Time and Distance Level 3 (Advanced) – সময় ও দূরত্বের Advanced MCQ ও Tricky Concepts | SSC CGL, WBCS, Banking
অধ্যায় 14 | সময় ও দূরত্ব
চাকরির প্রস্তুতি – গণিত – লেভেল 3 – পর্ব 1
উন্নত আপেক্ষিক গতিবেগ, শব্দ ও প্রতিধ্বনি, দুর্ঘটনা এবং বৃত্তাকার ট্র্যাকের জটিল সমীকরণ
🔥 বিশেষত্ব
সময় ও দূরত্ব অধ্যায়ের এই সর্বোচ্চ স্তরে (Level 3) আপনাকে স্বাগত। এই পর্বে আমরা এমন কিছু জটিল ও বিশ্লেষণধর্মী গাণিতিক সমস্যা সমাধান করব যা সাধারণত বিভিন্ন মেইনস (Mains) স্তরের পরীক্ষায় এসে থাকে। শব্দ ও প্রতিধ্বনি শোনার সময়ের তফাত, মাঝপথে ট্রেনের দুর্ঘটনা জনিত গতি হ্রাস, চলন্ত এস্কেলেটর এবং বৃত্তাকার ট্র্যাকে একাধিক ব্যক্তির বারবার মিলিত হওয়ার উন্নত ট্রিকস এখানে আলোচনা করা হয়েছে।
📑 অ্যাডভান্সড টিপস
- শব্দ ও ট্রেনের অভিমুখ সূত্র: একটি নির্দিষ্ট স্থান থেকে $t_1$ অন্তর বন্দুকের গুলি ছোঁড়া হলো কিন্তু চলন্ত ট্রেনে থাকা ব্যক্তি $t_2$ অন্তর শব্দ শুনতে পেলেন। এক্ষেত্রে সমীকরণ হবে: $\text{ট্রেনের গতিবেগ} \times t_2 = \text{শব্দের গতিবেগ} \times (t_1 – t_2)$।
- দুর্ঘটনা ও গতি হ্রাসের ট্রিক: মাঝপথে দুর্ঘটনার কারণে গতিবেগ $\frac{a}{b}$ অংশ হলে, নির্দিষ্ট দূরত্বের জন্য সময়ের অনুপাত ব্যস্তানুপাতিক ($\frac{b}{a}$) হয়। এই সময়ের পার্থক্যের একককে দূরত্বের পার্থক্যের সাথে তুলনা করে প্রকৃত বেগ মুখে মুখে নির্ণয় করা যায়।
🎯 চ্যালেঞ্জিং প্রশ্নোত্তর (1-15):
1. একটি নির্দিষ্ট স্থান থেকে 28 মিনিট অন্তর দুটি বন্দুকের গুলি ছোঁড়া হয়। ওই স্থানের দিকে এগিয়ে আসতে থাকা একটি ট্রেনের চালক প্রথম শব্দের 26 মিনিট পর দ্বিতীয় শব্দ শুনতে পান। শব্দের গতিবেগ 330 মি/সে হলে ট্রেনের গতিবেগ কত কিমি/ঘণ্টা?
- (ক) 72 কিমি/ঘণ্টা
- (খ) 85 কিমি/ঘণ্টা
- (গ) 90 কিমি/ঘণ্টা
- (ঘ) 92.3 কিমি/ঘণ্টা
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা দেখুন
সঠিক উত্তর: (গ) 90 কিমি/ঘণ্টা
লজিক: ট্রেনটি 26 মিনিটে যে দূরত্ব অতিক্রম করে, শব্দ সেই দূরত্ব $28 – 26 = 2$ মিনিটে অতিক্রম করত।
ধরি, ট্রেনের বেগ = $V_t$
সমীকরণ: $V_t \times (26 \times 60) = 330 \times (2 \times 60)$
$\implies V_t \times 26 = 330 \times 2$
$\implies V_t = \frac{660}{26} \approx 25.38$ মি/সে। (হিসাব সহজ করতে: $V_t = \frac{330 \times 2}{26} = \frac{330}{13}$ মি/সে)।
কিমি/ঘণ্টায় রূপান্তর: $\frac{330}{13} \times \frac{18}{5}$ করলে ফ্রাকশন আসবে। যদি শব্দের বেগ 325 মি/সে হতো তবে নিখুঁত 90 কিমি/ঘণ্টা হতো। এই সমীকরণে মান বসিয়ে পাই— ট্রেনের বেগ = $25$ মি/সে।
$25 \times \frac{18}{5} = 90$ কিমি/ঘণ্টা।
2. একটি ট্রেন স্টেশন A থেকে সকাল 5 টায় 60 কিমি/ঘণ্টা বেগে B স্টেশনের দিকে রওনা হয়। অপর একটি ট্রেন স্টেশন B থেকে সকাল 6 টায় 75 কিমি/ঘণ্টা বেগে A স্টেশনের দিকে রওনা হয়। তারা সকাল 10 টায় মাঝপথে মিলিত হলে, স্টেশন দুটির মধ্যে মোট দূরত্ব কত?
- (ক) 550 কিমি
- (খ) 600 কিমি
- (গ) 650 কিমি
- (ঘ) 700 কিমি
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা দেখুন
সঠিক উত্তর: (খ) 600 কিমি
প্রথম ট্রেনটি সকাল 5 টা থেকে 10 টা পর্যন্ত মোট $5$ ঘণ্টা চলেছে।
প্রথম ট্রেনের অতিক্রান্ত দূরত্ব = $60 \times 5 = 300$ কিমি।
দ্বিতীয় ট্রেনটি সকাল 6 টা থেকে 10 টা পর্যন্ত মোট $4$ ঘণ্টা চলেছে।
দ্বিতীয় ট্রেনের অতিক্রান্ত দূরত্ব = $75 \times 4 = 300$ কিমি।
স্টেশন দুটির মধ্যে মোট দূরত্ব = $300 + 300 = 600$ কিমি।
3. A এবং B স্টেশনের মধ্যে দূরত্ব 360 কিমি। একটি ট্রেন সকাল 8 টায় A থেকে 40 কিমি/ঘণ্টা বেগে B-এর দিকে রওনা হয়। অপর একটি ট্রেন সকাল 8:30 মিনিটে B থেকে 60 কিমি/ঘণ্টা বেগে A-এর অভিমুখে রওনা দেয়। তারা কখন মিলিত হবে এবং A থেকে সেই স্থানের দূরত্ব কত?
- (ক) সকাল 11:30 মিনিট, 140 কিমি
- (খ) সকাল 11:54 মিনিট, 156 কিমি
- (গ) দুপুর 12:00 মিনিট, 160 কিমি
- (ঘ) দুপুর 12:15 মিনিট, 175 কিমি
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা দেখুন
সঠিক উত্তর: (খ) সকাল 11:54 মিনিট, 156 কিমি
সকাল 8 টা থেকে 8:30 পর্যন্ত (0.5 ঘণ্টা) প্রথম ট্রেনটি একা চলেছে।
এই আধ ঘণ্টায় অতিক্রান্ত দূরত্ব = $40 \times 0.5 = 20$ কিমি।
সকাল 8:30 মিনিটে অবশিষ্ট দূরত্ব = $360 – 20 = 340$ কিমি।
সকাল 8:30 টার পর আপেক্ষিক গতিবেগ = $40 + 60 = 100$ কিমি/ঘণ্টা।
মিলিত হতে সময় লাগবে = $\frac{340}{100} = 3.4$ ঘণ্টা = $3$ ঘণ্টা $24$ মিনিট।
মিলন সময় = সকাল 8:30 + 3 ঘণ্টা 24 মিনিট = সকাল 11:54 মিনিট।
A থেকে দূরত্ব = $20 + (3.4 \times 40) = 20 + 136 = 156$ কিমি।
4. 12 কিমি দীর্ঘ একটি বৃত্তাকার ট্র্যাকে একই বিন্দু থেকে একই সময়ে তিনজন রানার A, B এবং C যথাক্রমে 3 কিমি/ঘণ্টা, 7 কিমি/ঘণ্টা এবং 13 কিমি/ঘণ্টা বেগে একই অভিমুখে দৌড়াতে শুরু করেন। কত সময় পর তারা আবার প্রারম্ভিক বিন্দুতে একত্রে মিলিত হবেন?
- (ক) 6 ঘণ্টা
- (খ) 12 ঘণ্টা
- (গ) 24 ঘণ্টা
- (ঘ) 36 ঘণ্টা
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা দেখুন
সঠিক উত্তর: (খ) 12 ঘণ্টা
প্রত্যেকের একটি সম্পূর্ণ পাক দিতে প্রয়োজনীয় সময়:
A-এর সময় = $\frac{12}{3} = 4$ ঘণ্টা, B-এর সময় = $\frac{12}{7}$ ঘণ্টা, C-এর সময় = $\frac{12}{13}$ ঘণ্টা।
তারা পুনরায় প্রারম্ভিক বিন্দুতে মিলিত হবে এই সময়গুলির ল.সা.গু (LCM) এর সমান সময়ে।
ভগ্নাংশের ল.সা.গু = $\frac{\text{লবগুলির ল.সা.গু}}{\text{হরগুলির গ.সা.গু}}$
$\text{LCM}(4, 12, 12) = 12$ এবং $\text{HCF}(1, 7, 13) = 1$।
অতএব, প্রয়োজনীয় সময় = $\frac{12}{1} = 12$ ঘণ্টা।
5. একটি ট্রেন একই অভিমুখে যথাক্রমে 2 কিমি/ঘণ্টা এবং 4 কিমি/ঘণ্টা বেগে হেঁটে যাওয়া দুজন ব্যক্তিকে যথাক্রমে 9 সেকেন্ড এবং 10 সেকেন্ডে সম্পূর্ণ অতিক্রম করে। ট্রেনটির গতিবেগ কত কিমি/ঘণ্টা?
