ডুবন্ত বস্তু: ওজন বনাম সর্বোচ্চ প্লবতা বল
1 · প্রত্যাশা করুন
একটি ধাতব সিঙ্কার পানিতে ফেলা হয় এবং সম্পূর্ণ নিমজ্জিত হয়ে তলায় স্থির হয়। সম্পূর্ণ নিমজ্জিত হয়ে গেলে একে ভারী করলে নিমজ্জনের পরিমাণ কি বদলায়?
- ভারী সিঙ্কার আরও বেশি নিমজ্জিত হয় (100%-এর বেশি)।
- এটি ইতিমধ্যে সম্পূর্ণ নিমজ্জিত (100%), তাই বেশি ভরে আর ডোবানো যায় না।
- ভারী সিঙ্কার দ্রুত পড়ে বলে কম নিমজ্জিত হয়।
2 · প্রস্তুতি
- fluid-sink প্রিসেটটি খুলে রিসেট চাপুন। সিঙ্কারটি পানির ভেতর দিয়ে পড়ে ট্যাংকের তলায় স্থির হয়।
- সিঙ্কারে নিমজ্জিত-ভগ্নাংশ প্রোব চালু করুন।
- প্রতিটি ট্রায়ালে সিঙ্কারের ভর সেট করুন, স্থির হতে দিন, এবং তার নিমজ্জিত ভগ্নাংশ রেকর্ড করুন।
3 · ডেটা সংগ্রহ করুন
| সিঙ্কারের ভর m (kg) | ওজন mg (N) | নিমজ্জিত ভগ্নাংশ |
|---|---|---|
| 3.00 | ||
| 4.00 | ||
| 5.00 |
আপনার তিনটি ট্রায়ালের জন্য ওজন (x-অক্ষ)-এর বিপরীতে নিমজ্জিত ভগ্নাংশ (y-অক্ষ) প্লট করুন।
4 · বিশ্লেষণ করুন
- সিঙ্কারের ব্যাসার্ধ (0.4 m) থেকে তার পূর্ণ আয়তন এবং পানির ঘনত্ব 1000 kg/m³ ধরে সর্বোচ্চ সম্ভাব্য প্লবতা বল ρ·g·V_full গণনা করুন। প্রতিটি ট্রায়ালের ওজনের সাথে তুলনা করুন।
- ব্যাখ্যা করুন কেন ওজন সর্বোচ্চ প্লবতা বল ছাড়িয়ে গেলে নিমজ্জিত ভগ্নাংশ 1.0 (100%)-এ আটকে যায়, সিঙ্কার যতই ভারী হোক।
5 · বিস্তার করুন
- এই সিঙ্কারের সর্বোচ্চ প্লবতা বল প্রায় 24.6 N — প্রায় 2.5 kg-এর কম যেকোনো ভর বরং ভাসত। এটিকে fluid-float পরীক্ষণের সাথে তুলনা করুন: কোন বস্তু ভাসবে আর কোনটি ডুববে তা কী নির্ধারণ করে?
- সমুদ্রের পানি স্বাদু পানির চেয়ে ঘন। স্বাদু পানিতে সম্পূর্ণ ডুবে যাওয়া সিঙ্কার কি সমুদ্রের পানিতেও অবধারিতভাবে সম্পূর্ণ ডুববে? প্লবতা বল সূত্র দিয়ে ব্যাখ্যা করুন।
এই পরীক্ষণের পেছনের পদার্থবিজ্ঞান
আর্কিমিডিসের নীতি (সর্বোচ্চ সীমায়)
কোনো বস্তু কখনো যে প্লবতা বল পেতে পারে তার সর্বোচ্চ হলো ρ·g·V_full — সম্পূর্ণ নিমজ্জিত হলে যে তরল অপসারিত করত তার ওজন। বস্তুর ওজন এই সীমা ছাড়ালেই এটি ডুবে সম্পূর্ণ নিমজ্জিত থাকে; আরও ভর যোগ করলেও আর ডোবানো যায় না, কারণ এটি ইতিমধ্যে তার পুরো আয়তনই অপসারিত করছে।