DUET Admission 2027 Model Exam 033 - সিভিল ইঞ্জিনিয়ারিং (CE)
Civil Engineering · আসন সংখ্যা: 120
১ম পত্র: নন-টেকনিক্যাল (পদার্থবিজ্ঞান, রসায়ন, গণিত ও ইংরেজি)
পদার্থবিজ্ঞান (৪০) · রসায়ন (৪০) · গণিত (৪০) · ইংরেজি (৩০)বিভাগ-ক: বহু নির্বাচনি প্রশ্ন (MCQ)
৪০টি প্রশ্ন × ১.৫ নম্বর = ৬০ নম্বর (নেগেটিভ মার্ক ০.২৫)A·B-এর formula কোনটি?
দুটি perpendicular vector-এর dot product কত?
দুটি parallel একই-direction vector-এর dot product কত?
দুটি opposite vector-এর dot product কী?
k̂·k̂-এর মান কত?
ĵ·k̂-এর মান কত?
Dot product-এর commutative property কোনটি?
Dot product distributive কি?
একটি vector-এর নিজের সঙ্গে dot product কী?
A·A=25 হলে |A| কত?
\(\text{ClF₃}\) অণুর কেন্দ্রীয় পরমাণুতে নিঃসঙ্গ মুক্তজোড় (Lone Pair) ইলেকট্রন সংখ্যা কত?
পর্যায় সারণিতে I মৌলটি কোন গ্রুপে অবস্থিত?
পর্যায় সারণিতে Cu মৌলটি কোন গ্রুপে অবস্থিত?
\(N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g) + 92 kJ\) বিক্রিয়াটির জন্য \(K_p\) ও \(K_c\) এর সঠিক সম্পর্ক কোনটি?
\(2SO₂(g) + O₂(g) ⇌ 2SO₃(g) + 198 kJ\) বিক্রিয়াটির জন্য \(K_p\) ও \(K_c\) এর সঠিক সম্পর্ক কোনটি?
প্রমাণ অবস্থায় বিশুদ্ধ মৌলিক পদার্থের গঠন এনথালপি (ΔH°f) এর মান কত ধরা হয়?
\(\text{NH₃}\) অণুর কেন্দ্রীয় পরমাণুতে মোট বন্ধনজোড় (Bond Pair) ইলেকট্রন কতটি?
VSEPR তত্ত্বানুসারে \(\text{BF₃}\) অণুর জ্যামিতিক আকৃতি কোনটি?
\(\text{BeCl₂}\) অণুর কেন্দ্রীয় পরমাণুতে মোট বন্ধনজোড় (Bond Pair) ইলেকট্রন কতটি?
C এর প্রথম আয়নীকরণ শক্তির প্রবণতা কোনটি?
y = x³ - 3x² + 2 বক্ররেখার কোন বিন্দুতে স্পর্শক x-অক্ষের সমান্তরাল?
+ 4i এর imaginary part কত?
complex number-এর multiplicative identity কোনটি?
z = (1 + i)/(1 - i) হলে |z| কত?
z = -1 - i এর polar form কোনটি?
i এর square root কোনটি?
x² + 1 = 0 সমীকরণের solution কোনটি?
z = 2(cos 30° + i sin 30°) হলে z³ = কত?
C3 = 8C5 — এই সূত্রটি কী নামে পরিচিত?
x² - 2x + 1 = 0 সমীকরণের শূন্যদ্বয়ের যোগফল কত?
Complete the sentence using the correct conditional structure:
'Had the structural engineer #1 noticed the microcrack earlier, the foundation ___ from shifting.'
Fill in the blank with the appropriate preposition:
'He discovered that he was highly allergic ___ penicillin.'
Fill in the blank with the appropriate preposition:
'The digital sensor is precisely attuned ___ ultrasonic frequencies.'
Fill in the blank with the appropriate preposition:
'The mother clasped the rescued child ___ her breast.'
Fill in the blank with the appropriate preposition:
'The empirical findings were entirely contrary ___ established theoretical expectations.'
Fill in the blank with the appropriate preposition:
'Committing plagiarism is an unmitigated disgrace ___ the engineering profession.'
Fill in the blank with the appropriate preposition:
'Poor lubrication can hinder the machine ___ operating at peak thermodynamic efficiency.'
Fill in the blank with the appropriate preposition:
'The apprentice was found negligent ___ calibrating the pressure relief valves.'
She ___ for two hours before the guests arrived.
My father ___ help every afternoon.
বিভাগ-খ: সংক্ষিপ্ত ও বর্ণনামূলক লিখিত প্রশ্ন (Written/CQ)
১৮টি প্রশ্ন × ৫ নম্বর = ৯০ নম্বর\(1000\,\text{kg}\) ভরের একটি গাড়ি \(20\,\text{m/s}\) বেগে চলছিল। ব্রেক প্রয়োগ করে \(5\,\text{s}\)-এর মধ্যে গাড়িটিকে স্থির করা হলো।
(ক) গাড়ির ত্বরণ (মন্দন) এবং ব্রেকজনিত বল নির্ণয় করো।
(খ) ব্রেক করার পর গাড়িটি থামার পূর্বে কত দূরত্ব অতিক্রম করবে? [মান: ৫]
গণনা:
- \(m = 1000\,\text{kg}, u = 20\,\text{m/s}, v = 0, t = 5\,\text{s}\)
(ক) মন্দন: \[a = \frac{v - u}{t} = \frac{0 - 20}{5} = -4\,\text{m/s}^2 \implies \text{মন্দন} = \mathbf{4\,\text{m/s}^2}\]
ব্রেকজনিত বল: \[F = m \cdot a = 1000 \times (-4) = -4000\,\text{N} \implies \mathbf{4\,\text{kN}\text{ (গতির বিপরীতে)}}\]
(খ) অতিক্রান্ত দূরত্ব: \[s = u t + \frac{1}{2} a t^2 = 20 \times 5 + \frac{1}{2}(-4)(5)^2 = 100 - 50 = \mathbf{50\,\text{m}}\]
একটি সরল ছন্দিত স্পন্দনশীল (SHM) কণার সরণের সমীকরণ \(x = 5 \sin(10 t + \pi/4)\) মিটার হলে:
(ক) কণাটির বিস্তার (Amplitude), কৌণিক কম্পাঙ্ক এবং পর্যায়কাল নির্ণয় করো।
(খ) কণাটির সর্বোচ্চ বেগ (\(v_{max}\)) এবং সর্বোচ্চ ত্বরণ (\(a_{max}\)) কত? [মান: ৫]
আদর্শ সমীকরণের সাথে তুলনা (\(x = A \sin(\omega t + \delta)\)):
(ক) বিস্তার: \(\mathbf{A = 5\,\text{m}}\)
কৌণিক কম্পাঙ্ক: \(\mathbf{\omega = 10\,\text{rad/s}}\)
পর্যায়কাল: \[T = \frac{2\pi}{\omega} = \frac{2\pi}{10} = \frac{\pi}{5} \approx \mathbf{0.628\,\text{s}}\]
(খ) সর্বোচ্চ বেগ: \[v_{max} = \omega A = 10 \times 5 = \mathbf{50\,\text{m/s}}\]
সর্বোচ্চ ত্বরণ: \[a_{max} = \omega^2 A = (10)^2 \times 5 = 100 \times 5 = \mathbf{500\,\text{m/s}^2}\]
কার্শফের তড়িৎ প্রবাহ সূত্র (KCL) এবং ভোল্টেজ সূত্র (KVL) বিবৃত করো। KCL কোন সংরক্ষণশীল নীতির উপর প্রতিষ্ঠিত? [মান: ৫]