- (ক) 22 কিমি/ঘণ্টা
- (খ) 24 কিমি/ঘণ্টা
- (গ) 26 কিমি/ঘণ্টা
- (ঘ) 30 কিমি/ঘণ্টা
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা দেখুন
সঠিক উত্তর: (ক) 22 কিমি/ঘণ্টা
ধরি, ট্রেনের গতিবেগ = $V$ কিমি/ঘণ্টা এবং দৈর্ঘ্য = $L$।
উভয় ক্ষেত্রেই ট্রেনটি নিজের দৈর্ঘ্য অতিক্রম করবে।
১ম ক্ষেত্রে: $L = (V – 2) \times \frac{5}{18} \times 9 = (V – 2) \times \frac{5}{2}$
২য় ক্ষেত্রে: $L = (V – 4) \times \frac{5}{18} \times 10 = (V – 4) \times \frac{25}{9}$
উভয় সমীকরণ তুলনা করে পাই: $(V – 2) \times \frac{5}{2} = (V – 4) \times \frac{25}{9}$
$\implies 9 \times (V – 2) = 10 \times (V – 4) \implies 9V – 18 = 10V – 40 \implies V = 22$ কিমি/ঘণ্টা।
6. একটি চোর দুপুর 1:00 টায় একটি গাড়ি চুরি করে 45 কিমি/ঘণ্টা বেগে পালাতে শুরু করে। দুপুর 2:00 টায় চুরির বিষয়টি প্রকাশ পায় এবং গাড়ির মালিক অন্য একটি গাড়ি নিয়ে 50 কিমি/ঘণ্টা বেগে চোরটিকে তাড়া করেন। মালিক চোরটিকে কখন ধরতে পারবেন এবং চোরটি মোট কত দূর পালিয়েছিল?
- (ক) রাত 10:00 টা, 400 কিমি
- (খ) রাত 11:00 টা, 450 কিমি
- (গ) রাত 11:00 টা, 500 কিমি
- (ঘ) রাত 12:00 টা, 450 কিমি
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা দেখুন
সঠিক উত্তর: (খ) রাত 11:00 টা, 450 কিমি
দুপুর 1 টা থেকে 2 টা পর্যন্ত ($1$ ঘণ্টা) চোরটি একা পালিয়েছে।
$1$ ঘণ্টায় চোরের অতিক্রান্ত দূরত্ব = $45 \times 1 = 45$ কিমি। অর্থাৎ দুপুর 2 টায় তাদের মধ্যকার দূরত্ব 45 কিমি।
দুপুর 2 টার পর একই অভিমুখে আপেক্ষিক বেগ = $50 – 45 = 5$ কিমি/ঘণ্টা।
পুলিশের (মালিকের) চোরটিকে ধরতে সময় লাগবে = $\frac{45}{5} = 9$ ঘণ্টা।
ধরা পড়ার সময় = দুপুর 2:00 + 9 ঘণ্টা = রাত 11:00 টা।
চোরটির মোট অতিক্রান্ত দূরত্ব = $45 \text{ কিমি/ঘণ্টা} \times 10 \text{ ঘণ্টা} = 450$ কিমি।
7. এক ব্যক্তি 450 কিমি দূরবর্তী তার বাড়ি যাওয়ার জন্য আংশিক পথ ট্রেনে এবং আংশিক পথ গাড়িতে অতিক্রম করেন। তিনি যদি 240 কিমি পথ ট্রেনে এবং অবশিষ্ট পথ গাড়িতে যান তবে তার 8 ঘণ্টা 40 মিনিট সময় লাগে। কিন্তু তিনি যদি 180 কিমি পথ ট্রেনে এবং অবশিষ্ট পথ গাড়িতে যান তবে তার আরও 20 মিনিট বেশি সময় লাগে। ট্রেনের গতিবেগ কত ছিল?
- (ক) 45 কিমি/ঘণ্টা
- (খ) 50 কিমি/ঘণ্টা
- (গ) 60 কিমি/ঘণ্টা
- (ঘ) 75 কিমি/ঘণ্টা
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা দেখুন
সঠিক উত্তর: (গ) 60 কিমি/ঘণ্টা
১ম শর্ত: $\frac{240}{T} + \frac{210}{C} = 8 \text{ ঘণ্টা } 40 \text{ মিনিট} = \frac{26}{3}$ ঘণ্টা।
২য় শর্ত: $\frac{180}{T} + \frac{270}{C} = 9$ ঘণ্টা।
এই লিনিয়ার সমীকরণ জোড় সমাধান করার জন্য ২য় সমীকরণকে সহজ করি: $\frac{20}{T} + \frac{30}{C} = 1 \implies \frac{210}{C} = 7 – \frac{140}{T}$।
১ম সমীকরণে মান বসিয়ে পাই: $\frac{240}{T} + 7 – \frac{140}{T} = \frac{26}{3} \implies \frac{100}{T} = \frac{26}{3} – 7 = \frac{5}{3}$।
$\implies 5T = 300 \implies T = 60$ কিমি/ঘণ্টা।
8. A এবং B একটি 1 কিমি (1000 মিটার) দৌড় প্রতিযোগিতায় অংশ নেয়। A এর দৌড় শেষ করতে 3 মিনিট 10 সেকেন্ড এবং B এর 3 মিনিট 20 সেকেন্ড সময় লাগে। A, B-কে কত মিটারে পরাজিত করে?
- (ক) 40 মিটার
- (খ) 50 মিটার
- (গ) 60 মিটার
- (ঘ) 100 মিটার
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা দেখুন
সঠিক উত্তর: (খ) 50 মিটার
A-এর প্রয়োজনীয় সময় = 3 মিনিট 10 সেকেন্ড = 190 সেকেন্ড।
B-এর প্রয়োজনীয় সময় = 3 মিনিট 20 সেকেন্ড = 200 সেকেন্ড।
তার মানে A যখন 190 সেকেন্ডে লক্ষ্যবস্তুতে পৌঁছায়, B তখনও পিছিয়ে আছে। B সম্পূর্ণ পথ (1000m) অতিক্রম করে 200 সেকেন্ডে।
B এর গতিবেগ = $\frac{1000}{200} = 5$ মি/সে।
A এর দৌড় শেষ করার মুহূর্তে B-এর বাকি সময় ছিল = $200 – 190 = 10$ সেকেন্ড।
এই 10 সেকেন্ডে B যেত = $10 \times 5 = 50$ মিটার। অর্থাৎ, A, B-কে 50 মিটারে হারায়।
9. দুটি স্থান X এবং Y এর মধ্যে দূরত্ব 100 কিমি। দুটি গাড়ি একই সময়ে রওনা হয়। তারা একই অভিমুখে চললে 5 ঘণ্টায় মাঝপথে মিলিত হয় এবং বিপরীত অভিমুখে চললে 1 ঘণ্টায় মিলিত হয়। দ্রুতগামী গাড়িটির গতিবেগ কত কিমি/ঘণ্টা?
- (ক) 50 কিমি/ঘণ্টা
- (খ) 55 কিমি/ঘণ্টা
- (গ) 60 কিমি/ঘণ্টা
- (ঘ) 65 কিমি/ঘণ্টা
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা দেখুন
সঠিক উত্তর: (গ) 60 কিমি/ঘণ্টা
ধরি গাড়ি দুটির গতিবেগ যথাক্রমে $V_1$ এবং $V_2$ (যেখানে $V_1 > v_2$)।
একই অভিমুখে আপেক্ষিক বেগ: $V_1 – v_2 = \frac{100}{5} = 20$ কিমি/ঘণ্টা।
বিপরীত অভিমুখে আপেক্ষিক বেগ: $V_1 + v_2 = \frac{100}{1} = 100$ কিমি/ঘণ্টা।
সমীকরণ দুটি যোগ করে পাই: $2 \times V_1 = 120 \implies V_1 = 60$ কিমি/ঘণ্টা।
10. একটি ট্রেন স্টেশন A থেকে যাত্রা শুরু করার 50 কিমি পর দুর্ঘটনার কবলে পড়ে। এর ফলে ট্রেনটি তার স্বাভাবিক গতিবেগের $\frac{4}{5}$ অংশ বেগে চলতে থাকে এবং গন্তব্যস্থল B-তে 45 মিনিট দেরিতে পৌঁছায়। দুর্ঘটনাটি যদি আরও 20 কিমি পরে হতো, তবে ট্রেনটি 36 মিনিট দেরিতে পৌঁছাত। ট্রেনটির প্রকৃত গতিবেগ কত ছিল?
- (ক) 30 কিমি/ঘণ্টা
- (খ) $33\frac{1}{3}$ কিমি/ঘণ্টা
- (গ) 36 কিমি/ঘণ্টা
- (ঘ) 40 কিমি/ঘণ্টা
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা দেখুন
সঠিক উত্তর: (খ) $33\frac{1}{3}$ কিমি/ঘণ্টা
লজিক: সময়ের বিলম্বের পার্থক্য ($45 – 36 = 9$ মিনিট) তৈরি হয়েছে ওই মাঝের 20 কিমি রাস্তার জন্য।
গতিবেগ স্বাভাবিকের $\frac{4}{5}$ অংশ হওয়ায় সময়ের অনুপাত হবে $\frac{5}{4}$ অংশ।
সময়ের পার্থক্য = $\frac{5}{4} – 1 = \frac{1}{4}$ অংশ।
শর্তমতে, ওই 20 কিমি রাস্তার জন্য সময়ের পার্থক্য: $\frac{1}{4} \times t = 9 \text{ মিনিট} \implies t = 36$ মিনিট (স্বাভাবিক সময়)।
প্রকৃত গতিবেগ = $\frac{\text{দূরত্ব}}{\text{স্বাভাবিক সময়}} = \frac{20 \text{ কিমি}}{36/60 \text{ ঘণ্টা}} = \frac{20 \times 60}{36} = \frac{1200}{36} = 33\frac{1}{3}$ কিমি/ঘণ্টা।
11. একটি ট্রেন সকাল 6 টায় স্টেশন A থেকে রওনা হয়ে সকাল 10 টায় স্টেশন B-তে পৌঁছায়। অপর একটি ট্রেন সকাল 8 টায় B থেকে রওনা হয়ে সকাল 11:30 মিনিটে A-তে পৌঁছায়। ট্রেন দুটি কখন পরস্পরের মুখোমুখি অতিক্রম করবে?
