DUET Admission 2027 Model Exam 014 - মেকানিক্যাল ইঞ্জিনিয়ারিং (ME)
Mechanical 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)Centripetal ও centrifugal force-এর direction কেমন?
Centripetal force-এর কাজ কত?
Uniform circular motion-এ centripetal force speed পরিবর্তন করে?
Centripetal force zero হলে circular motion কী হবে?
একটি stone string-এ ঘুরছে; string ছিঁড়লে stone কোন পথে যাবে?
v constant রেখে radius দ্বিগুণ করলে centripetal acceleration কী হবে?
r constant রেখে speed দ্বিগুণ করলে centripetal acceleration কী হবে?
v constant রেখে radius দ্বিগুণ করলে centripetal force কী হবে?
m দ্বিগুণ করলে একই v ও r-এ centripetal force কী হবে?
m দ্বিগুণ করলে একই v ও r-এ centripetal acceleration কী হবে?
\(\text{NH₃}\) অণুটি পোলার (Polar) না অপোলার (Non-polar)?
Be এর পারমাণবিক ব্যাসার্ধ সংশ্লিষ্ট পর্যায়ের অন্যান্য মৌলের তুলনায় কেমন?
Ca এর পারমাণবিক ব্যাসার্ধ সংশ্লিষ্ট পর্যায়ের অন্যান্য মৌলের তুলনায় কেমন?
C এর অক্সাইডের প্রকৃতি সাধারণত কেমন?
P এর অক্সাইডের প্রকৃতি সাধারণত কেমন?
F এর অক্সাইডের প্রকৃতি সাধারণত কেমন?
Ar এর অক্সাইডের প্রকৃতি সাধারণত কেমন?
N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g) + 92.4 kJ বিক্রিয়ায় NH₃ এর উৎপাদন বৃদ্ধির শর্ত কোনটি?
\(\text{CH₄}\) অণুর বন্ধন কোণ (Bond Angle) আনুমানিক কত?
°C তাপমাত্রায় \(\text{H₂}\) গ্যাসের মূল গড় বর্গবেগ (RMS Velocity) কত? (M = 2.0 g/mol, R = 8.314 J/mol·K)
x² - 6x - 30 = 0 সমীকরণের উৎপাদকী রূপ কী?
এককের কাল্পনিক ঘনমূল ω হলে (1 - ω + ω²)(1 + ω - ω²) এর মান কত?
বৃত্ত x² + y² - 4x + 6y - 12 = 0 এর কেন্দ্র এবং ব্যাসার্ধ কত?
z + z̄ (z = a + bi) কী ধরনের সংখ্যা?
z = 5 - 12i হলে |z| কত?
|z| = 13 এবং Re(z) = 5 হলে |Im(z)| কত?
arg(z₁/z₂) (z₂ ≠ 0) কত?
|z - 3| = 4 কিসের সমীকরণ?
quadratic equation-এর discriminant ঋণাত্মক হলে roots কেমন হয়?
z³ = 8i সমীকরণের একটি root কোনটি?
Fill in the blank with the appropriate preposition:
'He showed complete contempt ___ frivolous administrative hurdles.'
Fill in the blank with the appropriate preposition:
'She proved remarkably diligent ___ carrying out continuous numerical simulations.'
Fill in the blank with the appropriate preposition:
'A true philosopher does not hanker ___ transient material wealth.'
Fill in the blank with the appropriate preposition:
'The whole university mourned ___ the untimely demise of the legendary professor.'
We ___ the match when it began to rain.
The old man ___ eat every afternoon.
Select the correct form of verb for the blank:
'The automated safety valve #1 prevented the high-pressure steam from ___ the turbine casing.'
Fill in the blank with the appropriate preposition:
'Engineers must strictly adhere ___ standard safety protocols.'
Fill in the blank with the appropriate preposition:
'She demonstrated a remarkable aptitude ___ structural mechanics.'
Fill in the blank with the appropriate preposition:
'A truly accomplished scholar never boasts ___ his own intellectual achievements.'
বিভাগ-খ: সংক্ষিপ্ত ও বর্ণনামূলক লিখিত প্রশ্ন (Written/CQ)
১৮টি প্রশ্ন × ৫ নম্বর = ৯০ নম্বরকাজ-শক্তি উপপাদ্য (Work-Energy Theorem) বিবৃত ও প্রমাণ করো। \(2\,\text{kg}\) ভরের একটি স্থির বস্তুর উপর \(10\,\text{N}\) বল প্রয়োগ করে বস্তুটিকে \(5\,\text{m}\) টানা হলো। বস্তুটির চূড়ান্ত গতিশক্তি ও বেগ কত হবে? [মান: ৫]
বিবৃতি: কোনো বস্তুর উপর প্রযুক্ত নিট বল দ্বারা সম্পাদিত কাজ বস্তুটির গতিশক্তির পরিবর্তনের সমান (\(W = \Delta K = K_f - K_i\))।
প্রমাণ: আমরা জানি, \(v^2 = u^2 + 2 a s \implies a s = \frac{v^2 - u^2}{2}\)।
উভয়পক্ষকে \(m\) দিয়ে গুণ করে: \[W = F \cdot s = (m a) s = m \left( \frac{v^2 - u^2}{2} \right) = \frac{1}{2} m v^2 - \frac{1}{2} m u^2 = \Delta K\]
গণনা:
সম্পাদিত কাজ: \(W = F \times s = 10 \times 5 = 50\,\text{J}\)।
যেহেতু প্রাথমিক বেগ \(u = 0\), চূড়ান্ত গতিশক্তি: \[K_f = W = \mathbf{50\,\text{J}}\]
বেগ: \(\frac{1}{2} m v^2 = 50 \implies \frac{1}{2}(2) v^2 = 50 \implies v^2 = 50 \implies \mathbf{v = \sqrt{50} \approx 7.07\,\text{m/s}}\]।
কুলম্বের সূত্রটি বিবৃত করো। \(+4\,\mu\text{C}\) এবং \(+9\,\mu\text{C}\)-এর দুটি বিন্দু চার্জ বায়ু মাধ্যমে পরস্পর থেকে \(30\,\text{cm}\) দূরে অবস্থিত। এদের সংযোজক সরলরেখার কোন বিন্দুতে লব্ধি তড়িৎক্ষেত্রের প্রাবল্য শূন্য হবে? [মান: ৫]