১. কার্শফের তড়িৎ প্রবাহ সূত্র (KCL): তড়িৎ বর্তনীর যেকোনো সংযোগ বিন্দুতে (Junction) মিলিত কারেন্টসমূহের বীজগাণিতিক যোগফল শূন্য (\(\sum I = 0\))। অর্থাৎ সংযোগে প্রবিষ্ট মোট কারেন্ট = নির্গত মোট কারেন্ট। এটি চার্জের সংরক্ষণশীলতা নীতির উপর প্রতিষ্ঠিত।
২. কার্শফের ভোল্টেজ সূত্র (KVL): কোনো বদ্ধ লুপ বা বর্তনীতে সকল উপাদান ও রোধের দুই প্রান্তের ভোল্টেজ ড্রপ এবং মোট তড়িৎচালক শক্তির বীজগাণিতিক যোগফল শূন্য (\(\sum V = 0\))। এটি শক্তির সংরক্ষণশীলতা নীতির উপর প্রতিষ্ঠিত।
NAND গেটকে কেন সার্বজনীন গেট (Universal Gate) বলা হয়? শুধুমাত্র 2-ইনপুট NAND গেট ব্যবহার করে OR গেট বাস্তবায়ন করে লজিক ডায়াগ্রাম ও সত্যক সারণি দেখাও। [মান: ৫]
সার্বজনীন গেট: কারণ NAND গেটের সাহায্যে যেকোনো মৌলিক গেট (AND, OR, NOT) এবং যেকোনো জটিল ডিজিটাল সার্কিট অন্য কোনো গেটের সাহায্য ছাড়াই তৈরি করা যায়।
NAND দ্বারা OR গেট বাস্তবায়ন:
বুলিয়ান সমীকরণ: \(A + B = \overline{\overline{A + B}} = \overline{\overline{A} \cdot \overline{B}}\) (ডি মরগ্যানের সূত্র)।
ধাপ ১: ইনপুট \(A\) কে একটি NAND গেটের উভয় পিনে দিয়ে পাওয়া যায় \(\overline{A}\)।
ধাপ ২: ইনপুট \(B\) কে অপর NAND গেটে দিয়ে পাওয়া যায় \(\overline{B}\)।
ধাপ ৩: \(\overline{A}\) ও \(\overline{B}\) কে ৩য় NAND গেটে দিলে আউটপুট: \[Y = \overline{\overline{A} \cdot \overline{B}} = A + B\]
অতএব মোট ৩টি NAND গেট প্রয়োজন।
একটি 2 m দীর্ঘ ও 1 mm ব্যাসার্ধের ইস্পাতের তারের নিচে 10 kg ভর চাপালে দৈর্ঘ্য 0.6 mm বৃদ্ধি পায়। তারের উপাদানের ইয়ং-এর গুণাঙ্ক এবং একক আয়তনে সঞ্চিত স্থিতিস্থাপক বিভব শক্তি গণনা করো। (g = 9.8 m/s²)
প্রদত্ত: আদি দৈর্ঘ্য \(L = 2 ext{ m}\), ব্যাসার্ধ \(r = 10^{-3} ext{ m}\), ভর \(m = 10 ext{ kg}\), বৃদ্ধি \(l = 0.6 imes 10^{-3} ext{ m}\)।
প্রস্থচ্ছেদের ক্ষেত্রফল \(A = \pi r^2 = \pi (10^{-3})^2 = 3.1416 imes 10^{-6} ext{ m}^2\)।
বল \(F = mg = 10 imes 9.8 = 98 ext{ N}\)।
ইয়ং-এর গুণাঙ্ক: \[Y = rac{F L}{A l} = rac{98 imes 2}{(3.1416 imes 10^{-6}) imes (0.6 imes 10^{-3})} = rac{196}{1.885 imes 10^{-9}} pprox 1.04 imes 10^{11} ext{ N/m}^2\]
একক আয়তনে সঞ্চিত শক্তি: \[u = rac{1}{2} imes ext{Stress} imes ext{Strain} = rac{1}{2} imes rac{F}{A} imes rac{l}{L} = rac{1}{2} imes rac{98}{3.1416 imes 10^{-6}} imes rac{0.6 imes 10^{-3}}{2} pprox 4679.1 ext{ J/m}^3\]
হুকের সূত্র ও স্থিতিস্থাপক শক্তির সমাকলিত রূপ ও একক আয়তনে শক্তির সমীকরণ।
°C তাপমাত্রায় নিম্নলিখিত গ্যালভানিক কোষটির তড়িৎচালক বল (EMF) নির্ণয় করো:
\(\text{Zn(s)} \mid \text{Zn}^{2+}(0.02\text{ M}) \parallel \text{Cu}^{2+}(0.5\text{ M}) \mid \text{Cu(s)}\)
(দেওয়া আছে: \(E^\circ_{\text{Zn}^{2+}/\text{Zn}} = -0.76\text{ V}\), \(E^\circ_{\text{Cu}^{2+}/\text{Cu}} = +0.34\text{ V}\))
কোষ বিক্রিয়া: \(\text{Zn(s)} + \text{Cu}^{2+}\text{(aq)} \longrightarrow \text{Zn}^{2+}\text{(aq)} + \text{Cu(s)}\) (ইলেকট্রন সংখ্যা \(n = 2\))।
প্রমাণ তড়িৎচালক বল: \[E^\circ_{\text{cell}} = E^\circ_{\text{cathode}} - E^\circ_{\text{anode}} = 0.34 - (-0.76) = 1.10\text{ V}\]
নার্নস্ট সমীকরণ (Nernst Equation) প্রয়োগ করে:
\[E_{\text{cell}} = E^\circ_{\text{cell}} - \frac{0.0591}{n} \log_{10} \left( \frac{[\text{Zn}^{2+}]}{[\text{Cu}^{2+}]} \right)\]
\[E_{\text{cell}} = 1.10 - \frac{0.0591}{2} \log_{10}\left(\frac{0.02}{0.5}\right) = 1.10 - 0.02955 \times \log_{10}(0.04)\]
\[\log_{10}(0.04) = -1.3979 \implies E_{\text{cell}} = 1.10 - 0.02955(-1.3979) = 1.10 + 0.0413 = 1.141\text{ V}\]
তড়িৎ রাসায়নিক কোষে নার্নস্ট সমীকরণ ও কোষ বিভব গণনা।
\(\text{pH}\) এবং \(\text{pOH}\)-এর সংজ্ঞা দাও এবং দেখাও যে \(\text{pH} + \text{pOH} = 14\)। \(0.005\,\text{M}\) ঘনমাত্রার সালফিউরিক এসিড (\(\text{H}_2\text{SO}_4\)) দ্রবণের \(\text{pH}\) কত? [মান: ৫]
সংজ্ঞা: কোনো দ্রবণে বিদ্যমান হাইড্রোজেন আয়ন ঘনমাত্রার ঋণাত্মক লগারিদমকে \(\text{pH}\) বলে: \(\text{pH} = -\log_{10}[\text{H}^+]\)।
পানির আয়নিক গুণফল: \([\text{H}^+][\text{OH}^-] = K_w = 10^{-14}\)।
উভয়পাশে \(-\log\) নিলে: \[-\log[\text{H}^+] - \log[\text{OH}^-] = -\log(10^{-14}) \implies \mathbf{\text{pH} + \text{pOH} = 14}\]
\(\text{H}_2\text{SO}_4\) দ্রবণের \(\text{pH}\) গণনা:
\(\text{H}_2\text{SO}_4\) একটি তীব্র দ্বি-ক্ষারকীয় এসিড: \(\text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow 2\text{H}^+ + \text{SO}_4^{2-}\)
\[[\text{H}^+] = 2 \times [\text{H}_2\text{SO}_4] = 2 \times 0.005 = 0.01\,\text{M} = 10^{-2}\,\text{M}\]
\[\text{pH} = -\log_{10}(10^{-2}) = -(-2) = \mathbf{2.0}\]
হেসের তাপ সমষ্টিকরণ সূত্রটি (Hess's Law) বিবৃত করো। কার্বনের দহন তাপ \(\Delta H = -393.5\,\text{kJ/mol}\) এবং কার্বন মনোক্সাইডের দহন তাপ \(\Delta H = -283.0\,\text{kJ/mol}\) হলে \(\text{C}(s) + \frac{1}{2}\text{O}_2(g) \rightarrow \text{CO}(g)\) বিক্রিয়ার গঠন তাপ নির্ণয় করো। [মান: ৫]