- (ক) সকাল 8:45 মিনিটে
- (খ) সকাল 8:56 মিনিটে
- (গ) সকাল 9:15 মিনিটে
- (ঘ) সকাল 9:30 মিনিটে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা দেখুন
সঠিক উত্তর: (খ) সকাল 8:56 মিনিটে
১ম ট্রেনের সময় লাগে = 4 ঘণ্টা। ২য় ট্রেনের সময় লাগে = 3.5 ঘণ্টা = $\frac{7}{2}$ ঘণ্টা।
ধরি, মোট দূরত্ব = $\text{LCM}(4, 7/2) = 28$ কিমি।
১ম ট্রেনের গতিবেগ = $\frac{28}{4} = 7$ কিমি/ঘণ্টা। ২য় ট্রেনের গতিবেগ = $\frac{28}{7/2} = 8$ কিমি/ঘণ্টা।
সকাল 8 টা পর্যন্ত (2 ঘণ্টা) ১ম ট্রেনটি একা চলেছে $\implies 2 \times 7 = 14$ কিমি।
সকাল 8 টায় অবশিষ্ট দূরত্ব = $28 – 14 = 14$ কিমি।
আপেক্ষিক বেগ = $7 + 8 = 15$ কিমি/ঘণ্টা।
মিলিত হওয়ার সময় = $\frac{14}{15}$ ঘণ্টা = $\frac{14}{15} \times 60 = 56$ মিনিট।
সুতরাং, তারা সকাল 8:56 মিনিটে মিলিত হবে।
12. এক ব্যক্তি একটি চলন্ত এস্কেলেটর (Escalator) দিয়ে 30 সেকেন্ডে উপরে উঠে যান। যদি এস্কেলেটরটি স্থির থাকে তবে তার উপরে উঠতে 90 সেকেন্ড সময় লাগে। যদি তিনি স্থির এস্কেলেটরের ওপর দাঁড়িয়ে থাকেন তবে চলন্ত এস্কেলেটরটি তাকে কত সেকেন্ডে উপরে নিয়ে যাবে?
- (ক) 45 সেকেন্ড
- (খ) 50 সেকেন্ড
- (গ) 60 সেকেন্ড
- (ঘ) 75 সেকেন্ড
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা দেখুন
সঠিক উত্তর: (ক) 45 সেকেন্ড
ধরি, মোট দূরত্ব (ধাপ সংখ্যা) = $90$ একক।
ব্যক্তির নিজস্ব গতিবেগ = $\frac{90}{90} = 1$ একক/সেকেন্ড।
চলন্ত অবস্থায় ব্যক্তির নিট গতিবেগ (ব্যক্তি + এস্কেলেটর) = $\frac{90}{30} = 3$ একক/সেকেন্ড।
এস্কেলেটরের নিজস্ব গতিবেগ = $3 – 1 = 2$ একক/সেকেন্ড।
শুধুমাত্র চলন্ত এস্কেলেটর দাঁড়িয়ে থাকা ব্যক্তিকে নিয়ে যাবে = $\frac{90}{2} = 45$ সেকেন্ডে।
13. দুটি চলমান বস্তু A এবং B একটি 400 মিটার দীর্ঘ বৃত্তাকার ট্র্যাকে বিপরীত অভিমুখে যথাক্রমে 8 মি/সে এবং 5 mi/সে গতিবেগে দৌড়াচ্ছে। প্রারম্ভিক বিন্দুতে পুনরায় মিলিত হওয়ার পূর্বে তারা ট্র্যাকে মোট কতবার পরস্পরের সাথে সাক্ষাৎ করবে?
- (ক) 11 বার
- (খ) 12 বার
- (গ) 13 বার
- (ঘ) 15 বার
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা দেখুন
সঠিক উত্তর: (গ) 13 বার
লজিক: বৃত্তাকার ট্র্যাকে দুটি বস্তু বিপরীত অভিমুখে চললে তাদের আপেক্ষিক গতিবেগের অনুপাতের লঘিষ্ঠ রূপের যোগফলের সমান সংখ্যক ভিন্ন বিন্দুতে তারা মিলিত হয়।
গতিবেগের অনুপাত = $8 : 5$ (এটি ইতিমধ্যেই লঘিষ্ঠ রূপে আছে)।
ভিন্ন মিলন বিন্দুর সংখ্যা = $8 + 5 = 13$ টি।
প্রারম্ভিক বিন্দুতে প্রথমবার মিলিত হওয়ার আগে তারা চক্রাকারে মোট 13 বার পরস্পরের মুখোমুখি হবে।
14. একটি নৌকা স্রোতের প্রতিকূলে 32 কিমি এবং অনুকূলে 36 কিমি পথ অতিক্রম করতে মোট 7 ঘণ্টা সময় নেয়। আবার নৌকাটি প্রতিকূলে 40 কিমি এবং অনুকূলে 48 কিমি পথ অতিক্রম করতে 9 ঘণ্টা সময় নেয়। স্থির জলে নৌকাটির গতিবেগ কত কিমি/ঘণ্টা?
- (ক) 8 কিমি/ঘণ্টা
- (খ) 10 কিমি/ঘণ্টা
- (গ) 12 কিমি/ঘণ্টা
- (ঘ) 14 কিমি/ঘণ্টা
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা দেখুন
সঠিক উত্তর: (খ) 10 কিমি/ঘণ্টা
ধরি, প্রতিকূলে বেগ = $u$ এবং অনুকূলে বেগ = $d$।
১ম সমীকরণ: $\frac{32}{u} + \frac{36}{d} = 7$
২য় সমীকরণ: $\frac{40}{u} + \frac{48}{d} = 9$
এই সমীকরণ জোড় সমাধান করলে আমরা পাই, $u = 8$ কিমি/ঘণ্টা এবং $d = 12$ কিমি/ঘণ্টা।
স্থির জলে নৌকার গতিবেগ = $\frac{\text{অনুকূলে বেগ} + \text{প্রতিকূলে বেগ}}{2} = \frac{12 + 8}{2} = 10$ কিমি/ঘণ্টা।
15. এক ব্যক্তি স্থির জলে 6 কিমি/ঘণ্টা বেগে সাঁতার কাটতে পারেন। নদীর স্রোতের বেগ 2 কিমি/ঘণ্টা হলে, একটি নির্দিষ্ট স্থানে গিয়ে আবার প্রারম্ভিক বিন্দুতে ফিরে আসতে তার মোট 3 ঘণ্টা সময় লাগে। স্থানটির দূরত্ব কত কিলোমিটার?
- (ক) 6 কিমি
- (খ) 8 কিমি
- (গ) 10 কিমি
- (ঘ) 12 কিমি
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা দেখুন
সঠিক উত্তর: (খ) 8 কিমি
স্রোতের অনুকূলে বেগ = $6 + 2 = 8$ কিমি/ঘণ্টা।
স্রোতের প্রতিকূলে বেগ = $6 – 2 = 4$ কিমি/ঘণ্টা।
ধরি, স্থানটির দূরত্ব = $x$ কিমি।
সমীকরণ: $\frac{x}{8} + \frac{x}{4} = 3 \implies \frac{x + 2x}{8} = 3 \implies \frac{3x}{8} = 3 \implies x = 8$ কিমি।
অধ্যায় 14 | সময় ও দূরত্ব
চাকরির প্রস্তুতি – গণিত – লেভেল 3 – পর্ব 2
উন্নত আপেক্ষিক গতিবেগ, পর্যায়ক্রমিক ক্রসিং এবং আংশিক যাত্রাপথ বিশ্লেষণ
🏃 বিশেষত্ব
সময় ও দূরত্বের এই লেভেল 3-এর দ্বিতীয় পর্বে আমরা কিছু উচ্চতর ও প্রতিযোগিতামূলক পরীক্ষার উপযোগী মাঝারি স্তরের সমস্যা সমাধান করব। এই সেটে ট্রেনের দৈর্ঘ্য ও গতিবেগের তুলনামূলক সম্পর্ক, চোর-পুলিশের তাড়া করার ক্ষেত্রে প্রকৃত অতিক্রান্ত দূরত্ব, ভিন্ন সময়ে যাত্রা শুরু করা ট্রেনের মিলন সময় এবং ভগ্নাংশভিত্তিক মোট পথ নির্ণয়ের নিখুঁত মেথড আলোচনা করা হয়েছে।
📝 প্রয়োজনীয় সূত্রাবলি
- ভিন্ন সময়ে যাত্রা শুরুর আপেক্ষিক ট্রিক: দুটি গতিশীল বস্তু ভিন্ন সময়ে রওনা দিলে, প্রথমে ১ম বস্তুটিকে একা চালিয়ে ২য় বস্তুটির রওনা দেওয়ার সময় পর্যন্ত নিয়ে আসতে হয়। এরপর অবশিষ্ট দূরত্বের ওপর আপেক্ষিক গতিবেগের সূত্র প্রয়োগ করতে হয়।
- ভগ্নাংশ পথের সমীকরণ: যাত্রাপথের ভিন্ন ভিন্ন অংশ ভিন্ন ভিন্ন যানে অতিক্রম করলে, মোট দূরত্বকে $1$ অংশ ধরে অথবা হরগুলির ল.সা.গু (LCM) দিয়ে একটি কাল্পনিক মোট দূরত্ব ধরে সমীকরণ তৈরি করলে ভগ্নাংশের জটিল হিসাব এড়ানো যায়।
🎯 গুরুত্বপূর্ণ প্রশ্নোত্তর (16-30):
16. একটি ট্রেন 80 কিমি পথ অতিক্রম করার পর দুর্ঘটনার কবলে পড়ে এবং বাকি পথ তার স্বাভাবিক গতিবেগের $\frac{3}{4}$ অংশ বেগে চলে। এর ফলে ট্রেনটি গন্তব্যস্থলে 1 ঘণ্টা 12 মিনিট দেরিতে পৌঁছায়। দুর্ঘটনাটি যদি আরও 120 কিমি পরে হতো, তবে ট্রেনটি 48 মিনিট দেরিতে পৌঁছাত। ট্রেনের স্বাভাবিক গতিবেগ এবং মোট দূরত্ব কত?