কুলম্বের সূত্র: দুটি স্থির বিন্দু চার্জের মধ্যকার আকর্ষণ বা বিকর্ষণ বল চার্জদ্বয়ের পরিমাণের গুণফলের সমানুপাতিক, মধ্যবর্তী দূরত্বের বর্গের ব্যস্তানুপাতিক এবং সংযোজক সরলরেখা বরাবর ক্রিয়া করে: \(F = \frac{1}{4\pi\epsilon_0} \frac{q_1 q_2}{r^2}\)।
গণনা:
ধরি, \(+4\,\mu\text{C}\) চার্জ থেকে \(x\) মিটার দূরে তড়িৎ প্রাবল্য শূন্য। ফলে \(+9\,\mu\text{C}\) থেকে দূরত্ব হবে \((0.30 - x)\) মিটার।
প্রাবল্য সমান করে: \[ rac{1}{4\pi\epsilon_0} \frac{4 \times 10^{-6}}{x^2} = \frac{1}{4\pi\epsilon_0} \frac{9 \times 10^{-6}}{(0.30 - x)^2}\]
\[\frac{4}{x^2} = \frac{9}{(0.30 - x)^2} \implies \frac{2}{x} = \frac{3}{0.30 - x}\]
\[2(0.30 - x) = 3x \implies 0.60 - 2x = 3x \implies 5x = 0.60 \implies \mathbf{x = 0.12\,\text{m} = 12\,\text{cm}}\]
অতএব, \(+4\,\mu\text{C}\) চার্জ থেকে \(12\,\text{cm}\) দূরত্বে প্রাবল্য শূন্য হবে।
বায়ো-সাভার্ট সূত্রটি লেখ। একটি দীর্ঘ সোজা পরিবাহী তারের মধ্য দিয়ে \(10\,\text{A}\) তড়িৎ প্রবাহিত হলে তার থেকে \(5\,\text{cm}\) দূরত্বে চৌম্বক ক্ষেত্রের মান (\(B\)) কত হবে? (\(\mu_0 = 4\pi \times 10^{-7}\,\text{T}\cdot\text{m/A}\)) [মান: ৫]
বায়ো-সাভার্ট সূত্র: কোনো পরিবাহীর ক্ষুদ্র দৈর্ঘ্য \(dl\)-এর মধ্য দিয়ে \(I\) কারেন্ট প্রবাহিত হলে তার থেকে \(r\) দূরত্বে উৎপন্ন চৌম্বক ক্ষেত্র: \[dB = \frac{\mu_0}{4\pi} \frac{I dl \sin\theta}{r^2}\]
দীর্ঘ সোজা তারের জন্য: \[B = \frac{\mu_0 I}{2\pi r}\]
মান বসিয়ে (\(I = 10\,\text{A}, r = 0.05\,\text{m}\)):
\[B = \frac{4\pi \times 10^{-7} \times 10}{2\pi \times 0.05} = \frac{2 \times 10^{-6}}{0.05} = \mathbf{4 \times 10^{-5}\,\text{Tesla (40 }\mu\text{T)}}\]
একটি ক্লিফের শীর্ষ হতে 50 m উচ্চতা থেকে একটি বস্তুকে অনুভূমিকের সাথে 30° কোণে 40 m/s বেগে ঊর্ধ্বমুখী নিক্ষেপ করা হলো। বস্তুটির ভূ-পৃষ্ঠে আঘাত করার সময় এবং অনুভূমিক দূরত্ব নির্ণয় করো। (g = 9.8 m/s²)
প্রদত্ত: আদিবেগ \(v_0 = 40 ext{ m/s}\), কোণ \( heta = 30^\circ\), উচ্চতা \(y = -50 ext{ m}\)।
উল্লম্ব আদিবেগ \(v_{0y} = 40 \sin 30^\circ = 20 ext{ m/s}\), অনুভূমিক বেগ \(v_x = 40 \cos 30^\circ = 34.64 ext{ m/s}\)।
উল্লম্ব সরণের সমীকরণ: \(y = v_{0y}t - rac{1}{2}gt^2 \implies -50 = 20t - 4.9t^2 \implies 4.9t^2 - 20t - 50 = 0\)।
দ্বিঘাত সমীকরণ সমাধান করে: \[t = rac{20 + \sqrt{(-20)^2 - 4(4.9)(-50)}}{2 imes 4.9} = rac{20 + \sqrt{400 + 980}}{9.8} = rac{20 + 37.15}{9.8} pprox 5.83 ext{ s}\]
অনুভূমিক দূরত্ব (পাল্লা): \[R = v_x imes t = 34.64 imes 5.83 pprox 201.95 ext{ m}\]
উচ্চতা থেকে প্রক্ষিপ্ত বস্তুর দ্বিমাত্রিক গতি সমীকরণ ও দ্বিঘাত সমাধানের সঠিক প্রয়োগ।
একটি কার্নো ইঞ্জিন 227°C এবং 27°C তাপমাত্রার মধ্যে কার্যকর। ইঞ্জিনটি উচ্চ তাপমাত্রার উৎস হতে 1200 J তাপ গ্রহণ করলে (ক) এর কর্মদক্ষতা কত? (খ) প্রতি চক্রে কৃতকাজ এবং গ্রাহকে বর্জিত তাপের পরিমাণ নির্ণয় করো।
প্রদত্ত: উৎসের তাপমাত্রা \(T_1 = 227 + 273 = 500 ext{ K}\), গ্রাহকের তাপমাত্রা \(T_2 = 27 + 273 = 300 ext{ K}\), গৃহীত তাপ \(Q_1 = 1200 ext{ J}\)।
(ক) কর্মদক্ষতা: \[\eta = 1 - rac{T_2}{T_1} = 1 - rac{300}{500} = 0.40 = 40\%\]
(খ) কৃতকাজ ও বর্জিত তাপ: \[W = \eta imes Q_1 = 0.40 imes 1200 = 480 ext{ J}\]
গ্রাহকে বর্জিত তাপ: \[Q_2 = Q_1 - W = 1200 - 480 = 720 ext{ J}\]
তাপগতিবিদ্যার দ্বিতীয় সূত্রানুসারে কার্নো চক্রের আদর্শ দক্ষতা ও কৃতকাজের সম্পর্ক।
একটি 25°C তাপমাত্রার ড্যানিয়েল কোষে \( ext{Zn}^{2+}\) আয়নের ঘনমাত্রা 0.01 M এবং \( ext{Cu}^{2+}\) আয়নের ঘনমাত্রা 0.1 M হলে কোষটির কার্যকর ইএমএফ (EMF) নার্নস্ট সমীকরণের সাহায্যে গণনা করো। (দেওয়া আছে: \(E^\circ_{ ext{cell}} = 1.10 ext{ V}\))
কোষ বিক্রিয়া: \( ext{Zn(s)} + ext{Cu}^{2+} ext{(aq)} \longrightarrow ext{Zn}^{2+} ext{(aq)} + ext{Cu(s)}\) যেখানে স্থানান্তরিত ইলেকট্রন সংখ্যা \(n = 2\)।
নার্নস্ট সমীকরণ অনুসারে:
\[E_{ ext{cell}} = E^\circ_{ ext{cell}} - rac{0.0591}{n} \log_{10}\left( rac{[ ext{Zn}^{2+}]}{[ ext{Cu}^{2+}]}
ight)\]
মান বসিয়ে:
\[E_{ ext{cell}} = 1.10 - rac{0.0591}{2} \log_{10}\left( rac{0.01}{0.1}
ight) = 1.10 - 0.02955 \log_{10}(0.1)\]
যেহেতু \(\log_{10}(0.1) = -1\):
\[E_{ ext{cell}} = 1.10 - 0.02955(-1) = 1.10 + 0.02955 = 1.12955 ext{ V} pprox 1.13 ext{ V}\]
নার্নস্ট সমীকরণ প্রয়োগ করে বিভিন্ন ঘনমাত্রায় গ্যালভানিক কোষের তড়িৎচালক বল নির্ণয়।