হেসের সূত্র: কোনো রাসায়নিক পরিবর্তন এক ধাপে বা একাধিক ধারাবাহিক ধাপে সংঘটিত হোক না কেন, প্রাথমিক ও চূড়ান্ত অবস্থা এক থাকলে বিক্রিয়ার মোট এনথালপির পরিবর্তন (\(\Delta H\)) সর্বদা একই থাকে।
বিক্রিয়াসমূহ:
(১) \(\text{C}(s) + \text{O}_2(g) \rightarrow \text{CO}_2(g), \quad \Delta H_1 = -393.5\,\text{kJ}\)
(২) \(\text{CO}(g) + \frac{1}{2}\text{O}_2(g) \rightarrow \text{CO}_2(g), \quad \Delta H_2 = -283.0\,\text{kJ}\)
সমীকরণ (১) হতে সমীকরণ (২) বিয়োগ করে পাই:
\[\text{C}(s) + \frac{1}{2}\text{O}_2(g) \longrightarrow \text{CO}(g)\]
\[\Delta H = \Delta H_1 - \Delta H_2 = -393.5 - (-283.0) = -393.5 + 283.0 = \mathbf{-110.5\,\text{kJ/mol}}\]
°C তাপমাত্রায় 0.1 M অ্যাসিটিক অ্যাসিড (\(\text{CH}_3\text{COOH}\)) এবং 0.2 M সোডিয়াম অ্যাসিটেট (\(\text{CH}_3\text{COONa}\)) মিশ্রিত করে প্রস্তুতকৃত একটি বাফার দ্রবণের pH নির্ণয় করো। (অ্যাসিটিক অ্যাসিডের \(K_a = 1.8 \times 10^{-5}\))
প্রদত্ত: অ্যাসিডের ঘনমাত্রা \([\text{Acid}] = 0.1\text{ M}\), লবণের ঘনমাত্রা \([\text{Salt}] = 0.2\text{ M}\), \(K_a = 1.8 \times 10^{-5}\)।
হেন্ডারসন-হ্যাসেলবাখ সমীকরণ প্রয়োগ করে:
\[\text{pH} = \text{pK}_a + \log_{10} \left( \frac{[\text{Salt}]}{[\text{Acid}]} \right)\]
\[\text{pK}_a = -\log_{10}(1.8 \times 10^{-5}) = 4.745\]
\[\text{pH} = 4.745 + \log_{10}\left(\frac{0.2}{0.1}\right) = 4.745 + \log_{10}(2) = 4.745 + 0.301 = 5.05\]
বাফার দ্রবণের ক্রিয়া কৌশল ও হেন্ডারসন-হ্যাসেলবাখ সমীকরণের সঠিক প্রয়োগ।
বেনজালডিহাইডের ক্যানিজারো বিক্রিয়াটির (Cannizzaro Reaction) সম্পূর্ণ রাসায়নিক সমীকরণ এবং মেকানিজম বা কৌশলের মূল ধাপগুলো লিখ।
সংজ্ঞা: আলফা-হাইড্রোজেনহীন অ্যালডিহাইড তীব্র ক্ষারের (৫০% NaOH) উপস্থিতিতে স্বতঃ জারণ-বিজারণের মাধ্যমে অ্যালকোহল ও কার্বক্সিলিক অ্যাসিডের লবণে পরিণত হয়।
রাসায়নিক সমীকরণ:
\[2\text{C}_6\text{H}_5\text{CHO} + \text{NaOH} \xrightarrow{50\% \text{ NaOH}} \text{C}_6\text{H}_5\text{CH}_2\text{OH} + \text{C}_6\text{H}_5\text{COONa}\]
(বেনজাইল অ্যালকোহল এবং সোডিয়াম বেনজয়েট)
কৌশলের মূল ধাপ:
ধাপ ১: হাইড্রক্সাইড আয়ন (\(\text{OH}^-\)) অ্যালডিহাইডের কার্বনাইল কার্বনে নিউক্লিওফিলিক আক্রমণ করে টেট্রাহেড্রাল অ্যানায়ন তৈরি করে।
ধাপ ২: অ্যানায়ন হতে হাইড্রাইড আয়ন (\(\text{H}^-\)) অপর একটি বেনজালডিহাইড অণুতে স্থানান্তরিত হয় (হার নির্ধারণী ধাপ)।
ধাপ ৩: প্রোটন বিনিময়ের মাধ্যমে বেনজাইল অ্যালকোহল ও বেনজয়েট অ্যানায়ন উৎপন্ন হয়।
ক্যানিজারো বিক্রিয়ায় হাইড্রাইড শিফট মেকানিজম ও স্বতঃ জারণ-বিজারণের স্পষ্ট সমীকরণ।
\(y = 2x^3 - 9x^2 + 12x + 5\) বক্ররেখার চরম মান (Maximum and Minimum values) নির্ণয় করো। কোন বিন্দুতে সর্বোচ্চ এবং কোন বিন্দুতে সর্বনিম্ন মান পাওয়া যাবে? [মান: ৫]
১ম ডেরিভেটিভ: \[ rac{dy}{dx} = 6x^2 - 18x + 12\]
চরম মানের জন্য \(\frac{dy}{dx} = 0\):
\[6(x^2 - 3x + 2) = 0 \implies (x - 1)(x - 2) = 0 \implies x = 1, \, 2\]
২য় ডেরিভেটিভ: \[ rac{d^2y}{dx^2} = 12x - 18\]
- \(x = 1\)-এ: \(\frac{d^2y}{dx^2} = 12(1) - 18 = -6 < 0 \rightarrow\) সর্বোচ্চ মান বিদ্যমান।
সর্বোচ্চ মান: \(y_{max} = 2(1)^3 - 9(1)^2 + 12(1) + 5 = 2 - 9 + 12 + 5 = \mathbf{10}\)
- \(x = 2\)-এ: \(\frac{d^2y}{dx^2} = 12(2) - 18 = +6 > 0 \rightarrow\) সর্বনিম্ন মান বিদ্যমান।
সর্বনিম্ন মান: \(y_{min} = 2(8) - 9(4) + 12(2) + 5 = 16 - 36 + 24 + 5 = \mathbf{9}\)
\(f(x) = 2x^3 - 9x^2 + 12x + 5\) ফাংশনটির গুরুমান (Maximum) এবং লঘুমান (Minimum) নির্ণয় করো। [মান: ৫]
সমাধান:
১ম অন্তরজ: \(f'(x) = 6x^2 - 18x + 12 = 6(x^2 - 3x + 2) = 6(x - 1)(x - 2)\)।
চরম মানের শর্তে \(f'(x) = 0 \implies x = 1, 2\)।
২য় অন্তরজ: \(f''(x) = 12x - 18\)।
- \(x = 1\) বিন্দুতে: \(f''(1) = 12(1) - 18 = -6 < 0 \implies\) গুরুমান বিদ্যমান।
গুরুমান: \(f(1) = 2(1)^3 - 9(1)^2 + 12(1) + 5 = 2 - 9 + 12 + 5 = \mathbf{10}\)।
- \(x = 2\) বিন্দুতে: \(f''(2) = 12(2) - 18 = +6 > 0 \implies\) লঘুমান বিদ্যমান।
লঘুমান: \(f(2) = 2(8) - 9(4) + 12(2) + 5 = 16 - 36 + 24 + 5 = \mathbf{9}\)।
ডি ময়াভরের উপপাদ্য (De Moivre's Theorem) বিবৃত করো। উপপাদ্যের সাহায্যে এককের তিনটি ঘনমূল (Cube roots of unity) নির্ণয় করো এবং দেখাও যে জটিল মূলদ্বয়ের একটি অপরটির বর্গ। [মান: ৫]
উপপাদ্য: যেকোনো মূলদ সংখ্যা \(n\)-এর জন্য: \((\cos\theta + i\sin\theta)^n = \cos(n\theta) + i\sin(n\theta)\)।
এককের ঘনমূল:
\(1 = \cos(2k\pi) + i\sin(2k\pi)\), যেখানে \(k = 0, 1, 2\)।
\(1^{1/3} = \cos\frac{2k\pi}{3} + i\sin\frac{2k\pi}{3}\)।
- \(k = 0 \implies 1\)
- \(k = 1 \implies \cos\frac{2\pi}{3} + i\sin\frac{2\pi}{3} = -\frac{1}{2} + i\frac{\sqrt{3}}{2} = \omega\)
- \(k = 2 \implies \cos\frac{4\pi}{3} + i\sin\frac{4\pi}{3} = -\frac{1}{2} - i\frac{\sqrt{3}}{2} = \omega^2\)
বর্গ প্রমাণ:
\[\omega^2 = \left(-\frac{1}{2} + i\frac{\sqrt{3}}{2}\right)^2 = \frac{1}{4} - \frac{3}{4} - 2 \left(\frac{1}{2}\right)\left(i\frac{\sqrt{3}}{2}\right) = -\frac{1}{2} - i\frac{\sqrt{3}}{2} \quad \text{[প্রমাণিত]}\]