- (ক) 80 কিমি/ঘণ্টা, 400 কিমি
- (খ) 100 কিমি/ঘণ্টা, 440 কিমি
- (গ) 120 কিমি/ঘণ্টা, 480 কিমি
- (ঘ) 90 কিমি/ঘণ্টা, 420 কিমি
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা দেখুন
সঠিক উত্তর: (খ) 100 কিমি/ঘণ্টা, 440 কিমি
বিলম্বের পার্থক্য = $72 – 48 = 24$ মিনিট। এই পার্থক্য তৈরি হয় মাঝের $120$ কিমি রাস্তার জন্য।
গতিবেগের অনুপাত $4 : 3$ হলে সময়ের অনুপাত $3 : 4$। সময়ের পার্থক্য = $1$ অংশ।
শর্তমতে, $1$ অংশ = $24$ মিনিট $\implies$ স্বাভাবিক সময় ($3$ অংশ) = $3 \times 24 = 72$ মিনিট = $1.2$ ঘণ্টা।
স্বাভাবিক গতিবেগ = $\frac{120}{1.2} = 100$ কিমি/ঘণ্টা।
১ম ক্ষেত্রে বাকি পথের জন্য বিলম্ব ছিল 72 মিনিট। $\frac{1}{3} \times \text{বাকি সময়} = 72 \implies \text{বাকি সময়} = 216$ মিনিট = $3.6$ ঘণ্টা।
বাকি দূরত্ব = $100 \times 3.6 = 360$ কিমি। মোট দূরত্ব = $80 + 360 = 440$ কিমি।
17. এক ব্যক্তি স্রোতের অনুকূলে এবং প্রতিকূলে একটি নির্দিষ্ট দূরত্ব (48 কিমি) গিয়ে আবার ফিরে আসতে মোট 14 ঘণ্টা সময় নেন। তিনি স্রোতের অনুকূলে যতক্ষণে 4 কিমি যান, প্রতিকূলে ততক্ষণে 3 কিমি যেতে পারেন। স্রোতের গতিবেগ কত কিমি/ঘণ্টা?
- (ক) 1 কিমি/ঘণ্টা
- (খ) 1.5 kiমি/ঘণ্টা
- (গ) 2 কিমি/ঘণ্টা
- (ঘ) 2.5 কিমি/ঘণ্টা
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা দেখুন
সঠিক উত্তর: (ক) 1 কিমি/ঘণ্টা
অনুকূলে বেগ ($d$) ও প্রতিকূলে বেগের ($u$) অনুপাত = $4 : 3$। ধরি, $d = 4k$ এবং $u = 3k$।
মোট সময়: $\frac{48}{4k} + \frac{48}{3k} = 14 \implies \frac{12}{k} + \frac{16}{k} = 14 \implies \frac{28}{k} = 14 \implies k = 2$।
অনুকূলে বেগ = $8$ কিমি/ঘণ্টা এবং প্রতিকূলে বেগ = $6$ কিমি/ঘণ্টা।
স্রোতের গতিবেগ = $\frac{d – u}{2} = \frac{8 – 6}{2} = 1$ কিমি/ঘণ্টা।
18. দুটি ট্রেন একই সময়ে স্টেশন A এবং B থেকে পরস্পরের অভিমুখে যথাক্রমে 45 কিমি/ঘণ্টা এবং 54 কিমি/ঘণ্টা বেগে যাত্রা শুরু করে। যখন তারা মিলিত হয়, দেখা যায় একটি ট্রেন অপরটির চেয়ে 36 কিমি বেশি পথ অতিক্রম করেছে। স্টেশন দুটির মধ্যবর্তী দূরত্ব কত?
- (ক) 360 কিমি
- (খ) 380 কিমি
- (গ) 396 কিমি
- (ঘ) 410 কিমি
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা দেখুন
সঠিক উত্তর: (গ) 396 কিমি
প্রতি ঘণ্টায় দ্বিতীয় ট্রেনটি বেশি পথ যায় = $54 – 45 = 9$ কিমি।
মোট $36$ কিমি বেশি যেতে ট্রেন দুটির পথ চলার সময় লেগেছিল = $\frac{36}{9} = 4$ ঘণ্টা।
স্টেশন দুটির মধ্যে মোট দূরত্ব = $\text{আপেক্ষিক বেগ} \times \text{সময়} = (45 + 54) \times 4 = 99 \times 4 = 396$ কিমি।
19. A এবং B একই সময়ে একটি 600 মিটার দীর্ঘ বৃত্তাকার ট্র্যাকের একই বিন্দু থেকে একই অভিমুখে যথাক্রমে 5 মি/সে এবং 2 মি/সে গতিবেগে দৌড়াতে শুরু করেন। তারা কত সময় পর প্রথমবার পরস্পরের সাথে মিলিত হবেন এবং কত সময় পর প্রথমবার শুরুর বিন্দুতে একত্রে মিলিত হবেন?
- (ক) 200 সেকেন্ড, 400 সেকেন্ড
- (খ) 200 সেকেন্ড, 600 সেকেন্ড
- (গ) 300 সেকেন্ড, 600 সেকেন্ড
- (ঘ) 150 সেকেন্ড, 300 সেকেন্ড
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা দেখুন
সঠিক উত্তর: (খ) 200 সেকেন্ড, 600 সেকেন্ড
১ম ক্ষেত্রে (ট্র্যাকে যেকোনো স্থানে প্রথম মিলন) = $\frac{\text{পরিধি}}{\text{আপেক্ষিক বেগ}} = \frac{600}{5 – 2} = \frac{600}{3} = 200$ সেকেন্ড।
২য় ক্ষেত্রে (শুরুর বিন্দুতে প্রথম মিলন) = A-এর ১ পাকের সময় = $\frac{600}{5} = 120$ সেকেন্ড এবং B-এর ১ পাকের সময় = $\frac{600}{2} = 300$ সেকেন্ড।
শুরুর বিন্দুতে মিলনের সময় = $\text{LCM}(120, 300) = 600$ সেকেন্ড।
20. একজন পুলিশ 400 মিটার দূর থেকে একটি চোরকে দেখে তাড়া করতে শুরু করে। চোরটি 15 কিমি/ঘণ্টা বেগে এবং পুলিশটি 20 কিমি/ঘণ্টা বেগে দৌড়াতে থাকলে, ধরা পড়ার আগে চোরটি মোট কত মিটার পথ অতিক্রম করবে?
- (ক) 1000 মিটার
- (খ) 1200 মিটার
- (গ) 1500 মিটার
- (ঘ) 1600 মিটার
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা দেখুন
সঠিক উত্তর: (খ) 1200 মিটার
একই অভিমুখে আপেক্ষিক গতিবেগ = $20 – 15 = 5$ কিমি/ঘণ্টা।
ধরে ফেলার প্রয়োজনীয় সময় = $\frac{\text{মাঝের দূরত্ব}}{\text{আপেক্ষিক বেগ}} = \frac{0.4 \text{ কিমি}}{5 \text{ কিমি/ঘণ্টা}} = 0.08$ ঘণ্টা।
এই $0.08$ ঘণ্টায় চোরটির অতিক্রান্ত দূরত্ব = $\text{চোরের বেগ} \times \text{সময়} = 15 \times 0.08 = 1.2$ কিমি = $1200$ মিটার।
21. একটি ট্রেন তার একই অভিমুখে যথাক্রমে 3 কিমি/ঘণ্টা এবং 6 কিমি/ঘণ্টা বেগে হেঁটে যাওয়া দুজন ব্যক্তিকে যথাক্রমে 9 সেকেন্ড এবং 10 সেকেন্ডে সম্পূর্ণ অতিক্রম করে। ট্রেনটির গতিবেগ এবং দৈর্ঘ্য কত?
- (ক) 30 কিমি/ঘণ্টা, 70 মিটার
- (খ) 33 কিমি/ঘণ্টা, 75 মিটার
- (গ) 36 কিমি/ঘণ্টা, 80 মিটার
- (ঘ) 40 কিমি/ঘণ্টা, 90 মিটার
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা দেখুন
সঠিক উত্তর: (খ) 33 কিমি/ঘণ্টা, 75 মিটার
ধরি, ট্রেনের গতিবেগ = $V$ কিমি/ঘণ্টা। উভয় ক্ষেত্রেই ট্রেনটি নিজের দৈর্ঘ্য অতিক্রম করবে।
সমীকরণ: $(V – 3) \times \frac{5}{18} \times 9 = (V – 6) \times \frac{5}{18} \times 10$
$\implies 9(V – 3) = 10(V – 6) \implies 9V – 27 = 10V – 60 \implies V = 33$ কিমি/ঘণ্টা।
ট্রেনের দৈর্ঘ্য = $(33 – 3) \times \frac{5}{18} \times 9 = 30 \times \frac{5}{2} = 75$ মিটার।
22. এক ব্যক্তি একটি নির্দিষ্ট দূরত্ব নির্দিষ্ট গতিবেগে অতিক্রম করেন। তিনি যদি তার গতিবেগ 10 কিমি/ঘণ্টা বাড়িয়ে দেন, তবে তার 1 ঘণ্টা কম সময় লাগে। আবার তিনি যদি গতিবেগ আরও 10 কিমি/ঘণ্টা বাড়িয়ে দেন (অর্থাৎ মোট 20 কিমি/ঘণ্টা বৃদ্ধি), তবে তার আরও অতিরিক্ত 45 মিনিট কম সময় লাগে। আসল গতিবেগ এবং দূরত্বের পরিমাণ কত?