পর্যায় সারণিতে আয়নীকরণ শক্তি (Ionization Energy) বলতে কী বোঝায়? নাইট্রোজেনের (\(\text{N}\)) প্রথম আয়নীকরণ শক্তি অক্সিজেনের (\(\text{O}\)) চেয়ে বেশি কেন ব্যাখ্যা করো। [মান: ৫]
সংজ্ঞা: গ্যাসীয় অবস্থায় কোনো মৌলের এক মোল বিচ্ছিন্ন পরমাণুর সর্ববহিঃস্থ স্তর থেকে এক মোল ইলেকট্রন অপসারণ করে এক মোল ধনাত্মক আয়নে পরিণত করতে যে পরিমাণ শক্তির প্রয়োজন হয়।
নাইট্রোজেন ও অক্সিজেনের তুলনা:
- নাইট্রোজেন (\(_7\text{N}\)): \(1s^2\, 2s^2\, 2p_x^1\, 2p_y^1\, 2p_z^1\) (2p সাবশেল অর্ধপূর্ণ)।
- অক্সিজেন (\(_8\text{O}\)): \(1s^2\, 2s^2\, 2p_x^2\, 2p_y^1\, 2p_z^1\) (2p সাবশেল আংশিক পূর্ণ)।
হুন্ডের নিয়ম অনুযায়ী অর্ধপূর্ণ বা পূর্ণ সাবশেল অধিক সুস্থিত। নাইট্রোজেনের অর্ধপূর্ণ p-অরবিটালের সুস্থিতি ভাঙতে অতিরিক্ত শক্তির প্রয়োজন হয়, তাই অক্সিজেনের চেয়ে নাইট্রোজেনের আয়নীকরণ শক্তি বেশি।
একটি ড্যানিয়েল কোষের গঠন লেখ। \(25^\circ\text{C}\) তাপমাত্রায় গ্যালভানিক কোষ \(\text{Zn} | \text{Zn}^{2+}(0.01\,\text{M}) \,|\,|\, \text{Cu}^{2+}(0.1\,\text{M}) | \text{Cu}\)-এর কোষ বিভব (\(E_{cell}\)) নার্নস্ট সমীকরণের সাহায্যে হিসাব করো। (\(E^\circ_{\text{Zn}^{2+}/\text{Zn}} = -0.76\,\text{V}\), \(E^\circ_{\text{Cu}^{2+}/\text{Cu}} = +0.34\,\text{V}\)) [মান: ৫]
প্রমাণ কোষ বিভব:
\[E^\circ_{cell} = E^\circ_{cathode} - E^\circ_{anode} = 0.34 - (-0.76) = +1.10\,\text{V}\]
নার্নস্ট সমীকরণ (\(n = 2\)):
\[E_{cell} = E^\circ_{cell} - \frac{0.0591}{n} \log\frac{[\text{Zn}^{2+}]}{[\text{Cu}^{2+}]}\]
মান বসিয়ে:
\[E_{cell} = 1.10 - \frac{0.0591}{2} \log\frac{0.01}{0.1} = 1.10 - 0.02955 \times \log(0.1)\]
\[\log(0.1) = -1 \implies E_{cell} = 1.10 - (0.02955 \times -1) = 1.10 + 0.02955 = \mathbf{1.1296\,\text{V}}\]
°C তাপমাত্রায় \(\text{AgCl}\) এর দ্রাব্যতা গুণাঙ্ক \(K_{sp} = 1.8 \times 10^{-10}\)। (ক) বিশুদ্ধ পানিতে এর মোলার দ্রাব্যতা কত? (খ) 0.05 M \(\text{NaCl}\) দ্রবণে \(\text{AgCl}\) এর দ্রাব্যতা কত হবে নির্ণয় করো।
(ক) বিশুদ্ধ পানিতে দ্রাব্যতা (S):
\[\text{AgCl(s)} \rightleftharpoons \text{Ag}^+ + \text{Cl}^-\]
\[K_{sp} = [\text{Ag}^+][\text{Cl}^-] = S^2 \implies S = \sqrt{K_{sp}} = \sqrt{1.8 \times 10^{-10}} \approx 1.34 \times 10^{-5}\text{ mol/L}\]
(খ) 0.05 M NaCl দ্রবণে দ্রাব্যতা (S'):
সম-আয়ন \(\text{Cl}^-\) এর প্রভাব: \([\text{Cl}^-] = S' + 0.05 \approx 0.05\text{ M}\) (যেহেতু \(S' \ll 0.05\))।
\[K_{sp} = [\text{Ag}^+][\text{Cl}^-] = S' \times 0.05 = 1.8 \times 10^{-10}\]
\[S' = \frac{1.8 \times 10^{-10}}{0.05} = 3.6 \times 10^{-9}\text{ mol/L}\]
(সম-আয়নের প্রভাবে দ্রাব্যতা হ্রাস পেয়েছে)।
দ্রাব্যতা গুণাঙ্ক এবং সম-আয়ন প্রভাবের (Common Ion Effect) গাণিতিক বিশ্লেষণ।
হেসের তাপ সমষ্টিকরণ সূত্রটি (Hess's Law) বিবৃত করো। মিথেনের প্রমাণ দহন তাপ গণনা করো যদি দেওয়া থাকে:
(i) \(\Delta H_f^\circ[\text{CO}_2\text{(g)}] = -393.5\text{ kJ/mol}\)
(ii) \(\Delta H_f^\circ[\text{H}_2\text{O(l)}] = -285.8\text{ kJ/mol}\)
(iii) \(\Delta H_f^\circ[\text{CH}_4\text{(g)}] = -74.8\text{ kJ/mol}\)
হেসের সূত্র: কোনো রাসায়নিক পরিবর্তন এক ধাপে বা একাধিক ভিন্ন ধাপে সম্পন্ন হোক না কেন, বিক্রিয়ার প্রারম্ভিক ও চূড়ান্ত অবস্থা একই থাকলে এনথালপির মোট পরিবর্তন সর্বদা সমান থাকে।
মিথেনের দহন বিক্রিয়া:
\[\text{CH}_4\text{(g)} + 2\text{O}_2\text{(g)} \longrightarrow \text{CO}_2\text{(g)} + 2\text{H}_2\text{O(l)}\]
বিক্রিয়ার তাপ: \[\Delta H_{\text{comb}} = \sum \Delta H_f^\circ(\text{Products}) - \sum \Delta H_f^\circ(\text{Reactants})\]
\[\Delta H_{\text{comb}} = [\Delta H_f^\circ(\text{CO}_2) + 2 \Delta H_f^\circ(\text{H}_2\text{O})] - [\Delta H_f^\circ(\text{CH}_4) + 2 \Delta H_f^\circ(\text{O}_2)]\]
মান বসিয়ে (যেহেতু প্রমাণ অবস্থায় \(\Delta H_f^\circ(\text{O}_2) = 0\)):
\[\Delta H_{\text{comb}} = [-393.5 + 2(-285.8)] - [-74.8 + 0]\]
\[\Delta H_{\text{comb}} = [-393.5 - 571.6] + 74.8 = -965.1 + 74.8 = -890.3\text{ kJ/mol}\]
হেসের সূত্রের বিবৃতি ও গঠন তাপ হতে দহন তাপ নির্ণয়ের যথার্থ সমীকরণ।
নির্দিষ্ট সমাকলন (Definite Integral) ব্যবহার করে \(y = 4 - x^2\) প্যারাবোলা এবং \(x\)-অক্ষ দ্বারা আবদ্ধ অঞ্চলের ক্ষেত্রফল নির্ণয় করো। [মান: ৫]
ছেদবিন্দু নির্ণয়: \(x\)-অক্ষে \(y = 0\):
\[4 - x^2 = 0 \implies x^2 = 4 \implies x = -2 \text{ এবং } x = +2\]
