চিরকুট। English

পদার্থবিজ্ঞান · নবম-দশম · অধ্যায় ১ · ভৌত রাশি ও পরিমাপ

মাত্রা।

আগের নোটে গুনে দেখেছিলে কোন লব্ধ রাশিতে দৈর্ঘ্য, ভর আর সময় কতবার লাগে। ওই ঘাতগুলোরই একটা নাম আছে, মাত্রা। নামটা জানার পর একটা নতুন ক্ষমতা পাওয়া যায়: একটাও সংখ্যা না বসিয়ে বলে দেওয়া যায় কোনো সূত্র ভুল।

১. সংজ্ঞা ও প্রতীক

কোনো ভৌত রাশিতে উপস্থিত মৌলিক রাশিগুলোর সূচক বা ঘাতকে ওই রাশিটির মাত্রা বলে। মাত্রা লেখা হয় তৃতীয় বন্ধনীর ভেতরে। দৈর্ঘ্যের মাত্রা [L], ভরের [M], সময়ের [T], তড়িৎ প্রবাহের [I], তাপমাত্রার [θ]। নবম-দশমের প্রায় সব কাজ M, L আর T দিয়েই হয়ে যায়।

একটা পার্থক্য গোড়াতেই পরিষ্কার করে নাও: মাত্রা আর একক এক জিনিস নয়। ২ m, ২০০ cm আর ৭.৮ ফুট, তিনটার একক তিন রকম, কিন্তু মাত্রা একটাই, [L]। মাত্রা বলে দেয় রাশিটা কী ধরনের, আর একক বলে দেয় কোন মাপকাঠিতে মাপা হয়েছে।

বের করার পদ্ধতিটাও সোজা। রাশিটার সংজ্ঞার সূত্রটা লেখো, তারপর প্রতিটা রাশির জায়গায় তার মাত্রা বসিয়ে দাও। বেগ = সরণ ÷ সময়, তাই [v] = [L] ÷ [T] = [LT⁻¹]। মুখস্থ করার কিছু নেই, প্রতিবার বানিয়ে নেওয়া যায়।

২. চেনা টেবিলটা, এবার নাম নিয়ে

নিচের ছকটা আগের নোটে একবার দেখেছ। তখন সেটা ছিল শুধু গোনার কাজ: কোন মৌলিক রাশি কতবার লাগছে। এখন সেই একই সংখ্যাগুলোর নাম আছে, মাত্রা। নতুন কিছু শিখতে হচ্ছে না, শুধু চেনা জিনিসটা তার নামে ডাকা হচ্ছে।

ছক সারিতে ট্যাপ করো

মাত্রার টেবিল

রাশি[M][L][T]
ক্ষেত্রফল০২০
আয়তন০৩০
বেগ০১−১
ত্বরণ০১−২
বল১১−২
ভরবেগ১১−১
কাজ১২−২
ক্ষমতা১২−৩
চাপ১−১−২
ঘনত্ব১−৩০
ক্ষেত্রফল = দৈর্ঘ্য × প্রস্থ, তাই [L][L] = [L²]।

টেবিলটা মুখস্থ করার দরকার নেই, কারণ প্রতিটা সারি সংজ্ঞার সূত্র থেকে দুই ধাপে বের করা যায়। নিচে ক্ষমতার মাত্রা চার ধাপে বের করে দেখানো হলো, আর খেয়াল করো কাজটা কোন দিক থেকে হচ্ছে।

ধাপে ধাপে ধাপে ধাপে এগোও

ক্ষমতার মাত্রা চার ধাপে

ধাপ ১। সংজ্ঞা দিয়ে শুরু করো: ক্ষমতা = কাজ ÷ সময়। অর্থাৎ ক্ষমতার মাত্রা জানতে হলে আগে কাজের মাত্রা লাগবে।
লক্ষ করো কাজটা একদিক থেকে হয়নি, উল্টো দিক থেকে হয়েছে। ক্ষমতা জানতে কাজ লাগল, কাজ জানতে বল লাগল, বল জানতে ত্বরণ লাগল। যেকোনো লব্ধ রাশির মাত্রা বের করার কায়দা এটাই: যতক্ষণ না মৌলিক রাশিতে পৌঁছাও, ভাঙতে থাকো।

উল্টো দিক থেকেও পড়া যায়: মাত্রা তিনটা ঠিক করে দিলে কোন রাশি বেরোয়? নিচের ঘরগুলোয় M, L আর T-এর ঘাত বদলে দেখো। কিছু সমন্বয়ে চেনা রাশি বেরিয়ে আসবে, কিছুতে কিছুই না, আর সেটাও একটা উত্তর।

উল্টো দিক থেকে ঘাত বদলাও

মাত্রা বানাও

৩. একই মাত্রা মানে একই জাত

দুটো রাশির নাম আলাদা হলেও মাত্রা এক হতে পারে, আর তখন বুঝতে হবে দুটো আসলে একই জাতের জিনিস। ওজন একটা বল, তারের টানও একটা বল, ঘর্ষণও একটা বল, তাই তিনটারই মাত্রা [MLT⁻²]। একইভাবে কাজ, শক্তি আর তাপ তিনটারই মাত্রা [ML²T⁻²], আর এটাই বলে দেয় তিনটা আসলে শক্তিরই তিন চেহারা।

ভাগ করো চিপ, তারপর বাক্স

একই মাত্রার রাশি এক ঘরে

একটা রাশি ধরো, তারপর তার মাত্রার বাক্সে ছাড়ো।
মিলিয়ে দেখো একটা উত্তর বেছে নাও

কোন দুটোর মাত্রা এক

কোন দুটি রাশির মাত্রা একই?

