দেয়ালে ঠেলে দিচ্ছেন। তোমার বাহুর বল স্থবির থাকার জন্য দেয়ালের বল প্রয়োগের সাথে ভারসাম্যপূর্ণ। শক্তিও ভারসাম্যহীন হতে পারে। যখন বল ভারসাম্যহীন থাকে, তখন বস্তুগুলি নড়াচড়া করে। এর কারণ হলো একটি বল অন্যটির চেয়ে বেশি।

গিয়ার্স কি?

গিয়ার হলো এমন চাকা যার কিনারায় দাঁত থাকে এবং গিয়ার হলো এমন চাকা যার কিনারায় দাঁত থাকে এবং এক অবস্থান থেকে অন্য অবস্থানে বল স্থানান্তর করতে ব্যবহৃত হয়। একই আকারের গিয়ার ব্যবহার করে একই বল স্থানান্তর করা যেতে পারে অথবা বিভিন্ন আকারের গিয়ার ব্যবহার করে বল স্থানান্তরের সময় গতি বা শক্তির সুবিধা তৈরি করা যেতে পারে।

গিয়ার দুটি ধরণের যান্ত্রিক সুবিধা তৈরি করতে পারে। মেকানিক্যাল অ্যাডভান্টেজ হলো যখন একই পরিমাণ কাজ করার জন্য কম বল প্রয়োজন হয় কারণ একটি সাধারণ মেশিন (এই ক্ষেত্রে: গিয়ার) প্রয়োগকৃত বলের দিক বৃদ্ধি এবং পরিবর্তন করতে ব্যবহৃত হয়। নির্দিষ্ট চাহিদা পূরণের জন্য একটি যান্ত্রিক সুবিধা সমন্বয় করা যেতে পারে। যখন একই আকারের দুটি গিয়ার একসাথে মেশ করা হয়, তখন এটি ১-১ অনুপাতের পাওয়ার ট্রান্সফার তৈরি করে। আরও দুটি ধরণের যান্ত্রিক সুবিধা হল গতি এবং টর্ক।

গিয়ারগুলি কীভাবে চলে তার সাথে সম্পর্কিত, একটি ড্রাইভিং গিয়ার এবং একটি চালিত গিয়ার রয়েছে। ড্রাইভিং গিয়ার হলো গিয়ার যা অন্য গিয়ারে শক্তি রিলে করে বা প্রেরণ করে। একটি চালিত গিয়ার হল সেই গিয়ার যা অন্য একটি গিয়ার দ্বারা সামনের দিকে চালিত হয়।

টর্ক হল একটি যান্ত্রিক সুবিধা যা একটি চালিত গিয়ার বা মেশিনের আউটপুটকে আরও শক্তিশালী করে তোলে। যখন একটি ছোট গিয়ার একটি বড় গিয়ারকে চালিত করে তখন টর্ক তৈরি হয়। বড় গিয়ারটি একবার পূর্ণ ঘূর্ণন ঘটাতে ছোট গিয়ারটিকে আরও বেশি ঘূর্ণন করতে হয়। নিচের অ্যানিমেশনটি দেখুন, যেখানে একটি ছোট গিয়ার একটি বৃহত্তর গিয়ারকে ঘুরিয়ে দেখবে।

গতি হল সময়ের সাথে সাথে একটি বস্তুর সরানো দূরত্ব এবং এটি একটি যান্ত্রিক সুবিধা যা চালিত গিয়ার বা মেশিনের আউটপুটকে দ্রুততর করে তোলে। এই সুবিধাটি তখন তৈরি হয় যখন একটি বড় গিয়ার একটি ছোট গিয়ার চালায়। নিচের অ্যানিমেশনটি দেখুন, যেখানে একটি বড় গিয়ার একটি ছোট গিয়ারকে ঘুরিয়ে দেখবে।

গতি টর্কের সাথে বিপরীতভাবে সম্পর্কিত। যদি আউটপুটে গতি পছন্দসই হয়, তাহলে টর্ক কমাতে হবে। বিপরীতটিও সত্য, যদি আউটপুট হিসেবে আরও টর্ক বা শক্তি চাওয়া হয়, তাহলে গতি কমে যাবে।

VEX GO কিটে চার ধরণের গিয়ার রয়েছে: লাল গিয়ারে ৮টি দাঁত, সবুজ গিয়ারে ১৬টি দাঁত, নীল গিয়ারে ২৪টি দাঁত এবং গোলাপী গিয়ারে ২৪টি দাঁত রয়েছে।  লাল, সবুজ এবং নীল গিয়ারগুলি গতি এবং টর্ক স্থানান্তর করতে পারে। গোলাপী গিয়ারের কেন্দ্রে কোনও বর্গাকার ছিদ্র নেই এবং এটি একটি "অলস" গিয়ার। এটি প্রায়শই গিয়ার অনুপাত পরিবর্তন না করেই এক অবস্থান থেকে অন্য অবস্থানে টর্ক স্থানান্তর করতে ব্যবহৃত হয়।