ক্ষেত্রফল সমাকলন: \[A = \int_{-2}^2 (4 - x^2) dx\]
যেহেতু এটি যুগ্ম ফাংশন: \[A = 2 \int_0^2 (4 - x^2) dx = 2 \left[ 4x - \frac{x^3}{3} \right]_0^2 = 2 \left[ 4(2) - \frac{8}{3} \right] = 2 \left[ 8 - \frac{8}{3} \right] = 2 \times \frac{16}{3} = \mathbf{\frac{32}{3} = 10.67\text{ বর্গ একক}}\]
অনির্দিষ্ট যোগজ (Integration) নির্ণয় করো: \[\int x^2 e^{2x} \, dx\] [মান: ৫]
LIATE নিয়ম অনুযায়ী \(u = x^2, v = e^{2x}\):
\[\int u v \, dx = u \int v \, dx - \int \left( \frac{du}{dx} \int v \, dx \right) dx\]
\[I = x^2 \left(\frac{e^{2x}}{2}\right) - \int 2x \left(\frac{e^{2x}}{2}\right) dx = \frac{1}{2} x^2 e^{2x} - \int x e^{2x} \, dx\]
পুনরায় ইউ-ভি নিয়ম প্রয়োগ করে:
\[\int x e^{2x} dx = x \left(\frac{e^{2x}}{2}\right) - \int 1 \cdot \frac{e^{2x}}{2} dx = \frac{1}{2} x e^{2x} - \frac{1}{4} e^{2x}\]
মান বসিয়ে: \[I = \frac{1}{2} x^2 e^{2x} - \frac{1}{2} x e^{2x} + \frac{1}{4} e^{2x} + C = \mathbf{\frac{e^{2x}}{4} (2x^2 - 2x + 1) + C}\]
নির্দিষ্ট সমাকলনের ধর্মাবলী ব্যবহার করে মান নির্ণয় করো: \[\int_{0}^{\frac{\pi}{2}} \frac{\sin x}{\sin x + \cos x} \, dx\] [মান: ৫]
সমাধান:
ধরি, \[I = \int_{0}^{\frac{\pi}{2}} \frac{\sin x}{\sin x + \cos x} \, dx \quad \cdots (1)\]
নির্দিষ্ট যোগজের ধর্ম \(\int_{0}^{a} f(x) dx = \int_{0}^{a} f(a - x) dx\) প্রয়োগ করে:
\[I = \int_{0}^{\frac{\pi}{2}} \frac{\sin(\frac{\pi}{2} - x)}{\sin(\frac{\pi}{2} - x) + \cos(\frac{\pi}{2} - x)} \, dx = \int_{0}^{\frac{\pi}{2}} \frac{\cos x}{\cos x + \sin x} \, dx \quad \cdots (2)\]
সমীকরণ (১) ও (২) যোগ করে:
\[2I = \int_{0}^{\frac{\pi}{2}} \frac{\sin x + \cos x}{\sin x + \cos x} \, dx = \int_{0}^{\frac{\pi}{2}} 1 \, dx = [x]_{0}^{\frac{\pi}{2}} = \frac{\pi}{2}\]
\[\mathbf{I = \frac{\pi}{4}}\]
ক্র্যামারের নিয়ম (Cramer's Rule) প্রয়োগ করে সমীকরণ জোটের সমাধান করো:
\[x + 2y + 3z = 14\]\[2x - y + z = 3\]\[3x + y - 2z = -1\]
সহগ নির্ণায়ক: \[D = \begin{vmatrix} 1 & 2 & 3 \\ 2 & -1 & 1 \\ 3 & 1 & -2 \end{vmatrix}\]
\[D = 1(2 - 1) - 2(-4 - 3) + 3(2 - (-3)) = 1(1) - 2(-7) + 3(5) = 1 + 14 + 15 = 30\]
\(x\) এর নির্ণায়ক: \[D_x = \begin{vmatrix} 14 & 2 & 3 \\ 3 & -1 & 1 \\ -1 & 1 & -2 \end{vmatrix} = 14(1) - 2(-5) + 3(2) = 14 + 10 + 6 = 30\]
\(y\) এর নির্ণায়ক: \[D_y = \begin{vmatrix} 1 & 14 & 3 \\ 2 & 3 & 1 \\ 3 & -1 & -2 \end{vmatrix} = 1(-5) - 14(-7) + 3(-11) = -5 + 98 - 33 = 60\]
\(z\) এর নির্ণায়ক: \[D_z = \begin{vmatrix} 1 & 2 & 14 \\ 2 & -1 & 3 \\ 3 & 1 & -1 \end{vmatrix} = 1(-2) - 2(-11) + 14(5) = -2 + 22 + 70 = 90\]
ক্র্যামারের সূত্র অনুযায়ী: \[x = \frac{D_x}{D} = \frac{30}{30} = 1, \quad y = \frac{D_y}{D} = \frac{60}{30} = 2, \quad z = \frac{D_z}{D} = \frac{90}{30} = 3\]
নির্ণেয় সমাধান: \((x, y, z) = (1, 2, 3)\)।
নির্ণায়কের বিস্তৃতিকরণ ও ক্র্যামারের নিয়মের সঠিক প্রয়োগ।
\((2x^2 - \frac{1}{x})^{15}\) এর দ্বিপদী বিস্তৃতিতে \(x\) বর্জিত পদের মান কত?
দ্বিপদী রাশি \((2x^2 - x^{-1})^{15}\) এর সাধারণ পদ (General Term, \(T_{r+1}\)):
\[T_{r+1} = \binom{15}{r} (2x^2)^{15 - r} (-x^{-1})^r\]
\[T_{r+1} = \binom{15}{r} 2^{15 - r} x^{2(15 - r)} (-1)^r x^{-r} = (-1)^r \binom{15}{r} 2^{15 - r} x^{30 - 2r - r} = (-1)^r \binom{15}{r} 2^{15 - r} x^{30 - 3r}\]
পদটি \(x\) বর্জিত (স্বাধীন) হওয়ার শর্ত: \[30 - 3r = 0 \implies 3r = 30 \implies r = 10\]
সুতরাং ১১-তম পদটি \(x\) বর্জিত। এর মান: \[T_{11} = (-1)^{10} \binom{15}{10} 2^{15 - 10} = 1 \times \binom{15}{5} \times 2^5\]
\[\binom{15}{5} = \frac{15 \times 14 \times 13 \times 12 \times 11}{5 \times 4 \times 3 \times 2 \times 1} = 3003\]
\[T_{11} = 3003 \times 32 = 96096\]
দ্বিপদী উপপাদ্যের সাধারণ পদ থেকে সূচকীয় শর্ত দ্বারা পদ নির্ণয়।
নির্দেশনা অনুযায়ী বাক্যগুলো পরিবর্তন করো:
(i) He said to me, "Did you submit the engineering report yesterday?" (Change into Indirect Speech)
(ii) Engineers are building a modern bridge over the river. (Change into Passive Voice)
(iii) Though he worked hard, he could not finish the drawing in time. (Make it Compound) [মান: ৫]
উত্তরসমূহ:
(i) Indirect Speech: He asked me if (or whether) I had submitted the engineering report the previous day (or the day before).