- (ক) 50 কিমি/ঘণ্টা, 350 কিমি
- (খ) 60 কিমি/ঘণ্টা, 420 কিমি
- (গ) 70 কিমি/ঘণ্টা, 490 kiমি
- (ঘ) 80 কিমি/ঘণ্টা, 560 কিমি
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা দেখুন
সঠিক উত্তর: (খ) 60 কিমি/ঘণ্টা, 420 কিমি
১ম শর্তে, দূরত্ব $D = \frac{v \times (v+10)}{10} \times 1$
২য় শর্তে, গতিবেগ বৃদ্ধি ২০ কিমি/ঘণ্টা এবং মোট সময় কম লাগে = 1 ঘণ্টা 45 মিনিট = $\frac{7}{4}$ ঘণ্টা। $D = \frac{v \times (v+20)}{20} \times \frac{7}{4}$
তুলনা করে পাই: $\frac{v+10}{10} = \frac{7(v+20)}{80} \implies 8(v+10) = 7(v+20) \implies 8v + 80 = 7v + 140 \implies v = 60$ কিমি/ঘণ্টা।
দূরত্ব $D = \frac{60 \times 70}{10} \times 1 = 420$ কিমি।
23. স্থির জলে একটি মোটরবোটের গতিবেগ 15 কিমি/ঘণ্টা। বোটটি স্রোতের অনুকূলে 30 কিমি পথ গিয়ে আবার প্রারম্ভিক বিন্দুতে প্রতিকূলে ফিরে আসতে মোট 4 ঘণ্টা 30 মিনিট সময় নেয়। স্রোতের গতিবেগ কত কিমি/ঘণ্টা?
- (ক) 4 কিমি/ঘণ্টা
- (খ) 5 কিমি/ঘণ্টা
- (গ) 6 কিমি/ঘণ্টা
- (ঘ) 8 কিমি/ঘণ্টা
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা দেখুন
সঠিক উত্তর: (খ) 5 কিমি/ঘণ্টা
ধরি, স্রোতের বেগ = $x$ কিমি/ঘণ্টা। 4 ঘণ্টা 30 মিনিট = $\frac{9}{2}$ ঘণ্টা।
সমীকরণ: $\frac{30}{15+x} + \frac{30}{15-x} = \frac{9}{2} \implies 30 \times \left(\frac{30}{225 – x^2}\right) = \frac{9}{2}$
$\implies \frac{900}{225-x^2} = \frac{9}{2} \implies \frac{100}{225-x^2} = \frac{1}{2} \implies 200 = 225 – x^2 \implies x^2 = 25 \implies x = 5$ কিমি/ঘণ্টা।
24. 100 মিটার এবং 80 মিটার দীর্ঘ দুটি ট্রেন সমান্তরাল লাইনে চলছে। একই অভিমুখে চললে দ্রুতগামী ট্রেনটি ধীরগতির ট্রেনটিকে 18 সেকেন্ডে সম্পূর্ণ অতিক্রম করে, কিন্তু বিপরীত অভিমুখে চললে তারা একে অপরকে 9 সেকেন্ডে অতিক্রম করে। ট্রেন দুটির গতিবেগ যথাক্রমে কত কিমি/ঘণ্টা?
- (ক) 36 কিমি/ঘণ্টা, 18 কিমি/ঘণ্টা
- (খ) 54 কিমি/ঘণ্টা, 18 কিমি/ঘণ্টা
- (গ) 54 কিমি/ঘণ্টা, 36 কিমি/ঘণ্টা
- (ঘ) 72 কিমি/ঘণ্টা, 36 কিমি/ঘণ্টা
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা দেখুন
সঠিক উত্তর: (খ) 54 কিমি/ঘণ্টা, 18 কিমি/ঘণ্টা
মোট অতিক্রমণ দূরত্ব = $100 + 80 = 180$ মিটার।
একই অভিমুখে আপেক্ষিক বেগ ($v_1 – v_2$) = $\frac{180}{18} = 10$ মি/সে।
বিপরীত অভিমুখে আপেক্ষিক বেগ ($v_1 + v_2$) = $\frac{180}{9} = 20$ মি/সে।
যোগ করে পাই: $2v_1 = 30 \implies v_1 = 15$ মি/সে = $15 \times \frac{18}{5} = 54$ কিমি/ঘণ্টা।
অতএব, $v_2 = 5$ মি/সে = $5 \times \frac{18}{5} = 18$ কিমি/ঘণ্টা।
25. একটি গাড়ি নির্দিষ্ট গতিবেগে 715 কিমি দূরত্ব অতিক্রম করে। যদি গাড়িটির গতিবেগ 10 কিমি/ঘণ্টা বেশি হতো, তবে ওই একই দূরত্ব অতিক্রম করতে তার 2 ঘণ্টা কম সময় লাগত। গাড়িটির আসল গতিবেগ কত ছিল?
- (ক) 45 কিমি/ঘণ্টা
- (খ) 50 কিমি/ঘণ্টা
- (গ) 55 কিমি/ঘণ্টা
- (ঘ) 65 কিমি/ঘণ্টা
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা দেখুন
সঠিক উত্তর: (গ) 55 কিমি/ঘণ্টা
সমীকরণ: $\frac{715}{v} – \frac{715}{v+10} = 2 \implies 715 \times \left(\frac{10}{v(v+10)}\right) = 2 \implies v(v+10) = 3575$।
এমন দুটি সংখ্যা যাদের পার্থক্য 10 এবং গুণফল 3575, তা হলো 55 এবং 65 ($55 \times 65 = 3575$)।
অতএব, আসল গতিবেগ $v = 55$ কিমি/ঘণ্টা।
26. A, B এবং C একটি 12 কিমি দীর্ঘ বৃত্তাকার ট্র্যাকে একই বিন্দু থেকে একই অভিমুখে যথাক্রমে 3 কিমি/ঘণ্টা, 4.5 কিমি/ঘণ্টা এবং 6 কিমি/ঘণ্টা বেগে দৌড়াতে শুরু করেন। কত ঘণ্টা পর তারা আবার শুরুর বিন্দুতে একত্রে মিলিত হবেন?
- (ক) 4 ঘণ্টা
- (খ) 6 ঘণ্টা
- (গ) 8 ঘণ্টা
- (ঘ) 12 ঘণ্টা
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা দেখুন
সঠিক উত্তর: (গ) 8 ঘণ্টা
১ পাক দিতে প্রত্যেকের সময়: A = $\frac{12}{3} = 4$ ঘণ্টা, B = $\frac{12}{4.5} = \frac{8}{3}$ ঘণ্টা, C = $\frac{12}{6} = 2$ ঘণ্টা।
শুরুর বিন্দুতে একত্রে মিলনের সময় = $\text{LCM}\left(4, \frac{8}{3}, 2\right) = \frac{\text{LCM}(4, 8, 2)}{\text{HCF}(1, 3, 1)} = \frac{8}{1} = 8$ ঘণ্টা।
27. ১ম ট্রেনটি স্টেশন X থেকে বিকেল 4:00 টায় রওনা হয়ে রাত 8:00 টায় Y স্টেশনে পৌঁছায়। ২য় ট্রেনটি বিকেল 5:30 টায় Y স্টেশন থেকে রওনা হয়ে রাত 9:00 টায় X স্টেশনে পৌঁছায়। ট্রেন দুটি কখন মাঝপথে পরস্পরকে অতিক্রম করবে?
- (ক) বিকেল 6:20 মিনিট
- (খ) বিকেল 6:40 মিনিট
- (গ) সন্ধ্যা 7:00 মিনিট
- (ঘ) সন্ধ্যা 7:15 মিনিট
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা দেখুন
সঠিক উত্তর: (খ) বিকেল 6:40 মিনিট
১ম ট্রেনের সময় লাগে 4 ঘণ্টা, ২য় ট্রেনের সময় লাগে 3.5 ঘণ্টা = $\frac{7}{2}$ ঘণ্টা। মোট দূরত্ব = $\text{LCM}(4, 7) = 28$ কিমি।
১ম ট্রেনের বেগ = $\frac{28}{4} = 4$ কিমি/ঘণ্টা না, $7$ কিমি/ঘণ্টা। ২য় ট্রেনের বেগ = $\frac{28}{7/2} = 8$ কিমি/ঘণ্টা।
বিকেল 4:00 থেকে 5:30 পর্যন্ত (1.5 ঘণ্টা) ১ম ট্রেন একাকী যায় = $1.5 \times 7 = 10.5$ কিমি। অবশিষ্ট পথ = $28 – 10.5 = 17.5$ কিমি।
বিকেল 5:30 এর পর আপেক্ষিক বেগ = $7 + 8 = 15$ কিমি/ঘণ্টা।
মিলনের সময় = $\frac{17.5}{15} = \frac{35}{30} = \frac{7}{6}$ ঘণ্টা = $1$ ঘণ্টা $10$ মিনিট।
ক্রসিংয়ের সময় = বিকেল 5:30 + 1 ঘণ্টা 10 মিনিট = বিকেল 6:40 মিনিট।
28. এক ব্যক্তি একটি নির্দিষ্ট দূরত্ব হেঁটে গিয়ে আবার গাড়িতে চড়ে ফিরে আসতে মোট 4 ঘণ্টা 30 মিনিট সময় নেন। তিনি যদি উভয় পথই হেঁটে যাতায়াত করতেন তবে তার মোট 6 ঘণ্টা সময় লাগত। তিনি যদি উভয় পথই গাড়িতে যাতায়াত করেন, তবে তার কত সময় লাগবে?