সমাধান করো: \[\frac{dy}{dx} + \frac{2}{x} y = x^3\] (যেখানে \(x > 0\))
এটি একটি প্রথম ক্রমের রৈখিক অন্তরক সমীকরণ (First Order Linear Differential Equation) যা \(\frac{dy}{dx} + P(x)y = Q(x)\) আকারের।
এখানে, \(P(x) = \frac{2}{x}\) এবং \(Q(x) = x^3\)।
সমাকলন গুণক (Integrating Factor, IF):
\[\text{IF} = e^{\int P(x)dx} = e^{\int \frac{2}{x}dx} = e^{2\ln x} = e^{\ln(x^2)} = x^2\]
সমীকরণের সাধারণ সমাধান: \[y \cdot (\text{IF}) = \int Q(x) \cdot (\text{IF}) \, dx + C\]
\[y \cdot x^2 = \int x^3 \cdot x^2 \, dx + C = \int x^5 \, dx + C = \frac{x^6}{6} + C\]
\[y = \frac{x^4}{6} + \frac{C}{x^2}\]
রৈখিক ডিফারেনশিয়াল সমীকরণের সমাকলন গুণক ও সাধারণ সমাধান পদ্ধতি।
যদি \(\vec{a} = 2\hat{i} - \hat{j} + 3\hat{k}\), \(\vec{b} = \hat{i} + 2\hat{j} - \hat{k}\) এবং \(\vec{c} = 3\hat{i} + \hat{j} + 2\hat{k}\) হয়, তবে ভেক্টর তিনটি দ্বারা গঠিত সামান্তরিকীয় ঘনবস্তুর (Parallelepiped) আয়তন নির্ণয় করো এবং ভেক্টর তিনটি এক-তলীয় (Coplanar) কি না যাচাই করো।
তিনটি ভেক্টর দ্বারা গঠিত ঘনবস্তুর আয়তন হলো স্কেলার ত্রি-গুণন (Scalar Triple Product): \[V = |[\vec{a} \; \vec{b} \; \vec{c}]| = |\vec{a} \cdot (\vec{b} \times \vec{c})|\]
নির্ণায়কের সাহায্যে: \[\begin{vmatrix} 2 & -1 & 3 \\ 1 & 2 & -1 \\ 3 & 1 & 2 \end{vmatrix}\]
\[= 2(4 - (-1)) - (-1)(2 - (-3)) + 3(1 - 6) = 2(5) + 1(5) + 3(-5) = 10 + 5 - 15 = 0\]
অতএব, ঘনবস্তুর আয়তন \(V = 0\) ঘন একক।
সিদ্ধান্ত: যেহেতু স্কেলার ত্রি-গুণনের মান শূন্য (\(\vec{a} \cdot (\vec{b} \times \vec{c}) = 0\)), সুতরাং ভেক্টর তিনটি এক-তলীয় (Coplanar)।
ভেক্টর বীজগণিতে স্কেলার ত্রি-গুণন ও এক-তলীয় শর্ত নির্ধারণ।
নিচের অনুচ্ছেদটি বাংলায় অনুবাদ করো (বা ইংরেজিতে অনুবাদ করো):
"কারিগরি শিক্ষা একটি দেশের অর্থনৈতিক সমৃদ্ধির মূল চালিকাশক্তি। দক্ষ ডিপ্লোমা প্রকৌশলীরা বাংলাদেশের শিল্প কারখানা এবং অবকাঠামো উন্নয়নে অনন্য অবদান রাখছেন।" [মান: ৫]
English Translation:
"Technical education is the prime driving force of a country's economic prosperity. Skilled diploma engineers are making outstanding contributions to the industrialization and infrastructure development of Bangladesh."
Write a short technical paragraph (around 80-100 words) on: "The Importance of Renewable Energy in Bangladesh". Focus on solar power, energy security, and environmental benefits. [মান: ৫]
Sample Response:
Renewable energy is vital for ensuring long-term energy security and sustainable industrial growth in Bangladesh. Given the depleting reserves of domestic natural gas and the volatile prices of imported fossil fuels, transitioning to green energy has become an imperative. Solar power offers immense potential due to the country's geographical location with abundant year-round sunlight. Rooftop solar in industrial zones and solar irrigation pumps in rural areas significantly reduce grid pressure and carbon emissions. Expanding wind and biomass power alongside solar energy will diversify the energy mix, foster energy independence, and mitigate the severe impacts of climate change in Bangladesh.
Translate the following passage into English:
প্রকৌশলবিদ্যা কেবল তাত্ত্বিক জ্ঞানের মধ্যে সীমাবদ্ধ নয়, বরং এটি বাস্তব জীবনের জটিল সমস্যার সৃজনশীল সমাধান প্রদান করে। বর্তমান তথ্যপ্রযুক্তির যুগে কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তা ও নবায়নযোগ্য শক্তি জাতীয় অর্থনৈতিক প্রবৃদ্ধির মূল চালিকাশক্তি হিসেবে আবির্ভূত হয়েছে। বাংলাদেশের মতো উন্নয়নশীল দেশের জন্য দক্ষ প্রকৌশলী তৈরি করা একটি অপরিহার্য অগ্রাধিকার।
Model Translation:
"Engineering is not merely confined to theoretical knowledge; rather, it provides creative solutions to the complex problems of real life. In the present era of information technology, artificial intelligence and renewable energy have emerged as the primary driving forces of national economic growth. For a developing country like Bangladesh, producing skilled engineers is an indispensable priority."
Evaluates academic vocabulary, compound-complex sentence structure, and idiomatic precision in English translation.
২য় পত্র: টেকনিক্যাল (বিভাগীয় বিষয়)
সিভিল ইঞ্জিনিয়ারিং (স্পেশালাইজড ইঞ্জিনিয়ারিং)বিভাগ-ক: বহু নির্বাচনি প্রশ্ন (Technical MCQ)
৪০টি প্রশ্ন × ১.৫ নম্বর = ৬০ নম্বর (নেগেটিভ মার্ক ০.২৫)একটি দ্বিমুখী স্ল্যাবের (Two-Way Slab) দীর্ঘতম স্প্যান (L) ও সংক্ষিপ্ত স্প্যানের (S) অনুপাত (L/S) কত হতে হয়?
কলামে টাই বার (Ties) বা ল্যাটারাল স্পাইরাল ব্যবহারের প্রধান কাঠামোগত উদ্দেশ্য কোনটি?
প্রজেক্ট ম্যানেজমেন্টে ক্রিটিক্যাল পাথ (Critical Path Method, CPM) বলতে নিচের কোনটিকে বোঝায়?
স্টিলে কার্বনের শতকরা পরিমাণ বৃদ্ধি করলে স্টিলের যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যে কোন পরিবর্তন ঘটে?