(ii) Passive Voice: A modern bridge is being built over the river by engineers.
(iii) Compound Sentence: He worked hard, but he could not finish the drawing in time.
Change the voice of the following sentences as directed:
(i) The engineers are constructing a high-speed railway bridge. (Passive)
(ii) Who solved this difficult circuit problem? (Passive)
(iii) Let the machine be switched off immediately. (Active)
(iv) Smoke filled the laboratory. (Passive)
(v) We must respect our teachers. (Passive) [মান: ৫]
Answers:
(i) Passive: A high-speed railway bridge is being constructed by the engineers.
(ii) Passive: By whom was this difficult circuit problem solved?
(iii) Active: Switch off the machine immediately.
(iv) Passive: The laboratory was filled with smoke. ('filled with', not 'by').
(v) Passive: Our teachers must be respected by us.
Transform the following sentences as directed:
(a) In spite of working diligently day and night, the young scientist could not achieve the desired experimental results. (Make it Compound)
(b) Only perseverance and intellectual honesty can lead an engineer to genuine breakthroughs. (Make it Negative without changing meaning)
(c) The microprocessor is so intricate that a layman cannot comprehend its architectural layout. (Make it Simple)
(d) Who does not aspire to secure a prestigious admission into DUET? (Make it Assertive)
(e) The committee said to him, "Submit your thesis proposal before Friday." (Change into Indirect Speech)
Answers:
(a) Compound: The young scientist worked diligently day and night, yet he could not achieve the desired experimental results.
(b) Negative: None but perseverance and intellectual honesty can lead an engineer to genuine breakthroughs.
(c) Simple: The microprocessor is too intricate for a layman to comprehend its architectural layout.
(d) Assertive: Everyone aspires to secure a prestigious admission into DUET.
(e) Indirect Speech: The committee instructed (or ordered) him to submit his thesis proposal before Friday.
Tests structural versatility: simple/compound transitions, negative transformation, assertive conversion, and imperative narration.
২য় পত্র: টেকনিক্যাল (বিভাগীয় বিষয়)
মেকানিক্যাল ইঞ্জিনিয়ারিং (স্পেশালাইজড ইঞ্জিনিয়ারিং)বিভাগ-ক: বহু নির্বাচনি প্রশ্ন (Technical MCQ)
৪০টি প্রশ্ন × ১.৫ নম্বর = ৬০ নম্বর (নেগেটিভ মার্ক ০.২৫)সেন্ট্রিফিউগাল পাম্পে ক্যাভিটেশন (Cavitation) সৃষ্টির মূল কারণ কোনটি?
কঠিন বস্তুর মধ্য দিয়ে পরিবাহন প্রক্রিয়ায় তাপ সঞ্চালনের মূল সমীকরণ কোনটি?
একটি উত্তপ্ত সমতল প্লেটের উপর তরলের পরিচলন (Convection) তাপ স্থানান্তর নির্ণয়ের সঠিক সূত্র কোনটি?
একটি কৃষ্ণবস্তুর (Black Body) প্রতি একক ক্ষেত্রফল হতে নির্গত মোট বিকিরণ ক্ষমতা (Radiation Power) কিসের সমানুপাতিক?
সিলিন্ড্রিক্যাল পাইপের জন্য তাপ নিরোধকের ক্রিটিক্যাল ব্যাসার্ধ (Critical Radius of Insulation, r_c) কোনটি?
হিট এক্সচেঞ্জারে সমপ্রবাহ (Parallel Flow) অপেক্ষা বিপরীত প্রবাহের (Counter Flow) প্রধান সুবিধা কোনটি?
পাতলা দেয়ালযুক্ত সিলিন্ডারে (Thin Cylinder) অভ্যন্তরীণ তরল চাপের কারণে সৃষ্ট হুপ স্ট্রেস (Hoop/Circumferential Stress, σ_h) কত?
একটি বৃত্তাকার সলিড শ্যাফটের টরশন প্রতিরোধ ক্ষমতা (Torsional Strength) শ্যাফটের ব্যাসের (d) কোন ঘাতের সমানুপাতিক?
ডাকটাইল উপাদানের ফাটল ও ব্যর্থতার জন্য সর্বাধিক প্রচলিত এবং নির্ভুল তত্ত্ব কোনটি?
প্ল্যানার মেকানিজমের ডিগ্রিজ অব ফ্রিডম (DOF) নির্ণয়ে গ্রুবলার-কুতজবাখ সূত্র কোনটি?
গিয়ার ডিজাইনে মডিউল (Module, m) এর সঠিক সংজ্ঞা কোনটি?
টেইলরের টুল লাইফ সমীকরণ (Taylor's Tool Life Equation) কোনটি?
একটি 1 টন রেফ্রিজারেশন (1 TR) সমতুল্য তাপ অপসারণের আন্তর্জাতিক হার কত?
বাষ্প কম্প্রেশন রেফ্রিজারেশন সাইকেলে (VCRS) সম্প্রসারণ ভালভে (Expansion Valve) থ্রটলিং প্রক্রিয়াটি কেমন হয়?
সাইক্রোমেট্রিক চার্টে ড্রাই বাল্ব তাপমাত্রা (DBT) স্থির রেখে জলীয় বাষ্প সংযোজন প্রক্রিয়াকে কী বলা হয়?
লেদ মেশিনে ড্রিলিং অপারেশন করার সময় ড্রিল বিটটি প্রধানত কোথায় আটকানো হয়?
কাস্টিং বা ঢালাই প্রক্রিয়ায় তরল ধাতুর সংকোচনজনিত শূন্যতা পূরণের জন্য অতিরিক্ত গলিত ধাতু সংরক্ষক অংশকে কী বলে?
ওয়েল্ডিংয়ে শীল্ডেড মেটাল আর্ক ওয়েল্ডিংয়ে (SMAW) ইলেকট্রোডের গায়ে ফ্লাক্স কোটিং (Flux Coating) ব্যবহারের উদ্দেশ্য কী?
ইঞ্জিনিয়ারিং উপাদানের ইমপ্যাক্ট টেস্টের (Impact Test) সাহায্যে প্রধানত কোন যান্ত্রিক ধর্ম পরিমাপ করা হয়?