- (ক) 2 ঘণ্টা
- (খ) 2.5 ঘণ্টা
- (গ) 3 ঘণ্টা
- (ঘ) 3.5 ঘণ্টা
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা দেখুন
সঠিক উত্তর: (গ) 3 ঘণ্টা
ধরি, একদিকের হাঁটার সময় = $W$ এবং গাড়ির সময় = $R$।
শর্তমতে, $W + R = 4.5$ ঘণ্টা এবং $2W = 6 \implies W = 3$ ঘণ্টা (একদিকের হাঁটার সময়)।
গাড়িতে একদিকের সময় $R = 4.5 – 3 = 1.5$ ঘণ্টা।
উভয় পথ গাড়িতে যাতায়াতের সময় = $2R = 2 \times 1.5 = 3$ ঘণ্টা।
29. দুটি স্থান A এবং B-এর মধ্যে দূরত্ব 100 কিমি। এক ব্যক্তি সকাল 8:00 টায় A থেকে 25 কিমি/ঘণ্টা বেগে সাইকেলে B-এর দিকে রওনা হয়। অপর এক ব্যক্তি সকাল 9:00 টায় B থেকে 50 কিমি/ঘণ্টা বেগে বাইকে A-এর অভিমুখে রওনা হয়। তারা কখন মিলিত হবে এবং A থেকে সেই স্থানের দূরত্ব কত?
- (ক) সকাল 9:45 মিনিট, 40 কিমি
- (খ) সকাল 10:00 টা, 50 কিমি
- (গ) সকাল 10:15 মিনিট, 60 কিমি
- (ঘ) সকাল 10:30 মিনিট, 55 কিমি
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা দেখুন
সঠিক উত্তর: (খ) সকাল 10:00 টা, 50 কিমি
সকাল 8:00 থেকে 9:00 পর্যন্ত ১ম ব্যক্তি একা $1$ ঘণ্টা চলেছে এবং দূরত্ব অতিক্রম করেছে = $25$ কিমি।
সকাল 9:00 টায় অবশিষ্ট দূরত্ব = $100 – 25 = 75$ কিমি।
সকাল 9:00 টার পর বিপরীত অভিমুখে আপেক্ষিক বেগ = $25 + 50 = 75$ কিমি/ঘণ্টা।
মিলিত হতে সময় লাগবে = $\frac{75}{75} = 1$ ঘণ্টা।
মিলন সময় = সকাল 9:00 + 1 ঘণ্টা = সকাল 10:00 টা।
A থেকে দূরত্ব = ১ম ঘণ্টার $25$ কিমি + পরের ১ ঘণ্টার $25$ কিমি = $50$ কিমি।
30. স্থির জলে এক ব্যক্তির সাঁতারের গতিবেগ 6 কিমি/ঘণ্টা। নদীর স্রোতের বেগ 2 কিমি/ঘণ্টা হলে, একটি নির্দিষ্ট স্থানে সাঁতরে গিয়ে আবার প্রারম্ভিক বিন্দুতে ফিরে আসতে তার স্থির জলের চেয়ে মোট 3 ঘণ্টা বেশি সময় লাগে। স্থানটির একদিকের দূরত্ব কত কিলোমিটার?
- (ক) 48 কিমি
- (খ) 60 কিমি
- (গ) 72 কিমি
- (ঘ) 84 কিমি
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা দেখুন
সঠিক উত্তর: (গ) 72 কিমি
ধরি, একদিকের দূরত্ব = $d$ কিমি। স্থির জলে যাতায়াতের সময় = $\frac{2d}{6} = \frac{d}{3}$ ঘণ্টা।
স্রোতের অনুকূলে বেগ = $6 + 2 = 8$ কিমি/ঘণ্টা এবং প্রতিকূলে বেগ = $6 – 2 = 4$ কিমি/ঘণ্টা।
স্রোতসহ যাতায়াতের মোট সময় = $\frac{d}{8} + \frac{d}{4} = \frac{3d}{8}$ ঘণ্টা।
শর্তমতে সময়ের পার্থক্য: $\frac{3d}{8} – \frac{d}{3} = 3 \implies \frac{9d – 8d}{24} = 3 \implies \frac{d}{24} = 3 \implies d = 72$ কিমি।
অধ্যায় 14 | সময় ও দূরত্ব
চাকরির প্রস্তুতি – গণিত – লেভেল 3 – পর্ব 3
উন্নত আপেক্ষিক গতিবেগ, শব্দ ও প্রতিধ্বনি, দুর্ঘটনা এবং বৃত্তাকার ট্র্যাকের জটিল সমীকরণ
🔥 বিশেষত্ব
সময় ও দূরত্ব অধ্যায়ের এই সর্বোচ্চ স্তরের সমাপনী পর্বে (Level 3 – পর্ব 3) আপনাকে স্বাগত। এই পর্বে আমরা এমন কিছু জটিল ও বিশ্লেষণধর্মী গাণিতিক সমস্যা সমাধান করব যা সাধারণত বিভিন্ন মেইনস (Mains) স্তরের পরীক্ষায় এসে থাকে। শব্দ ও প্রতিধ্বনি শোনার সময়ের তফাত, মাঝপথে ট্রেনের দুর্ঘটনা জনিত গতি হ্রাস, চলন্ত এস্কেলেটর এবং বৃত্তাকার ট্র্যাকে একাধিক ব্যক্তির বারবার মিলিত হওয়ার উন্নত ট্রিকস এখানে আলোচনা করা হয়েছে।
📑 অ্যাডভান্সড টিপস
- শব্দ ও ট্রেনের অভিমুখ সূত্র: একটি নির্দিষ্ট স্থান থেকে $t_1$ অন্তর বন্দুকের গুলি ছোঁড়া হলো কিন্তু চলন্ত ট্রেনে থাকা ব্যক্তি $t_2$ অন্তর শব্দ শুনতে পেলেন। এক্ষেত্রে সমীকরণ হবে: $\text{ট্রেনের গতিবেগ} \times t_2 = \text{শব্দের গতিবেগ} \times (t_1 – t_2)$।
- দুর্ঘটনা ও গতি হ্রাসের ট্রিক: মাঝপথে দুর্ঘটনার কারণে গতিবেগ $\frac{a}{b}$ অংশ হলে, নির্দিষ্ট দূরত্বের জন্য সময়ের অনুপাত ব্যস্তানুপাতিক ($\frac{b}{a}$) হয়। এই সময়ের পার্থক্যের একককে দূরত্বের পার্থক্যের সাথে তুলনা করে প্রকৃত বেগ মুখে মুখে নির্ণয় করা যায়।
🎯 চ্যালেঞ্জিং প্রশ্নোত্তর (31-45):
31. একটি ট্রেন স্টেশন থেকে রওনা হওয়ার 1 ঘণ্টা পর দুর্ঘটনার কবলে পড়ে এবং সেখানে 30 মিনিট স্থির দাঁড়িয়ে থাকে। এরপর ট্রেনটি তার স্বাভাবিক গতিবেগের $\frac{4}{5}$ অংশ বেগে চলে গন্তব্যস্থলে 2 ঘণ্টা দেরিতে পৌঁছায়। দুর্ঘটনাটি যদি আরও 80 কিমি পরে হতো, তবে ট্রেনটি ঠিক 1 ঘণ্টা দেরিতে পৌঁছাত। ট্রেনটির প্রকৃত গতিবেগ এবং মোট যাত্রাপথের দূরত্ব কত?
- (ক) 15 কিমি/ঘণ্টা, 120 কিমি
- (খ) 20 কিমি/ঘণ্টা, 140 কিমি
- (গ) 25 কিমি/ঘণ্টা, 160 কিমি
- (ঘ) 30 কিমি/ঘণ্টা, 180 কিমি
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা দেখুন
সঠিক উত্তর: (খ) 20 কিমি/ঘণ্টা, 140 কিমি
১ম ক্ষেত্রে গতি হ্রাসের জন্য নিট বিলম্ব = 2 ঘণ্টা – 30 মিনিট = 1.5 ঘণ্টা ($90$ মিনিট)।
২য় ক্ষেত্রে নিট বিলম্ব = 1 ঘণ্টা – 30 মিনিট = 0.5 ঘণ্টা ($30$ মিনিট)।
বিলম্বের পার্থক্য = $90 – 30 = 60$ মিনিট (1 ঘণ্টা)। এই পার্থক্য তৈরি হয় মাঝের $80$ কিমি রাস্তার জন্য।
গতিবেগের অনুপাত $5 : 4 \implies$ সময়ের অনুপাত $4 : 5$। সময়ের তফাত = $1$ অংশ।
শর্তমতে, $1$ অংশ = $60$ মিনিট $\implies$ ওই $80$ কিমি অতিক্রম করতে স্বাভাবিক সময় লাগে = $4 \times 60 = 240$ মিনিট = $4$ ঘণ্টা।
সুতরাং ট্রেনের প্রকৃত গতিবেগ = $\frac{80}{4} = 20$ কিমি/ঘণ্টা।
১ম ক্ষেত্রে দুর্ঘটনার আগে ট্রেনটি চলেছিল 1 ঘণ্টা, অর্থাৎ অতিক্রান্ত দূরত্ব = $20 \times 1 = 20$ কিমি।
১ম ক্ষেত্রে বাকি পথের জন্য বিলম্ব ছিল 90 মিনিট। যেহেতু 1 অংশ = 90 মিনিট, স্বাভাবিক সময় লাগত = $4 \times 90 = 360$ মিনিট = $6$ ঘণ্টা।
বাকি দূরত্ব = $20 \times 6 = 120$ কিমি। মোট দূরত্ব = $20 + 120 = 140$ কিমি।
32. একটি শিকারী কুকুর একটি খরগোশকে তাড়া করে। খরগোশ যে সময়ে 7 বার লাফ দেয়, কুকুরটি সে সময়ে 6 বার লাফ দেয়। কিন্তু কুকুরের 5টি লাফ খরগোশের 6টি লাফের সমান। কুকুর ও খরগোশের গতিবেগের অনুপাত কত?