মৃদু ইস্পাতের (Mild Steel) জন্য আদর্শ ইয়ং মডুলাস (Modulus of Elasticity, E) এর মান কত?
সাধারণ ইটের আদর্শ পরিমাপ (Standard Modular Size of Brick in Bangladesh, মসলা ছাড়া) কোনটি?
কাঠামোগত ট্রাসে (Truss) মেম্বারসমূহের সংযোগস্থলকে সাধারণত কী প্রকৃতির জয়েন্ট বিবেচনা করা হয়?
কংক্রিট ঢালাইয়ের পর পানির সংস্পর্শে শক্তিবৃদ্ধি প্রক্রিয়ার জন্য প্রয়োজনীয় আর্দ্রকরণ প্রক্রিয়াকে কী বলে?
সাধারণ পোর্টল্যান্ড সিমেন্টের (OPC) প্রাথমিক জমাটবদ্ধ কাল (Initial Setting Time) ন্যূনতম কত?
কংক্রিটের স্ট্যান্ডার্ড কিউব টেস্টের (Compressive Strength) আদর্শ সাইজ কোনটি?
কংক্রিট তৈরিতে পানির সাথে সিমেন্টের ওজন অনুপাত (Water-Cement Ratio) বৃদ্ধি করলে কোনটি ঘটে?
বালির সূক্ষ্মতা গুণাঙ্ক (Fineness Modulus, FM) 2.6 হতে 2.9 হলে উক্ত বালিকে কোন শ্রেণীর অন্তর্ভুক্ত করা হয়?
সিমেন্টের সাউন্ডনেস (Soundness) বা আয়তন স্থায়িত্ব পরীক্ষার জন্য কোন যন্ত্রটি ব্যবহৃত হয়?
লেভেলিংয়ে ব্যাকসাইট (Backsight, BS) পাঠ সর্বদা কোন বিন্দুতে নেওয়া হয়?
লেভেলিং যন্ত্রের উচ্চতা পদ্ধতিতে যন্ত্রের অক্ষের উচ্চতা (Height of Instrument, HI) নির্ণয়ের সমীকরণ কোনটি?
পৃথিবীর বক্রতার (Curvature) জন্য লেভেলিং পাঠে প্রয়োজনীয় সংশোধন (Curvature Correction, C_c) এর মান কত?
একটি কন্ট্যুর ম্যাপে কন্ট্যুর রেখাসমূহ খুব কাছাকাছি ঘন সন্নিবিষ্ট থাকলে তা ভূমির কোন প্রকৃতি নির্দেশ করে?
হুকের সূত্র (Hooke's Law) স্থিতিস্থাপক সীমার মধ্যে পীড়ন ও বিকৃতির কোন সম্পর্ক নির্দেশ করে?
পয়সনের অনুপাত (Poisson's Ratio, ν) বলতে নিচের কোন দুই বিকৃতির অনুপাতকে বোঝায়?
সমভাবে বিস্তৃত লোড (UDL) বিশিষ্ট সাধারণভাবে স্থাপিত বিমের বেন্ডিং মোমেন্ট ডায়াগ্রামের (BMD) আকার কেমন হয়?
বিমের যে বিন্দুতে বেন্ডিং মোমেন্টের মান শূন্য হয় এবং বক্রতার দিক ধনাত্মক হতে ঋণাত্মকে পরিবর্তিত হয় তাকে কী বলে?
ফ্লেক্সারাল সূত্র (Bending Stress Formula) অনুসারে বিমের প্রস্থচ্ছেদে বেন্ডিং স্ট্রেসের সঠিক সমীকরণ কোনটি?
বৃত্তাকার শ্যাফটের টরশন সূত্রে পোলার সেকশন মডুলাস (Z_p) এর মান d ব্যাসের শ্যাফটের জন্য কত?
ইউলারের সূত্র অনুসারে উভয় প্রান্ত ফিক্সড (Fixed-Fixed) কলামের কার্যকরী দৈর্ঘ্য (Effective Length, L_e) কত?
তরলে নিমজ্জিত সমতল উল্লম্ব পৃষ্ঠে কার্যকর মোট হাইড্রোস্ট্যাটিক বল (Total Pressure, F) এর সূত্র কোনটি?
পাইপে প্রবাহিত পানির হেড লস (Head Loss) নির্ণয়ে ডার্সি-ওয়েইসব্যাক (Darcy-Weisbach) সূত্র কোনটি?
ম্যানিংয়ের সূত্রে উন্মুক্ত খালের হাইড্রোলিক ব্যাসার্ধ (Hydraulic Radius, R) এর সংজ্ঞা কোনটি?
একটি উন্মুক্ত খালে ফ্রউড সংখ্যা (Froude Number, Fr) > 1.0 হলে উক্ত প্রবাহকে কী বলা হয়?
মৃত্তিকা বলবিদ্যায় মাটির শূন্যস্থান অনুপাত (Void Ratio, e) এবং রন্ধ্রতার (Porosity, n) সঠিক সম্পর্ক কোনটি?
সম্পূর্ণ সম্পৃক্ত মাটিতে (Fully Saturated Soil) সম্পৃক্তি মাত্রা (Degree of Saturation, S) এর মান কত?
মাটির প্লাস্টিসিটি ইনডেক্স (Plasticity Index, PI) নির্ণয়ের সঠিক সূত্র কোনটি?
ডিমেনশনাল ডায়নামিকসে ডার্সির সূত্র (Darcy's Law) অনুসারে মাটিতে পানির নিঃসরণ বেগ (v) কিসের সমানুপাতিক?
টারজাঘির একক বিয়ারিং ক্ষমতা সমীকরণে স্ট্রিপ ফুটিংয়ের (Strip Footing) জন্য আলটিমেট ভারবহন ক্ষমতা (q_ult) কোনটি?
হাইওয়েতে অনুভূমিক বাঁকে কেন্দ্রাতিগ বল (Centrifugal Force) প্রশমিত করতে রাস্তার বাইরের ধার ভেতরের ধার অপেক্ষা উঁচুকরণকে কী বলে?
সড়কের পৃষ্ঠ হতে বৃষ্টির পানি নিষ্কাশনের সুবিধার্থে রাস্তার কেন্দ্রের অংশকে দুই পাশের চেয়ে সামান্য উঁচুকরণকে কী বলা হয়?
বিশুদ্ধ পানির 5-দিনের বায়োকেমিক্যাল অক্সিজেন ডিমান্ড (BOD₅) সাধারণত কত হওয়া উচিত?
পানীয় জল শোধনাগারে রোগ সৃষ্টিকারী ক্ষতিকর জীবাণু ধ্বংসের জন্য ক্লোরিনেশন প্রক্রিয়াকে কী বলা হয়?
আরসিসি ডিজাইনে টেনসাইল রডের নূন্যতম রিইনফোর্সমেন্ট রেশিও (ρ_min) নির্ধারণের মূল উদ্দেশ্য কী?
আরসিসি বিমে আন্ডার-রিইনফোর্সড (Under-Reinforced) ডিজাইনে ব্যর্থতার প্রকৃতি কেমন হয়?
আরসিসি বিমে ডায়াগোনাল টেনশন ফাটল (Diagonal Tension Crack) সাধারণত কোন অঞ্চলে দেখা যায়?
