HOME ভেক্টর যোগের লম্বতা যাচাই
MLNOPQRABC
$\vec{C}$ ভেক্টরটি $\vec{A}$ ও $\vec{B}$ ভেক্টরের উপর লম্ব। $\vec{A} = -\hat{i} - 3\hat{j} + 2\hat{k}$ এবং $\vec{B} = 2\hat{i} - 2\hat{j} - 2\hat{k}$।
Comilla • 2024
ক) সীমাবদ্ধ ভেক্টর কাকে বলে?
খ) বল ও সরণ ভেক্টর রাশি হলেও কাজ স্কেলার রাশি কেন? ব্যাখ্যা কর।
গ) ভেক্টর $\vec{C}$ বরাবর একক ভেক্টর নির্ণয় কর।
ঘ) উদ্দীপক অনুযায়ী গাণিতিকভাবে যাচাই কর যে, $\vec{P} + \vec{Q} = \vec{R}$।

সমাধান (Solution)

(ক) সীমাবদ্ধ ভেক্টর কাকে বলে?
যে ভেক্টরের পাদবিন্দু নির্দিষ্ট থাকে, তাকে সীমাবদ্ধ ভেক্টর বলে। অর্থাৎ, এই ভেক্টরের শুরু বা উৎস বিন্দুটি নিজের ইচ্ছামতো পরিবর্তন করা যায় না।

(খ) বল ও সরণ ভেক্টর রাশি হলেও কাজ স্কেলার রাশি কেন? ব্যাখ্যা কর।
আমরা জানি, কাজ হলো বল ($\vec{F}$) এবং সরণ ($\vec{s}$) ভেক্টরের ডট গুণফল বা স্কেলার গুণফলের সমান ($W = \vec{F} \cdot \vec{s} = Fs \cos \theta$)। ভেক্টর বীজগণিতের নিয়ম অনুযায়ী, দুটি ভেক্টর রাশির স্কেলার গুণফলের ফলাফল সর্বদা একটি স্কেলার রাশি হয়, যার কেবল মান থাকে কিন্তু কোনো দিক থাকে না। এই কারণেই বল ও সরণ ভেক্টর হওয়া সত্ত্বেও কাজ একটি স্কেলার রাশি।

(গ) ভেক্টর $\vec{C}$ বরাবর একক ভেক্টর নির্ণয় কর।
দেওয়া আছে, $\vec{A} = -\hat{i} - 3\hat{j} + 2\hat{k}$ এবং $\vec{B} = 2\hat{i} - 2\hat{j} - 2\hat{k}$।
যেহেতু $\vec{C}$ ভেক্টরটি $\vec{A}$ ও $\vec{B}$ উভয়ের ওপর লম্ব, তাই $\vec{C} = \vec{A} \times \vec{B}$।

$\vec{A} \times \vec{B} = \begin{vmatrix} \hat{i} & \hat{j} & \hat{k} \\ -1 & -3 & 2 \\ 2 & -2 & -2 \end{vmatrix}$
$= \hat{i}(6 - (-4)) - \hat{j}(2 - 4) + \hat{k}(2 - (-6))$
$= 10\hat{i} + 2\hat{j} + 8\hat{k}$

$\vec{C}$ এর মান, $|\vec{C}| = \sqrt{10^2 + 2^2 + 8^2} = \sqrt{100 + 4 + 64} = \sqrt{168} = 2\sqrt{42}$
$\therefore \vec{C}$ বরাবর একক ভেক্টর, $\hat{\eta} = \pm \frac{\vec{A} \times \vec{B}}{|\vec{A} \times \vec{B}|}$
$\hat{\eta} = \pm \frac{10\hat{i} + 2\hat{j} + 8\hat{k}}{2\sqrt{42}} = \pm \frac{5\hat{i} + \hat{j} + 4\hat{k}}{\sqrt{42}}$

(ঘ) উদ্দীপক অনুযায়ী গাণিতিকভাবে যাচাই কর যে, $\vec{P} + \vec{Q} = \vec{R}$।
উদ্দীপকের MNL ত্রিভুজে O বিন্দু থেকে শীর্ষবিন্দুসমূহের অবস্থান ভেক্টর যথাক্রমে $\vec{OM} = \vec{R}$, $\vec{ON} = \vec{P}$ এবং $\vec{OL} = \vec{Q}$।

ভেক্টর সংযোগের ত্রিভুজ সূত্রানুযায়ী যেকোনো দুই বাহুর ভেক্টর সমষ্টি তৃতীয় বাহুর সমান হয় যদি তারা একই ক্রমে থাকে। কিন্তু এখানে $\vec{P}, \vec{Q}, \vec{R}$ হলো মূলবিন্দু O থেকে তিনটি ভিন্ন শীর্ষের দিকে নির্দেশিত অবস্থান ভেক্টর।
$\vec{MN} = \vec{ON} - \vec{OM} = \vec{P} - \vec{R}$
$\vec{NL} = \vec{OL} - \vec{ON} = \vec{Q} - \vec{P}$
$\vec{LM} = \vec{OM} - \vec{OL} = \vec{R} - \vec{Q}$

গাণিতিক বিশ্লেষণ: ভেক্টর যোগের সাধারণ নিয়ম অনুযায়ী, $\vec{P} + \vec{Q} = \vec{R}$ তখনই সম্ভব যদি $\vec{P}$ এবং $\vec{Q}$ ভেক্টরদ্বয় একই ক্রমে থেকে লব্ধি হিসেবে $\vec{R}$ উৎপন্ন করে। কিন্তু চিত্রানুসারে তারা সবাই বহির্মুখী অবস্থান ভেক্টর। সুতরাং জ্যামিতিকভাবে $\vec{P} + \vec{Q} = \vec{R}$ হওয়া সম্ভব নয় যদি না $N$ ও $L$ বিন্দুর সংযোগকারী ভেক্টরটি বিশেষ কোনো শর্ত পূরণ করে। সাধারণত ত্রিভুজ সূত্রের সঠিক রূপ হলো $\vec{OM} + \vec{MN} = \vec{ON}$।