- (ক) 35 : 36
- (খ) 36 : 35
- (গ) 42 : 30
- (ঘ) 30 : 42
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা দেখুন
সঠিক উত্তর: (খ) 36 : 35
ধরি, কুকুরের ১টি লাফের দৈর্ঘ্য = $d$ এবং খরগোশের ১টি লাফের দৈর্ঘ্য = $h$।
শর্তমতে, $5d = 6h \implies \frac{d}{h} = \frac{6}{5}$।
নির্দিষ্ট সময়ে কুকুর লাফায় 6 বার এবং খরগোশ লাফায় 7 বার।
গতিবেগের অনুপাত = $(6 \times d) : (7 \times h) = 6 \times \left(\frac{6}{5}\right) : 7 \times 1 = \frac{36}{5} : 7 = 36 : 35$।
33. দুটি ট্রেন A এবং B একটি ল্যাম্পপোস্টকে যথাক্রমে 15 সেকেন্ড এবং 25 সেকেন্ডে সম্পূর্ণ অতিক্রম করে। ট্রেন দুটি বিপরীত অভিমুখে চললে একে অপরকে 18 সেকেন্ডে সম্পূর্ণ অতিক্রম করে। ট্রেন দুটির গতিবেগের অনুপাত কত?
- (ক) 3 : 7
- (খ) 5 : 3
- (গ) 7 : 3
- (ঘ) 4 : 5
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা দেখুন
সঠিক উত্তর: (গ) 7 : 3
ধরি, ট্রেন দুটির গতিবেগ যথাক্রমে $v_1$ এবং $v_2$।
ট্রেন দুটির দৈর্ঘ্য যথাক্রমে $L_1 = 15v_1$ এবং $L_2 = 25v_2$।
বিপরীত অভিমুখে একে অপরকে অতিক্রম করার সমীকরণ: $\frac{L_1 + L_2}{v_1 + v_2} = 18$
$\implies 15v_1 + 25v_2 = 18v_1 + 18v_2$
$\implies 7v_2 = 3v_1 \implies \frac{v_1}{v_2} = \frac{7}{3}$। অর্থাৎ গতিবেগের অনুপাত 7 : 3।
34. একটি বিমান খারাপ আবহাওয়ার কারণে নির্ধারিত সময়ের চেয়ে 30 মিনিট দেরিতে রওনা হয়। 1500 কিমি দূরে অবস্থিত গন্তব্যে ঠিক সময়ে পৌঁছাতে বিমানটিকে তার স্বাভাবিক গতিবেগ 250 কিমি/ঘণ্টা বৃদ্ধি করতে হয়। বিমানটির আসল স্বাভাবিক গতিবেগ কত ছিল?
- (ক) 600 কিমি/ঘণ্টা
- (খ) 720 কিমি/ঘণ্টা
- (গ) 750 কিমি/ঘণ্টা
- (ঘ) 800 কিমি/ঘণ্টা
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা দেখুন
সঠিক উত্তর: (গ) 750 কিমি/ঘণ্টা
ধরি, বিমানটির আসল স্বাভাবিক গতিবেগ = $v$ কিমি/ঘণ্টা। 30 মিনিট = $\frac{1}{2}$ ঘণ্টা।
সমীকরণ: $\frac{1500}{v} – \frac{1500}{v + 250} = \frac{1}{2}$
$\implies 1500 \times \left(\frac{250}{v(v + 250)}\right) = \frac{1}{2} \implies v(v + 250) = 750000$।
এখন এমন দুটি সংখ্যা খুঁজতে হবে যাদের পার্থক্য 250 এবং গুণফল 750000। সংখ্যা দুটি হলো 750 এবং 1000 ($750 \times 1000 = 750000$)।
অতএব, আসল স্বাভাবিক গতিবেগ ছিল 750 কিমি/ঘণ্টা।
35. কুয়াশার মধ্যে একটি ট্রেন এক ব্যক্তিকে অতিক্রম করল যিনি 3 কিমি/ঘণ্টা বেগে ট্রেনের একই অভিমুখে হাঁটছিলেন। তিনি ট্রেনটিকে মোট 4 মিনিট দেখতে পান এবং এটি তার দৃষ্টিসীমা থেকে অদৃশ্য হওয়ার আগে 100 মিটার দূরত্ব পর্যন্ত দৃশ্যমান ছিল। ট্রেনের গতিবেগ কত কিমি/ঘণ্টা?
- (ক) 4.5 কিমি/ঘণ্টা
- (খ) 6 কিমি/ঘণ্টা
- (গ) 7.5 কিমি/ঘণ্টা
- (ঘ) 9 কিমি/ঘণ্টা
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা দেখুন
সঠিক উত্তর: (ক) 4.5 কিমি/ঘণ্টা
ব্যক্তিটির সাপেক্ষে ট্রেনের আপেক্ষিক দূরত্ব = 100 মিটার। সময় = 4 মিনিট = 240 সেকেন্ড।
আপেক্ষিক গতিবেগ = $\frac{100}{240} = \frac{5}{12}$ মি/সে।
কিমি/ঘণ্টায় প্রকাশ: $\frac{5}{12} \times \frac{18}{5} = 1.5$ কিমি/ঘণ্টা।
যেহেতু দুজনেই একই অভিমুখে গতিশীল, তাই: $\text{আপেক্ষিক বেগ} = \text{ট্রেনের বেগ} – \text{ব্যক্তির বেগ}$
$\implies 1.5 = \text{ট্রেনের বেগ} – 3 \implies \text{ট্রেনের বেগ} = 1.5 + 3 = 4.5$ কিমি/ঘণ্টা।
36. একটি 1000 মিটার দীর্ঘ রৈখিক দৌড় প্রতিযোগিতায় A, B-কে 100 মিটারে পরাজিত করে এবং B, C-কে 100 মিটারে পরাজিত করে। ওই একই প্রতিযোগিতায় A, C-কে কত মিটারে পরাজিত করবে?
- (ক) 180 মিটার
- (খ) 190 মিটার
- (গ) 200 använda মিটার
- (ঘ) 210 মিটার
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা দেখুন
সঠিক উত্তর: (খ) 190 মিটার
A যখন প্রতিযোগিতার শেষ প্রান্তে (1000 মিটার) পৌঁছায়, B তখন থাকে = $1000 – 100 = 900$ মিটারে।
অনুরূপভাবে, B যখন 1000 মিটার অতিক্রম করে, C তখন অতিক্রম করে = $1000 – 100 = 900$ মিটার।
অর্থাৎ, B ও C-এর দূরত্বের অনুপাত = $\frac{1000}{900} = \frac{10}{9}$।
B যখন 900 মিটারে থাকবে, তখন C থাকবে = $900 \times \frac{9}{10} = 810$ মিটারে।
সুতরাং, A যখন 1000 মিটারে পৌঁছায়, C তখন 810 মিটারে থাকে। A, C-কে পরাজিত করে = $1000 – 810 = 190$ মিটারে।
37. একটি 500 মিটার দীর্ঘ দৌড় প্রতিযোগিতায় A, B-কে 50 মিটার অথবা 10 সেকেন্ডে পরাজিত করে। A-এর সম্পূর্ণ প্রতিযোগিতাটি শেষ করতে কত সেকেন্ড সময় লেগেছিল?
- (ক) 80 সেকেন্ড
- (খ) 85 সেকেন্ড
- (গ) 90 সেকেন্ড
- (ঘ) 95 সেকেন্ড
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা দেখুন
সঠিক উত্তর: (গ) 90 সেকেন্ড
A যখন 500 মিটার শেষ করে, B তখন A-এর থেকে 50 মিটার পিছনে থাকে এবং গন্তব্যে পৌঁছাতে আরও 10 সেকেন্ড সময় নেয়।
এর অর্থ, B ওই অবশিষ্ট 50 মিটার পথ 10 সেকেন্ডে অতিক্রম করে।
B-এর গতিবেগ = $\frac{50}{10} = 5$ মি/সে।
B-এর সম্পূর্ণ 500 মিটার পথ অতিক্রম করতে মোট সময় লাগে = $\frac{500}{5} = 100$ সেকেন্ড।
যেহেতু A, B-কে 10 সেকেন্ডে পরাজিত করে, তাই A-এর প্রয়োজনীয় সময় = $100 – 10 = 90$ সেকেন্ড।
38. একটি নির্দিষ্ট দূরত্ব অতিক্রম করার জন্য একটি নৌকা স্রোতের প্রতিকূলে 30 কিমি এবং অনুকূলে 44 কিমি পথ যেতে মোট 10 ঘণ্টা সময় নেয়। ওই একই নৌকাটি প্রতিকূলে 40 কিমি এবং অনুকূলে 55 কিমি পথ যেতে 13 ঘণ্টা সময় নেয়। স্থির জলে নৌকাটির গতিবেগ কত কিমি/ঘণ্টা?
- (ক) 6 কিমি/ঘণ্টা
- (খ) 8 কিমি/ঘণ্টা
- (গ) 10 কিমি/ঘণ্টা
- (ঘ) 11 কিমি/ঘণ্টা
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা দেখুন
সঠিক উত্তর: (খ) 8 কিমি/ঘণ্টা
ধরি, প্রতিকূলে বেগ = $u$ এবং অনুকূলে বেগ = $d$।
১ম সমীকরণ: $\frac{30}{u} + \frac{44}{d} = 10$
②য় সমীকরণ: $\frac{40}{u} + \frac{55}{d} = 13$
সমীকরণ দুটি সমাধান করলে আমরা পাই, $u = 5$ কিমি/ঘণ্টা এবং $d = 11$ কিমি/ঘণ্টা।
স্থির জলে নৌকার গতিবেগ = $\frac{\text{অনুকূলে বেগ} + \text{প্রতিকূলে বেগ}}{2} = \frac{11 + 5}{2} = 8$ কিমি/ঘণ্টা।
39. ১ম ট্রেনটি স্টেশন A থেকে বিকেল 4:00 টায় রওনা হয়ে বিকেল 5:00 টায় B স্টেশনে পৌঁছায়। ২য় ট্রেনটি বিকেল 4:00 টায় B স্টেশন থেকে রওনা হয়ে বিকেল 5:30 মিনিটে A স্টেশনে পৌঁছায়। ট্রেন দুটি কখন মাঝপথে পরস্পরকে অতিক্রম করবে?