বিভাগ-খ: টেকনিক্যাল লিখিত প্রশ্ন (Technical Written/CQ)
১৮টি প্রশ্ন × ৫ নম্বর = ৯০ নম্বরকলিমেশন বা হাইট অব ইনস্ট্রুমেন্ট (HI) পদ্ধতিতে লেভেলিংয়ের কাজের নিয়মাবলী ছক আকারে বর্ণনা করো। বেঞ্চমার্কের RL দেওয়া থাকলে কীভাবে স্টেশন পয়েন্টের RL বের করা হয় এবং গাণিতিক শুদ্ধতা পরীক্ষা (Arithmetic Check) কী? [মান: ৫]
HI পদ্ধতি সূত্রাবলী:
১. যন্ত্রের উচ্চতা: \(\text{HI} = \text{RL of BM} + \text{BS (Back Sight)}\)
২. যেকোনো স্টেশনের RL: \(\text{RL} = \text{HI} - \text{IS (Intermediate Sight)}\) অথবা \(\text{HI} - \text{FS (Fore Sight)}\)
গাণিতিক শুদ্ধতা পরীক্ষা (Arithmetic Check):
\[\sum \text{BS} - \sum \text{FS} = \text{Last RL} - \text{First RL}\]
এই দুটি মান পরস্পর সমান হলে লেভেল বইয়ের হিসাব নির্ভুল হয়েছে প্রমাণিত হয়।
থিওডোলাইট ব্যবহার করে পুনরাবৃত্তি পদ্ধতি (Repetition Method)-তে অনুভূমিক কোণ পরিমাপের ধাপগুলো সংক্ষেপে লেখ। এই পদ্ধতির প্রধান সুবিধা কী? [মান: ৫]
ধাপসমূহ:
১. টেলিস্কোপকে রেফারেন্স স্টেশন \(A\)-তে বাইসেক্ট করে ভার্নিয়ার \(A\)-কে \(0^\circ\) তে লক করা হয়।
২. আপার ক্ল্যাম্প আলগা করে স্টেশন \(B\)-তে বাইসেক্ট করা হয় এবং পাঠ \(\theta\) নেওয়া হয়।
৩. লোয়ার ক্ল্যাম্প আলগা করে পুনরায় \(A\)-তে তাক করা হয় (পাঠ অপরিবর্তিত রেখে)।
৪. আবার আপার ক্ল্যাম্প ঘুরিয়ে \(B\)-তে তাক করলে পাঠ দ্বিগুণ (\(2\theta\)) হয়।
৫. এভাবে \(n\) বার পুনরাবৃত্তি করে চূড়ান্ত পাঠকে \(n\) দিয়ে ভাগ করা হয়।
সুবিধা: যন্ত্রের গ্র্যাজুয়েশন ত্রুটি, ভার্নিয়ার রিডিং ত্রুটি দূর হয়ে অত্যন্ত নিখুঁত কোণ পাওয়া যায়।
একটি \(8\,\text{m}\) দীর্ঘ সাধারণভাবে সমর্থিত বিমের সম্পূর্ণ দৈর্ঘ্যের উপর \(4\,\text{kN/m}\) সমভাবে বিস্তৃত লোড (UDL) ক্রিয়াশীল।
(ক) বিমের সর্বোচ্চ শেয়ার ফোর্স ও সর্বোচ্চ বেন্ডিং মোমেন্ট নির্ণয় করো।
(খ) SFD এবং BMD-এর সাধারণ রূপ বর্ণনা করো। [মান: ৫]
গণনা:
মোট লোড: \(W = w \times L = 4 \times 8 = 32\,\text{kN}\)
সাপোর্ট রিঅ্যাকশন: \(R_A = R_B = \frac{32}{2} = 16\,\text{kN}\)
(ক) সর্বোচ্চ মান:
- সর্বোচ্চ শেয়ার ফোর্স (সাপোর্টে): \[V_{max} = R_A = \mathbf{16\,\text{kN}}\]
- সর্বোচ্চ বেন্ডিং মোমেন্ট (কেন্দ্রে, যেখানে \(SF = 0\)): \[M_{max} = \frac{w L^2}{8} = \frac{4 \times 8^2}{8} = 4 \times 8 = \mathbf{32\,\text{kN}\cdot\text{m}}\]
(খ) রূপরেখা: SFD হবে একটি আনত সরলরেখা (+16 থেকে -16 পর্যন্ত) এবং BMD হবে একটি প্রতিসম ২য় ঘাতের প্যারাবোলা (Parabola)।
বৃত্তাকার শ্যাফটের টরশন সমীকরণ \(\frac{T}{J} = \frac{\tau}{r} = \frac{G \theta}{L}\) লেখ। একটি \(50\,\text{mm}\) ব্যাসের সলিড শ্যাফট সর্বাধিক কত টর্ক (\(T\)) বহন করতে পারবে যদি সর্বোচ্চ শিয়ার পীড়ন \(60\,\text{MPa}\) অতিক্রম না করে? [মান: ৫]
টরশন সমীকরণ ও সূত্র:
সলিড বৃত্তাকার শ্যাফটের পোলার সেকশন মডুলাস: \[Z_p = \frac{J}{r} = \frac{\pi}{16} d^3\]
সর্বোচ্চ টর্ক বহন ক্ষমতা: \[T = \tau_{max} \times Z_p = \tau_{max} \times \frac{\pi}{16} d^3\]
গণনা (\(d = 50\,\text{mm}, \tau_{max} = 60\,\text{N/mm}^2\)):
\[T = 60 \times \frac{\pi}{16} \times (50)^3 = 60 \times 0.19635 \times 125,000 = 1,472,625\,\text{N}\cdot\text{mm} = \mathbf{1.473\,\text{kN}\cdot\text{m}}\]
WSD (Working Stress Design) পদ্ধতিতে একটি সিঙ্গলি রিইনফোর্সড আয়তাকার বিমের নিউট্রাল অ্যাক্সিস ডেপথ (\(k d\)) নির্ণয়ের সূত্রটি এরিয়া মোমেন্টের সাহায্যে প্রতিপাদন করো। মড্যুলার রেশিও (\(n\)) কী? [মান: ৫]
প্রতিপাদন:
নিরপেক্ষ অক্ষের সাপেক্ষে কম্প্রেশন জোনের কংক্রিটের ক্ষেত্রফলের মোমেন্ট এবং টেনশন জোনের স্টিলের সমতুল্য ক্ষেত্রফলের মোমেন্ট সমান হবে:
\[b \cdot (k d) \cdot \frac{k d}{2} = n \cdot A_s \cdot (d - k d)\]
\[\frac{b (k d)^2}{2} + n A_s (k d) - n A_s d = 0\]
উভয়পক্ষকে \(b d^2\) দিয়ে ভাগ করে স্টিল রেশিও \(\rho = \frac{A_s}{b d}\) বসালে: \(\frac{k^2}{2} + n \rho k - n \rho = 0\)
\[\mathbf{k = \sqrt{(n \rho)^2 + 2 n \rho} - n \rho}\]
মড্যুলার রেশিও: স্টিল ও কংক্রিটের স্থিতিস্থাপক গুণাঙ্কের অনুপাত: \(n = \frac{E_s}{E_c}\)।
একটি RCC স্ল্যাব ওয়ান-ওয়ে (One-way) নাকি টু-ওয়ে (Two-way) হবে তা কীভাবে নির্ধারিত হয়? এদের লোড ডিস্ট্রিবিউশন এবং প্রধান রড (Main reinforcement) স্থাপনের পার্থক্য লেখ। [মান: ৫]
নির্ধারণ পদ্ধতি: স্ল্যাবের দীর্ঘ বাহু (\(L_y\)) এবং খাটো বাহু (\(L_x\))-এর অনুপাতের উপর ভিত্তি করে:
- One-way Slab: \(\frac{L_y}{L_x} > 2\) (স্ল্যাবটি মূলত খাটো স্প্যান বরাবর বেন্ড হয়)।
- Two-way Slab: \(\frac{L_y}{L_x} \le 2\) (স্ল্যাবটি উভয় স্প্যান বরাবর সমানভাবে লোড শেয়ার করে বেন্ড হয়)।