একটি 4-স্ট্রোক ইঞ্জিনের ক্র্যাঙ্কশ্যাফট 2 বার পূর্ণ আবর্তন (720°) সম্পন্ন করলে পাওয়ার স্ট্রোক কয়টি সংঘটিত হয়?
ইঞ্জিনের ব্রেক পাওয়ার (Brake Power) এবং ইনডিকেটেড পাওয়ারের (Indicated Power) অনুপাতকে কী দক্ষতা বলা হয়?
স্পার্ক ইগনিশন (SI) ইঞ্জিনের পেট্রোলের অ্যান্টি-নক বৈশিষ্ট্য প্রকাশের জন্য কোন স্কেল ব্যবহৃত হয়?
কোনো মুক্ত স্প্রিং-ভর সিস্টেমের প্রাকৃতিক কম্পাঙ্ক (Natural Frequency, ω_n) এর সূত্র কোনটি?
ফ্লাইহুইলের (Flywheel) প্রাথমিক কাজ কী?
বেনভেঞ্চুরার (Venturimeter) মাধ্যমে পাইপের প্রবাহ পরিমাপে ডিসচার্জ সহগের (Coefficient of Discharge, C_d) সাধারণ মান কত?
রেফ্রিজারেশন সিস্টেমের কার্যক্ষমতা গুণাঙ্ক (Coefficient of Performance, COP) এর সংজ্ঞা কোনটি?
ইনভোলিউট গিয়ারে গিয়ারের দাঁতের সংযোগরেখা বরাবর ইন্টারফারেন্স (Interference) দূর করার প্রধান উপায় কোনটি?
তাপগতিবিদ্যার প্রথম সূত্র (First Law of Thermodynamics) নিচের কোন মৌলিক প্রাকৃতিক নীতির উপর প্রতিষ্ঠিত?
আইসেনট্রপিক প্রক্রিয়া (Isentropic Process) বলতে নিচের কোনটিকে বোঝায়?
কার্নো ইঞ্জিনের দক্ষতা (Carnot Efficiency, η) শুধুমাত্র কিসের উপর নির্ভর করে?
অটো সাইকেলের (Otto Cycle) তাপ সংযোজন প্রক্রিয়া কোন অবস্থায় সম্পন্ন হয়?
ডিজেল সাইকেলের (Diesel Cycle) তাপ সংযোজন প্রক্রিয়া কোন অবস্থায় ঘটে?
বাষ্পীয় বিদ্যুৎ কেন্দ্রে ব্যবহৃত র্যাঙ্কাইন সাইকেলের (Rankine Cycle) তাপীয় দক্ষতা বৃদ্ধির প্রধান উপায় কোনটি?
গ্যাস টারবাইন বিদ্যুৎ কেন্দ্রে কোন আদর্শ তাপগতিবিদ্যীয় সাইকেল অনুসরণ করা হয়?
ডায়নামিক সান্দ্রতা গুণাঙ্কের (Dynamic Viscosity, μ) আন্তর্জাতিক SI একক কোনটি?
একটি নিখুঁত বা আদর্শ তরলের (Ideal Fluid) প্রধান দুটি বৈশিষ্ট্য কোনটি?
বার্নোলির সমীকরণ (Bernoulli's Equation) নিচের কোনটির সংরক্ষণশীলতার ভিত্তিতে প্রতিষ্ঠিত?
বৃত্তাকার পাইপে তরল প্রবাহের ক্ষেত্রে রেনল্ডস সংখ্যা (Reynolds Number, Re) কত হলে প্রবাহকে ল্যামিনার (Laminar) বলা হয়?
পেলটন হুইল টারবাইন (Pelton Wheel Turbine) কোন ধরণের টারবাইন?
ফ্রান্সিস টারবাইন (Francis Turbine) কোন ধরণের হাইড্রোলিক টারবাইন?
বিভাগ-খ: টেকনিক্যাল লিখিত প্রশ্ন (Technical Written/CQ)
১৮টি প্রশ্ন × ৫ নম্বর = ৯০ নম্বরকার্নো ইঞ্জিনের দক্ষতা \(\eta = 1 - \frac{T_2}{T_1}\) সমীকরণটি ব্যাখ্যা করো। একটি আদর্শ হিট ইঞ্জিন \(600\,\text{K}\) তাপমাত্রার উৎস থেকে তাপ গ্রহণ করে এবং \(300\,\text{K}\) তাপমাত্রার গ্রাহকে তাপ বর্জন করে।
(ক) ইঞ্জিনের কার্নো দক্ষতা নির্ণয় করো।
(খ) ইঞ্জিনটি উৎস থেকে \(1000\,\text{J}\) তাপ গ্রহণ করলে সম্পাদিত কাজ এবং বর্জিত তাপ কত? [মান: ৫]
গণনা:
(ক) কার্নো দক্ষতা: \[\eta = 1 - \frac{T_2}{T_1} = 1 - \frac{300}{600} = 1 - 0.5 = 0.5 = \mathbf{50\%}\]
(খ) সম্পাদিত কাজ: \[W = \eta \times Q_1 = 0.5 \times 1000 = \mathbf{500\,\text{J}}\]
গ্রাহকে বর্জিত তাপ: \[Q_2 = Q_1 - W = 1000 - 500 = \mathbf{500\,\text{J}}\]
ফায়ার-টিউব এবং ওয়াটার-টিউব বয়লারের মধ্যে চারটি প্রধান পার্থক্য ছক আকারে দেখাও। কয়লাভিত্তিক বৃহৎ বিদ্যুৎ কেন্দ্রে কেন ওয়াটার-টিউব বয়লার ব্যবহৃত হয়? [মান: ৫]
পার্থক্য ছক:
১. টিউবের ভেতরের মাধ্যম: ফায়ার-টিউবে টিউবের ভেতর দিয়ে গরম ফ্লু গ্যাস যায় এবং বাইরে পানি থাকে; ওয়াটার-টিউবে টিউবের ভেতর পানি থাকে এবং বাইরে গরম গ্যাস প্রবাহিত হয়।
২. অপারেটিং চাপ: ফায়ার-টিউব নিম্ন থেকে মাঝারি চাপে (\(< 16\,\text{bar}\)) কাজ করে; ওয়াটার-টিউব অতি-উচ্চ চাপে (\(> 100\,\text{bar}\)) কাজ করে।
৩. বাষ্প উৎপাদনের হার: ফায়ার-টিউবে কম (\(< 9000\,\text{kg/hr}\)); ওয়াটার-টিউবে অত্যন্ত দ্রুত ও বিপুল পরিমাণ বাষ্প তৈরি হয়।
৪. বিস্ফোরণের ঝুঁকি: ফায়ার-টিউবে শেল বড় হওয়ায় বিস্ফোরণে ক্ষতি বেশি; ওয়াটার-টিউবে পাইপ ফেটে গেলেও কম ক্ষতি হয়।
বিদ্যুৎ কেন্দ্রে ব্যবহারের কারণ: বিদ্যুৎ উৎপাদনে টারবাইনের জন্য অতি-উচ্চ চাপ ও সুপারহিটেড স্টিম প্রয়োজন হয় যা কেবল ওয়াটার-টিউব বয়লারেই সম্ভব।