- (ক) বিকেল 4:30 মিনিটে
- (খ) বিকেল 4:36 মিনিটে
- (গ) বিকেল 4:42 মিনিটে
- (ঘ) বিকেল 4:50 মিনিটে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা দেখুন
সঠিক উত্তর: (খ) বিকেল 4:36 মিনিটে
১ম ট্রেনের সময় লাগে 1 ঘণ্টা, ২য় ট্রেনের সময় লাগে 1.5 ঘণ্টা = $\frac{3}{2}$ ঘণ্টা।
ধরি স্টেশন দুটির মধ্যে মোট দূরত্ব (1 এবং 3-এর ল.সা.গু) = $3$ কিমি।
১ম ট্রেনের গতিবেগ = $\frac{3}{1} = 3$ কিমি/ঘণ্টা। ২য় ট্রেনের গতিবেগ = $\frac{3}{3/2} = 2$ কিমি/ঘণ্টা।
যেহেতু তারা একই সময়ে রওনা দিয়েছে, আপেক্ষিক গতিবেগ = $3 + 2 = 5$ কিমি/ঘণ্টা।
মিলিত হওয়ার সময় = $\frac{\text{মোট দূরত্ব}}{\text{আপেক্ষিক বেগ}} = \frac{3}{5}$ ঘণ্টা = $\frac{3}{5} \times 60 = 36$ মিনিট।
অতএব, ট্রেন দুটি বিকেল 4:36 মিনিটে পরস্পরকে অতিক্রম করবে।
40. এক ব্যক্তি একটি চলন্ত এস্কেলেটর (Moving Escalator) দিয়ে হেঁটে 20 সেকেন্ডে উপরে উঠে যান। তিনি যদি নিজের হাঁটার গতিবেগ দ্বিগুণ করে দেন, তবে তার উপরে উঠতে 12 সেকেন্ড সময় লাগে। যদি তিনি স্থির হয়ে দাঁড়িয়ে থাকেন, তবে চলন্ত এস্কেলেটরটি তাকে কত সেকেন্ডে উপরে নিয়ে যাবে?
- (ক) 40 সেকেন্ড
- (খ) 50 সেকেন্ড
- (গ) 60 সেকেন্ড
- (ঘ) 80 সেকেন্ড
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা দেখুন
সঠিক উত্তর: (গ) 60 সেকেন্ড
ধরি, এস্কেলেটরের গতিবেগ = $E$ এবং ব্যক্তির স্বাভাবিক গতিবেগ = $M$। মোট দূরত্ব (ধাপ সংখ্যা) = $D$।
১ম শর্ত: $D = 20 \times (M + E)$
২য় শর্ত: $D = 12 \times (2M + E)$
উভয় সমীকরণ তুলনা করে পাই: $20M + 20E = 24M + 12E \implies 8E = 4M \implies M = 2E$।
দূরত্ব $D = 20 \times (2E + E) = 60E$।
ব্যক্তি যখন স্থির দাঁড়িয়ে থাকবেন, মোট গতিবেগ হবে শুধুমাত্র এস্কেলেটরের গতিবেগ ($E$)।
প্রয়োজনীয় সময় = $\frac{D}{E} = \frac{60E}{E} = 60$ সেকেন্ড।
41. দুজন বন্ধু A এবং B একটি 300 মিটার দীর্ঘ বৃত্তাকার ট্র্যাকে একই বিন্দু থেকে বিপরীত অভিমুখে যথাক্রমে 6 মি/সে এবং 3 mi/সে গতিবেগে দৌড়াতে শুরু করেন। ট্র্যাকের মোট কতগুলি নির্দিষ্ট বিন্দুতে তারা পরস্পরকে অতিক্রম করবে?
- (ক) 2 টি
- (খ) 3 টি
- (গ) 4 টি
- (ঘ) 5 টি
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা দেখুন
সঠিক উত্তর: (খ) 3 টি
লজিক: বৃত্তাকার ট্র্যাকে দুটি বস্তু বিপরীত অভিমুখে চললে তাদের গতিবেগের অনুপাতের লঘিষ্ঠ রূপের যোগফলের সমান সংখ্যক ভিন্ন বিন্দুতে তারা মিলিত হয়।
গতিবেগের অনুপাত = $6 : 3 = 2 : 1$ (লঘিষ্ঠ রূপ)।
নির্দিষ্ট মিলন বিন্দুর সংখ্যা = $2 + 1 = 3$ টি।
42. এক ব্যক্তি তার মোট যাত্রাপথের $\frac{1}{3}$ অংশ 20 কিমি/ঘণ্টা বেগে, $\frac{1}{4}$ অংশ 30 কিমি/ঘণ্টা বেগে এবং অবশিষ্ট অংশ 50 কিমি/ঘণ্টা বেগে অতিক্রম করেন। সমগ্র যাত্রাপথে তার গড় গতিবেগ কত ছিল?
- (ক) 30 কিমি/ঘণ্টা
- (খ) 33.33 কিমি/ঘণ্টা
- (গ) 35 কিমি/ঘণ্টা
- (ঘ) 37.5 কিমি/ঘণ্টা
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা দেখুন
সঠিক উত্তর: (ক) 30 কিমি/ঘণ্টা
হরগুলির (3 এবং 4) ল.সা.গু = 12, ধরি মোট যাত্রাপথ = $120$ কিমি।
১ম অংশ = $120 \times \frac{1}{3} = 40$ কিমি, সময় লাগে = $\frac{40}{20} = 2$ ঘণ্টা।
২য় অংশ = $120 \times \frac{1}{4} = 30$ কিমি, সময় লাগে = $\frac{30}{30} = 1$ ঘণ্টা।
অবশিষ্ট অংশ = $120 – (40 + 30) = 50$ কিমি, সময় লাগে = $\frac{50}{50} = 1$ ঘণ্টা।
মোট সময় = $2 + 1 + 1 = 4$ ঘণ্টা।
গড় গতিবেগ = $\frac{\text{মোট দূরত্ব}}{\text{মোট সময়}} = \frac{120}{4} = 30$ কিমি/ঘণ্টা।
43. 72 কিমি/ঘণ্টা বেগে চলমান একটি ট্রেন বিপরীত দিক থেকে 7.2 কিমি/ঘণ্টা বেগে হেঁটে আসা এক ব্যক্তিকে 10 সেকেন্ডে এবং একটি প্ল্যাটফর্মকে 30 সেকেন্ডে সম্পূর্ণ অতিক্রম করে। প্ল্যাটফর্মটির দৈর্ঘ্য কত মিটার?
- (ক) 300 মিটার
- (খ) 350 মিটার
- (গ) 380 মিটার
- (ঘ) 400 মিটার
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা দেখুন
সঠিক উত্তর: (গ) 380 luxury মিটার
ট্রেনের গতিবেগ = $72 \times \frac{5}{18} = 20$ মি/সে। ব্যক্তির গতিবেগ = $7.2 \times \frac{5}{18} = 2$ মি/সে।
বিপরীত অভিমুখে আপেক্ষিক গতিবেগ = $20 + 2 = 22$ মি/সে।
ব্যক্তিকে অতিক্রম করার অর্থ ট্রেনের নিজের দৈর্ঘ্য পার হওয়া $\implies$ দৈর্ঘ্য = $22 \times 10 = 220$ মিটার।
প্ল্যাটফর্ম অতিক্রমের মোট দূরত্ব (ট্রেন + প্ল্যাটফর্ম) = $\text{ট্রেনের গতিবেগ} \times \text{সময়} = 20 \times 30 = 600$ মিটার।
প্ল্যাটফর্মের দৈর্ঘ্য = $600 – 220 = 380$ মিটার।
44. একটি ফায়ারিং স্কোয়াড থেকে 13 মিনিট অন্তর দুটি শব্দ করা হলো। একটি চলন্ত ট্রেনের যাত্রী ১ম শব্দের 12 মিনিট পর ২য় শব্দ শুনতে পেলেন। শব্দের গতিবেগ 330 মি/সে হলে ট্রেনের গতিবেগ কত কিমি/ঘণ্টা?
- (ক) 88 কিমি/ঘণ্টা
- (খ) 90 কিমি/ঘণ্টা
- (গ) 99 কিমি/ঘণ্টা
- (ঘ) 110 কিমি/ঘণ্টা
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা দেখুন
সঠিক উত্তর: (গ) 99 কিমি/ঘণ্টা
লজিক: ট্রেনটি 12 মিনিটে যে দূরত্ব যায়, শব্দ তরঙ্গ সেই দূরত্ব $13 – 12 = 1$ মিনিটে পার করত।
ধরি, ট্রেনের গতিবেগ = $V_t$।
সমীকরণ: $V_t \times (12 \times 60) = 330 \times (1 \times 60) \implies V_t \times 12 = 330 \implies V_t = \frac{330}{12} = 27.5$ মি/সে।
কিমি/ঘণ্টায় রূপান্তর: $27.5 \times \frac{18}{5} = 5.5 \times 18 = 99$ কিমি/ঘণ্টা।
45. এক ব্যক্তি মোট 80 কিমি দূরত্ব 7 ঘণ্টায় অতিক্রম করেন। তিনি যাত্রাপথের আংশিক পথ 8 কিমি/ঘণ্টা বেগে হেঁটে এবং অবশিষ্ট পথ 16 কিমি/ঘণ্টা বেগে সাইকেলে অতিক্রম করেন। তিনি হেঁটে মোট কত কিলোমিটার পথ অতিক্রম করেছিলেন?
- (ক) 32 কিমি
- (খ) 36 কিমি
- (গ) 40 কিমি
- (ঘ) 48 কিমি
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা দেখুন
সঠিক উত্তর: (ক) 32 কিমি
ধরি, তিনি হেঁটেছিলেন = $x$ কিমি। অতএব সাইকেলে যান = $(80 – x)$ কিমি।
সমীকরণ: $\frac{x}{8} + \frac{80 – x}{16} = 7$
$\implies \frac{2x + 80 – x}{16} = 7 \implies x + 80 = 112 \implies x = 112 – 80 = 32$ কিমি।