রড স্থাপনের পার্থক্য:
- ওয়ান-ওয়ে স্ল্যাবে প্রধান রড কেবল খাটো স্প্যান বরাবর বসে এবং দীর্ঘ স্প্যান বরাবর তাপমাত্রা রড (Temperature bar) বসে।
- টু-ওয়ে স্ল্যাবে উভয় দিকেই প্রধান বেন্ডিং মোমেন্ট রড জালের মতো বসাতে হয়।
USD (Ultimate Strength Design) পদ্ধতিতে একটি সিঙ্গলি রিইনফোর্সড বিমের সুষম ইস্পাত অনুপাত \(\rho_b = 0.85 \beta_1 \frac{f_c'}{f_y} \frac{600}{600 + f_y}\) প্রতিপাদন করো। [মান: ৫]
প্রতিপাদন:
সুষম অবস্থায় কংক্রিট তার চরম বিকৃতি \(\epsilon_u = 0.003\) এবং স্টিল একই সাথে ইল্ড বিকৃতি \(\epsilon_y = \frac{f_y}{E_s} = \frac{f_y}{200,000}\)-এ পৌঁছায়।
লিনিয়ার বিকৃতি ডায়াগ্রাম থেকে: \[ rac{c}{d} = \frac{\epsilon_u}{\epsilon_u + \epsilon_y} = \frac{0.003}{0.003 + f_y / 200000} = \frac{600}{600 + f_y}\]
কংক্রিট কম্প্রেশন বল: \(C = 0.85 f_c' a b = 0.85 f_c' (\beta_1 c) b\)
স্টিল টেনশন বল: \(T = A_s f_y = (\rho_b b d) f_y\)
বলদ্বয় সমান করে (\(C = T\)): \[0.85 f_c' \beta_1 c b = \rho_b b d f_y \implies \rho_b = 0.85 \beta_1 \frac{f_c'}{f_y} \left(\frac{c}{d}\right)\]
\[\therefore \mathbf{\rho_b = 0.85 \beta_1 \frac{f_c'}{f_y} \frac{600}{600 + f_y}}\] (প্রমাণিত)
একটি আয়তাকার উইয়ারের (Rectangular Weir) উপর দিয়ে পানি প্রবাহের ডিসচার্জের ফ্রান্সিস সূত্র \(Q = \frac{2}{3} C_d \sqrt{2g} (L - 0.1 n H) H^{3/2}\) ব্যাখ্যা করো। প্রান্তিক সংকোচন (End Contractions) কী? [মান: ৫]
সূত্র উপাদানসমূহ:
- \(L\): উইয়ারের মোট ক্রেস্ট দৈর্ঘ্য
- \(H\): উইয়ারের ক্রেস্টের উপর পানির হেড
- \(C_d\): ডিসচার্জ কো-এফিশিয়েন্ট
- \(n\): প্রান্তিক সংকোচনের সংখ্যা (সাধারণত \(n = 2\))
End Contractions: উইয়ারের দুই পাশের খাড়া দেয়ালের ঘর্ষণের কারণে পানির চাদর (Nappe) সংকুচিত হয়ে কার্যকর দৈর্ঘ্য কমে যায়। প্রতিটি প্রান্তিক সংকোচন দৈর্ঘ্য \(0.1 H\) পরিমাণ হ্রাস করে, ফলে কার্যকর দৈর্ঘ্য হয় \((L - 0.1 n H)\)।
মুক্ত খাল বা চ্যানেলে পানির প্রবাহের জন্য ম্যানিংসের সূত্র \(v = \frac{1}{n} R^{2/3} S^{1/2}\) ব্যাখ্যা করো। হাইড্রোলিক রেডিয়াস (\(R\)) কী? [মান: ৫]
ম্যানিংসের সমীকরণ:
- \(v\): পানির গড় প্রবাহ বেগ (m/s)
- \(n\): ম্যানিংসের রুক্ষতা সহগ (Roughness coefficient)
- \(R\): হাইড্রোলিক ব্যাসার্ধ বা হাইড্রোলিক মিন ডেপথ (\(R = A / P\))
- \(S\): খালের তলদেশের ঢাল বা হাইড্রোলিক গ্রেডিয়েন্ট (Bed slope)
হাইড্রোলিক রেডিয়াস (\(R\)): খালের জলপ্রবাহের প্রস্থচ্ছেদ ক্ষেত্রফল (\(A\)) এবং ভেজা পরিসীমা বা ওয়েটেড পেরিমিটারের (\(P\)) অনুপাত। \(R\) যত বড় হয় ঘর্ষণ তত কম হয় এবং চ্যানেলের ডিসচার্জ ক্ষমতা বৃদ্ধি পায়।
একটি উলম্ব পানির গেটের প্রস্থ \(2\,\text{m}\) এবং উচ্চতা \(3\,\text{m}\)। পানির মুক্ত তল গেটের শীর্ষবিন্দু স্পর্শ করে আছে।
(ক) গেটের উপর মোট হাইড্রোস্ট্যাটিক চাপ বল (\(F\)) নির্ণয় করো।
(খ) সেন্টার অব প্রেসার (\(h_{cp}\))-এর গভীরতা কত? [মান: ৫]
গণনা (\(\gamma_w = 9.81\,\text{kN/m}^3\)):
- ক্ষেত্রফল: \(A = b \times h = 2 \times 3 = 6\,\text{m}^2\)
- ভরকেন্দ্রের গভীরতা: \(\bar{y} = \frac{3}{2} = 1.5\,\text{m}\)
(ক) মোট চাপ বল: \[F = \gamma_w A \bar{y} = 9.81 \times 6 \times 1.5 = \mathbf{88.29\,\text{kN}}\]
(খ) সেন্টার অব প্রেসার: \[h_{cp} = \bar{y} + \frac{I_G}{A \bar{y}} = 1.5 + \frac{\frac{b h^3}{12}}{A \bar{y}} = 1.5 + \frac{\frac{2 \times 27}{12}}{6 \times 1.5} = 1.5 + \frac{4.5}{9.0} = 1.5 + 0.5 = \mathbf{2.0\,\text{m}}\]
অ্যাটারবার্গ লিমিটের (Atterberg Limits) তিনটি অবস্থা—লিকুইড লিমিট (LL), প্লাস্টিক লিমিট (PL) এবং শ্রিঙ্কেজ লিমিট (SL) ব্যাখ্যা করো। প্লাস্টিসিটি ইনডেক্স (\(PI\)) কীভাবে বের করা হয়? [মান: ৫]
সংজ্ঞা: সূক্ষ্ম কণার মাটির জলের পরিমাণের পরিবর্তনের সাথে যে সীমানায় অবস্থার রূপান্তর ঘটে:
১. Liquid Limit (LL): যে সর্বনিম্ন আর্দ্রতায় মাটি তরলের মতো প্রবাহিত হতে শুরু করে (ক্যাসগ্রান্ডে যন্ত্রে ২৫ আঘাতে ২ মিমি খাঁজ বন্ধ হয়)।
২. Plastic Limit (PL): যে সর্বনিম্ন আর্দ্রতায় মাটিকে ৩ মিমি ব্যাসের সরু সুতায় ফাটল না ধরিয়ে পাকানো যায়।
৩. Shrinkage Limit (SL): আর্দ্রতার যে সীমার নিচে আর্দ্রতা কমালেও মাটির আয়তন আর কমে না।
প্লাস্টিসিটি ইনডেক্স: \[PI = \mathbf{LL - PL}\]
\(PI\) মাটির প্লাস্টিক আচরণের সীমা নির্দেশ করে।
টারজাঘির সাধারণ স্ট্রিপ ফুটিংয়ের আল্টিমেট বিয়ারিং ক্যাপাসিটি সমীকরণ \(q_u = c N_c + q N_q + 0.5 \gamma B N_\gamma\) ব্যাখ্যা করো। ফুটিংয়ের গভীরতা বাড়ালে কেন ভারবহন ক্ষমতা বাড়ে? [মান: ৫]
সমীকরণ উপাদানসমূহ:
- \(c N_c\): মাটির কোহেশন উপাদান