ফুরিয়ারের তাপ পরিবাহিতা সূত্র \(Q = -k A \frac{dT}{dx}\) ব্যাখ্যা করো। একটি \(0.2\,\text{m}\) পুরু সমতল ইটের দেয়ালের ক্ষেত্রফল \(15\,\text{m}^2\)। দেয়ালের ভেতরের পৃষ্ঠের তাপমাত্রা \(30^\circ\text{C}\) এবং বাইরের তাপমাত্রা \(10^\circ\text{C}\)। ইটের তাপ পরিবাহিতা \(k = 0.8\,\text{W/(m}\cdot\text{K)}\) হলে দেয়াল দিয়ে তাপ সঞ্চালনের হার (\(Q\)) কত? [মান: ৫]
গণনা:
- \(k = 0.8\,\text{W/(m}\cdot\text{K)}\)
- \(A = 15\,\text{m}^2\)
- \(\Delta T = T_1 - T_2 = 30 - 10 = 20^\circ\text{C}\)
- \(\Delta x = 0.2\,\text{m}\)
ফুরিয়ারের সূত্র: \[Q = \frac{k \cdot A \cdot \Delta T}{\Delta x} = \frac{0.8 \times 15 \times 20}{0.2} = \frac{240}{0.2} = \mathbf{1200\,\text{W} = 1.2\,\text{kW}}\]
এয়ার কন্ডিশনিংয়ে সাইক্রোমেট্রিক চার্ট ব্যবহারের গুরুত্ব কী? নিচের টার্মগুলোর সংজ্ঞা দাও:
(ক) Dry Bulb Temperature (DBT)
(খ) Wet Bulb Temperature (WBT)
(গ) Relative Humidity (RH) [মান: ৫]
সংজ্ঞা:
(ক) Dry Bulb Temperature (DBT): সাধারণ থার্মোমিটার দ্বারা পরিমাপকৃত বাতাসের প্রকৃত পারিপার্শ্বিক তাপমাত্রা (আর্দ্রতার প্রভাবমুক্ত)।
(খ) Wet Bulb Temperature (WBT): থার্মোমিটারের বাল্বকে একটি ভেজা সুতি কাপড়ে জড়িয়ে দ্রুতগতির বাতাসের সংস্পর্শে আনলে পানি বাষ্পীভবনের ফলে যে সর্বনিম্ন তাপমাত্রা পাওয়া যায়।
(গ) Relative Humidity (RH): নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় নির্দিষ্ট আয়তনের বাতাসে বিদ্যমান জলীয় বাষ্পের ভর এবং একই তাপমাত্রায় বাতাসকে সম্পূর্ণ সম্পৃক্ত করতে প্রয়োজনীয় জলীয় বাষ্পের ভরের শতকরা অনুপাত।
পেল্টন হুইল (Pelton Wheel) কোন ধরনের টারবাইন? এর প্রধান অংশগুলো—নজল, স্পিয়ার হেড, বাকেট এবং কেসিং-এর কাজ সংক্ষেপে লেখ। [মান: ৫]
টারবাইনের ধরন: এটি একটি উচ্চ হেড (High Head) ও স্বল্প ডিসচার্জের (Low Discharge) স্পর্শীয় প্রবাহের ঘাত টারবাইন (Tangential flow Impulse Turbine)।
অংশসমূহের কাজ:
১. Nozzle & Spear: চাপ শক্তিকে উচ্চগতির গতিশক্তিতে (Water jet) রূপান্তর করে এবং স্পিয়ার এগিয়ে-পিছিয়ে পানির ডিসচার্জ নিয়ন্ত্রণ করে।
২. Runner & Buckets: ডাবল-হেমিস্ফেরিক্যাল বাকেটের মধ্যবর্তী স্প্লিটার পানির জেটকে সমান দুই ভাগে বিভক্ত করে প্রায় \(160^\circ-165^\circ\) কোণে ঘুরিয়ে দেয় এবং ইমপ্যাক্ট ফোর্সের মাধ্যমে রোটর ঘুরায়।
৩. Casing: পানি চারদিকে ছিটকে পড়া রোধ করে এবং পানিকে টেলরেসে নিরাপদে পরিচালিত করে।
সেন্ট্রিফিউগাল পাম্প এবং রেসিপ্রোকেটিং পাম্পের মধ্যে চারটি প্রধান পার্থক্য ছক আকারে দেখাও। [মান: ৫]
পার্থক্য ছক:
১. প্রবাহের প্রকৃতি: সেন্ট্রিফিউগাল পাম্পে প্রবাহ অবিচ্ছিন্ন ও মসৃণ (Continuous); রেসিপ্রোকেটিং পাম্পে প্রবাহ স্পন্দিত (Pulsating)।
২. ডিসচার্জ ও হেড: সেন্ট্রিফিউগাল উচ্চ ডিসচার্জ ও নিম্ন/মাঝারি হেডের জন্য উপযোগী; রেসিপ্রোকেটিং কম ডিসচার্জ কিন্তু অত্যন্ত উচ্চ হেডের জন্য ব্যবহৃত হয়।
৩. গতি ও প্রাইমিং: সেন্ট্রিফিউগাল উচ্চগতির (মোটরের সাথে সরাসরি যুক্ত) এবং প্রাইমিং আবশ্যক; রেসিপ্রোকেটিং কম গতির এবং সেলফ-প্রাইমিং।
৪. ঘন তরল হ্যান্ডলিং: সেন্ট্রিফিউগাল সান্দ্র ও ঘোলাটে তরলে ভালো চলে; রেসিপ্রোকেটিংয়ে বিশুদ্ধ তরল লাগে।
অক্সি-অ্যাসিটিলিন গ্যাস ওয়েল্ডিংয়ে ব্যবহৃত ৩ প্রকার শিখার (Flames) নাম লেখ:
(ক) Neutral Flame
(খ) Oxidizing Flame
(গ) Carburizing Flame
প্রতিটি শিখায় অক্সিজেন ও অ্যাসিটিলিনের অনুপাত এবং এদের প্রয়োগ উল্লেখ করো। [মান: ৫]
শিখা বিবরণ:
(ক) Neutral Flame: অক্সিজেন ও অ্যাসিটিলিনের অনুপাত সমান (\(1:1\))। অভ্যন্তরীণ সাদা কোণ ও নীল শিখা থাকে। সাধারণ স্টিল, কাস্ট আয়রন, কপার ও অ্যালুমিনিয়াম ওয়েল্ডিংয়ে সর্বাধিক ব্যবহৃত হয়।
(খ) Oxidizing Flame: অক্সিজেনের পরিমাণ বেশি থাকে (\(1.5:1\))। অত্যন্ত উচ্চ তাপমাত্রার (\(3300^\circ\text{C}\)) শিখা। পিতল (Brass) ও ব্রোঞ্জ ঝালাইয়ে ব্যবহৃত হয়।
(গ) Carburizing (Reducing) Flame: অ্যাসিটিলিনের পরিমাণ বেশি থাকে (\(0.9:1\))। তিনটি পৃথক জোনের শিখা। নিকেল খাদ ও উচ্চ কার্বন ইস্পাত সারফেস হার্ডেনিংয়ে ব্যবহৃত হয়।