৪. যাদের কোনো মাত্রা নেই

সংখ্যার কোনো মাত্রা নেই। ২, π, ½, যেকোনো ধ্রুবক সংখ্যা, এদের মাত্রা [M⁰L⁰T⁰]। তাই s = ut + ½at² সূত্রে ½ থাকলেও মাত্রার হিসাবে সেটা একেবারে বাদ পড়ে যায়। একই কারণে কিছু রাশিরও মাত্রা থাকে না, আর তাদের মধ্যে একটা প্যাটার্ন আছে: এরা প্রায় সবাই একই জাতের দুটো জিনিসের অনুপাত।

আছে না নেই চিপে ট্যাপ করো

এর মাত্রা আছে কি?

মাত্রাহীন। কোণ = চাপ ÷ ব্যাসার্ধ = [L] ÷ [L] = [M⁰L⁰T⁰]। রেডিয়ান আসলে একটা অনুপাত, তাই একক থাকলেও মাত্রা নেই।

৫. আসল কাজ: ভুল ধরা

মাত্রার সবচেয়ে কাজের ব্যবহারটা হলো সূত্র যাচাই করা, আর নিয়মটা একটাই: কোনো সঠিক ভৌত সমীকরণের দুই পাশের মাত্রা সমান হতেই হবে। সেই সঙ্গে যোগ-বিয়োগ কেবল একই মাত্রার রাশির মধ্যেই সম্ভব। বেগের সঙ্গে সময় যোগ করা যায় না, ঠিক যেমন ৫ টাকা আর ৫ কেজি যোগ করা যায় না। এই নিয়মটার নাম সমমাত্রিকতার নীতি (principle of homogeneity)।

নিচে আটটা সূত্র আছে, কয়েকটা ঠিক আর কয়েকটা ভুল। একটায় ট্যাপ করলে দুই পাশের মাত্রা ভেঙে দেখানো হবে। ভুল হলে যে পদটা বেমানান সেটা লাল হয়ে ধরা পড়বে।

পাস না ফেল একটা সূত্রে ট্যাপ করো

মাত্রা পরীক্ষা

দোলকের সূত্রটা তুমি পরে পড়বে, এখানে শুধু মাত্রা যাচাইয়ের উদাহরণ হিসেবে আছে। খেয়াল করো, সূত্রটা মনে না থাকলেও মাত্রা দেখে বলে দেওয়া যায় ভেতরের ভাগটা উল্টো হয়ে গেছে কিনা। এটাই মাত্রার শক্তি: সূত্র মনে না থাকলেও ভুলটা ধরা যায়।

মিলিয়ে দেখো একটা উত্তর বেছে নাও

সূত্রটা যাচাই করো

একজন শিক্ষার্থী লিখল s = vt²। মাত্রা পরীক্ষা করলে কী পাওয়া যাবে?

৬. মাত্রা যা পারে না

মাত্রার তিনটে ব্যবহার আছে: সমীকরণ ঠিক কিনা যাচাই করা, এক পদ্ধতির একক থেকে আরেক পদ্ধতিতে রূপান্তর, আর রাশিগুলোর মধ্যে সম্পর্ক বের করা। কিন্তু একটা সীমাবদ্ধতা আছে, আর সেটা না জানলে বড় ভুল হয়।

s = ut + ½at² আর s = ut + at², দুটোরই মাত্রা হুবহু মেলে, কারণ ½-এর মাত্রা [M⁰L⁰T⁰]। অথচ সঠিক একটাই। অর্থাৎ মাত্রা দিয়ে একটা সূত্র বাতিল করা যায়, পাস করানো যায় না। মাত্রা না মিললে সূত্র নিশ্চিত ভুল; মিললে শুধু এটুকু বোঝা যায় যে সূত্রটা ভুল হওয়ার একটা সহজ কারণ অন্তত নেই।

মিলিয়ে দেখো একটা উত্তর বেছে নাও

কেন সব সময় খাটে না

“মাত্রা মিলে গেলেই সূত্রটি সঠিক” কথাটি কেন সব সময় খাটে না?

এই অধ্যায়ের বোর্ড প্রশ্ন, উত্তর ও ব্যাখ্যা সহ →

সূত্র: পদার্থবিজ্ঞান, নবম-দশম শ্রেণি (এনসিটিবি), অধ্যায় ১ “ভৌত রাশি ও পরিমাপ”, মাত্রা অনুচ্ছেদ।