- \(q N_q = (\gamma D_f) N_q\): ফুটিংয়ের গভীরতার জন্য চারপাশের ওভারবার্ডেন ও সারচার্জ অবদান
- \(0.5 \gamma B N_\gamma\): ফুটিংয়ের প্রস্থ (\(B\)) এবং মাটির ওজনের জন্য অবদান
- \(N_c, N_q, N_\gamma\): বিয়ারিং ক্যাপাসিটি ফ্যাক্টর (যা \(\phi\)-এর উপর নির্ভরশীল)
গভীরতা বৃদ্ধির সুবিধা: সারচার্জ টার্ম \(q = \gamma D_f\) বৃদ্ধি পাওয়ায় মাটির ফেলিউর জোনের উপর ল্যাটারাল কনফাইনমেন্ট বাড়ে, ফলে ভারবহন ক্ষমতা সরাসরি বৃদ্ধি পায়।
হাইওয়েতে স্টপিং সাইট ডিসট্যান্স (SSD) বলতে কী বোঝায়? একটি গাড়ির গতি \(80\,\text{km/h}\), চালকের প্রতিক্রিয়া সময় \(2.5\,\text{s}\) এবং অনুদৈর্ঘ্য ঘর্ষণ সহগ \(f = 0.35\) হলে সমতল সড়কে SSD নির্ণয় করো। [মান: ৫]
সংজ্ঞা: কোনো চালক রাস্তায় হঠাৎ কোনো বাধা দেখে গাড়ি থামানোর জন্য তার সামনে যে ন্যূনতম নিরাপদ দৃষ্টি দূরত্বের প্রয়োজন হয়।
গণনা:
গাড়ির গতি \(v = 80\,\text{km/h} = \frac{80}{3.6} = 22.22\,\text{m/s}\)
১. ল্যাগ দূরত্ব (Reaction distance): \[d_1 = v \times t = 22.22 \times 2.5 = 55.55\,\text{m}\]
২. ব্রেকিং দূরত্ব: \[d_2 = \frac{v^2}{2 g f} = \frac{(22.22)^2}{2 \times 9.81 \times 0.35} = \frac{493.73}{6.867} = 71.90\,\text{m}\]
মোট SSD: \[SSD = d_1 + d_2 = 55.55 + 71.90 = \mathbf{127.45\,\text{m}}\]
m দীর্ঘ একটি স্টিল রডের উভয় প্রান্ত দুটি অনমনীয় সাপোর্ট দ্বারা দৃঢ়ভাবে আবদ্ধ। তাপমাত্রা 31°C বৃদ্ধি করা হলে রডটিতে সৃষ্ট তাপীয় পীড়ন (Thermal Stress) কত হবে? (\(lpha = 12 imes 10^{-6}/^\circ ext{C}, \, E = 200 ext{ GPa}\)) [মান: ৫]
তাপীয় পীড়ন সমীকরণ:
যেহেতু সাপোর্ট সম্পূর্ণ অনমনীয় এবং প্রসারণে বাধা সৃষ্টি করে, তাই সৃষ্ট স্ট্রেন \(\epsilon = lpha \Delta T\)।
\[\sigma = E \cdot lpha \Delta T = (200 imes 10^3) imes (12 imes 10^{-6}) imes 31 = 74.4 ext{ MPa}\]
পীড়নের প্রকৃতি: সংকোচনমূলক (Compressive)।
থার্মাল স্ট্রেন ও অনমনীয় সাপোর্টের প্রতিক্রিয়া বল।
একটি 3.7 m দীর্ঘ নিরেট বৃত্তাকার স্টিল কলামের উভয় প্রান্ত পিন-যুক্ত (Both ends hinged)। কলামের ব্যাস 110 mm এবং \(E = 200\) GPa হলে অয়লারের সূত্রানুসারে ক্রিপলিং বা বাকলিং লোড (Euler's Critical Load) নির্ণয় করো। [মান: ৫]
১. মোমেন্ট অব ইনার্শিয়া:
\[I = rac{\pi d^4}{64} = rac{\pi imes 110^4}{64} = 7186884.1 ext{ mm}^4\]
উভয় প্রান্ত পিন-যুক্ত হওয়ায় কার্যকরী দৈর্ঘ্য \(L_e = L = 3700.0\) mm।
২. অয়লারের ক্রিটিক্যাল লোড:
\[P_{cr} = rac{\pi^2 E I}{L_e^2} = rac{\pi^2 imes 200 imes 10^3 imes 7186884.1}{(3700.0)^2 imes 10^3} = 1036.26 ext{ kN}\]
কলামের বাকলিং তত্ত্ব ও অয়লারের সূত্রাবলী।
একটি আয়তাকার ওপেন চ্যানেলের তলদেশের প্রস্থ \(b = 2.7\) m এবং পানির গভীরতা \(y = 1.3\) m। চ্যানেলের অনুদৈর্ঘ্য ঢাল \(S = 0.001\) এবং ম্যানিংয়ের খসখসে গুণাঙ্ক \(n = 0.015\) হলে চ্যানেলের ডিসচার্জ (\(Q\)) কত? [মান: ৫]
ম্যানিংয়ের সমীকরণ:
প্রস্থচ্ছেদ ক্ষেত্রফল: \[A = b imes y = 2.7 imes 1.3 = 3.51 ext{ m}^2\]
ভিজা পরিসীমা: \[P = b + 2y = 2.7 + 2(1.3) = 5.3 ext{ m}\]
হাইড্রোলিক ব্যাসার্ধ: \[R = rac{A}{P} = rac{3.51}{5.3} = 0.662 ext{ m}\]
ডিসচার্জ: \[Q = rac{1}{n} A R^{2/3} S^{1/2} = rac{1}{0.015} imes 3.51 imes (0.662)^{2/3} imes \sqrt{0.001} = 5.621 ext{ m}^3 ext{/s}\]
মুক্ত তল প্রবাহ, ম্যানিং সূত্র ও হাইড্রোলিক ব্যাসার্ধ।
তারজাগির সূত্রানুসারে একটি 1.6 m × 1.6 m আকারের বর্গাকার অগভীর ফুটিংয়ের চরম ভারবহন ক্ষমতা (Ultimate Bearing Capacity, \(q_{ult}\)) নির্ণয় করো। প্রদত্ত: ভিত্তির গভীরতা \(D_f = 1.3\) m, মাটির \(c = 16 ext{ kN/m}^2\), \(\gamma = 17.7 ext{ kN/m}^3\), এবং ভারবহন ক্ষমতা সহগ \(N_c = 17.7, \, N_q = 7.4, \, N_\gamma = 5.0\)। [মান: ৫]
বর্গাকার ফুটিংয়ের জন্য তারজাগির সমীকরণ:
\[q_{ult} = 1.3 c N_c + \gamma D_f N_q + 0.4 \gamma B N_\gamma\]
\[q_{ult} = (1.3 imes 16 imes 17.7) + (17.7 imes 1.3 imes 7.4) + (0.4 imes 17.7 imes 1.6 imes 5.0)\]
\[q_{ult} = 368.16 + 170.27 + 56.64 = 595.07 ext{ kN/m}^2\]
তারজাগির বিয়ারিং ক্যাপাসিটি তত্ত্ব ও অগভীর ফাউন্ডেশন ডিজাইন।
একটি বর্জ্য পানির নমুনার চূড়ান্ত প্রথম-ক্রম বিওডি \(L_0 = 310\) mg/L। ডিওক্সিজেনেশন রেট কনস্ট্যান্ট \(k = 0.23 ext{ day}^{-1}\) (base e) হলে 20°C তাপমাত্রায় নমুনাটির ৫-দিনের বিওডি (5-day BOD, \( ext{BOD}_5\)) হিসাব করো। [মান: ৫]
BOD সমীকরণ:
\[ ext{BOD}_t = L_0 (1 - e^{-k t})\]
৫ দিন পর (\(t = 5\)):
\[ ext{BOD}_5 = 310 \left(1 - e^{-0.23 imes 5}
ight) = 310 \left(1 - e^{-1.15}
ight) = 310 (1 - 0.3166) = 211.84 ext{ mg/L}\]
বর্জ্য পানির গুণমান, প্রথম-ক্রম বিক্রিয়া ও বিওডি সমীকরণ।