শ্যাফট ও হাবকে যুক্ত করতে সান্ক কি (Sunk Key) কীভাবে কাজ করে? একটি আয়তাকার কি শিয়ার (Shearing) এবং ক্রাশিং (Crushing) ব্যর্থতায় কীভাবে ডিজাইন করা হয় তার সমীকরণ লেখ। [মান: ৫]
কাজের নীতি: কি-র অর্ধেক অংশ শ্যাফটের কি-ওয়েতে এবং বাকী অর্ধেক হাব বা পুলির কি-ওয়েতে বসে টর্ক স্থানান্তর করে।
ডিজাইন সমীকরণ (প্রস্থ \(w\), উচ্চতা \(h\), দৈর্ঘ্য \(L\), শ্যাফট ব্যাসার্ধ \(r\)):
১. শিয়ারিংয়ে টর্ক ক্ষমতা: \[T = (w \cdot L \cdot \tau) \times r\]
২. ক্রাশিংয়ে টর্ক ক্ষমতা: \[T = \left( \frac{h}{2} \cdot L \cdot \sigma_c \right) \times r\]
উভয় ক্ষেত্রে ব্যর্থতা প্রতিরোধে কি-র দৈর্ঘ্য \(L\) এমনভাবে নির্বাচন করা হয় যাতে শিয়ারিং ও ক্রাশিং প্রতিরোধ ক্ষমতা কার্যকর টর্কের সমান বা বেশি হয়।
ওয়ার্ক স্টাডি (Work Study)-এর দুটি প্রধান শাখা কী কী? একজন শ্রমিকের একটি কাজের নিরীক্ষিত সময় (Observed Time) \(4.0\,\text{minutes}\), পারফরম্যান্স রেটিং \(110\%\) এবং অ্যালাউন্স \(15\%\) হলে স্ট্যান্ডার্ড টাইম (Standard Time) নির্ণয় করো। [মান: ৫]
ওয়ার্ক স্টাডির শাখা:
১. মেথড স্টাডি (Method Study) - কাজ করার সর্বোত্তম পদ্ধতি উদ্ভাবন।
২. ওয়ার্ক মেজারমেন্ট বা টাইম স্টাডি (Time Study) - কাজে প্রমিত সময় নির্ধারণ।
স্ট্যান্ডার্ড টাইম গণনা:
১. নরমাল টাইম: \[ ext{Normal Time} = \text{Observed Time} \times \left( \frac{\text{Rating}}{100} \right) = 4.0 \times 1.10 = 4.4\,\text{minutes}\]
২. স্ট্যান্ডার্ড টাইম: \[ ext{Standard Time} = \text{Normal Time} \times (1 + \text{Allowance}) = 4.4 \times (1 + 0.15) = 4.4 \times 1.15 = \mathbf{5.06\,\text{minutes}}\]
প্রোডাক্ট লেআউট (Product / Line Layout) এবং প্রসেস লেআউট (Process / Functional Layout)-এর মধ্যে চারটি পার্থক্য লেখ। গণ-উৎপাদনের (Mass production) জন্য কোনটি উপযোগী? [মান: ৫]
পার্থক্য ছক:
১. মেশিনের বিন্যাস: প্রোডাক্ট লেআউটে পণ্যের উৎপাদন প্রক্রিয়ার ক্রমানুসারে মেশিন সাজানো থাকে; প্রসেস লেআউটে একই জাতের মেশিন এক রুমে/বিভাগে থাকে (যেমন সকল লেদ এক সাথে)।
২. পণ্যের বৈচিত্র্য: প্রোডাক্ট লেআউটে সীমিত বা একক পণ্যের বিশাল উৎপাদন হয়; প্রসেস লেআউটে বিভিন্ন ধরনের কাস্টমাইজড পণ্য তৈরি হয়।
৩. উপকরণ হ্যান্ডলিং খরচ: প্রোডাক্ট লেআউটে কনভেয়ারের মাধ্যমে কাজ চলায় মেটেরিয়াল হ্যান্ডলিং খরচ অত্যন্ত কম; প্রসেস লেআউটে বেশি।
৪. ফ্লেক্সিবিলিটি: প্রোডাক্ট লেআউটে পণ্যের ডিজাইনে সামান্য পরিবর্তন করা কঠিন; প্রসেস লেআউট অত্যন্ত নমনীয়।
উপযোগিতা: গণ-উৎপাদনের (যেমন অটোমোবাইল অ্যাসেম্বলি) জন্য Product Layout সর্বাধিক উপযোগী।
প্রকল্প ব্যবস্থাপনায় সংকটময় পথ (Critical Path)-এর সংজ্ঞা দাও। ক্রিটিক্যাল অ্যাক্টিভিটিগুলোতে মোট ভাসমান সময় বা ফ্লোট (Total Float) কত হয়? প্রজেক্টে ক্রিটিক্যাল পাথ চিহ্নিত করার গুরুত্ব কী? [মান: ৫]
সংজ্ঞা: প্রজেক্ট নেটওয়ার্ক ডায়াগ্রামে শুরুর ইভেন্ট থেকে শেষ ইভেন্ট পর্যন্ত দীর্ঘতম সময়কাল বিশিষ্ট অবিচ্ছিন্ন পথকে ক্রিটিক্যাল পাথ বলে। এই পথটিই পুরো প্রজেক্ট শেষ হওয়ার জন্য প্রয়োজনীয় সর্বনিম্ন সময় নির্ধারণ করে।
ফ্লোট: ক্রিটিক্যাল পাথের প্রতিটি অ্যাক্টিভিটির Total Float শূন্য (\(\text{Float} = 0\))। অর্থাৎ কোনো কাজের দেরি করার সুযোগ নেই।
গুরুত্ব: ক্রিটিক্যাল পাথের যেকোনো একটি কাজে একদিন দেরি হলে সম্পূর্ণ প্রজেক্টের সমাপ্তি একদিন পিছিয়ে যাবে। ফলে প্রজেক্ট ম্যানেজাররা এই পাথের কাজগুলোতে সর্বোচ্চ নজরদারি ও সম্পদ নিয়োজিত করেন।
পেল্টন হুইল টারবাইন কী ধরনের টারবাইন? একটি পেল্টন হুইলে \(50\,\text{m}\) কার্যকর হেডে প্রতি সেকেন্ডে \(0.2\,\text{m}^3\) পানি প্রবেশ করে। সামগ্রিক দক্ষতা (Overall Efficiency) \(85\%\) হলে টারবাইন থেকে প্রাপ্ত শ্যাফট পাওয়ার (\(P\)) কত \(\text{kW}\) হবে? (পানির ঘনত্ব \(\rho = 1000\,\text{kg/m}^3\), \(g = 9.81\,\text{m/s}^2\)) [মান: ৫]
টারবাইনের ধরন: পেল্টন হুইল হলো একটি ট্যাঞ্জেনশিয়াল ফ্লো ইমপালস (Impulse) টারবাইন যা উচ্চ হেড ও স্বল্প প্রবাহে সর্বোচ্চ দক্ষতা দেয়।
গণনা: পানির মোট হাইড্রোলিক পাওয়ার: \[P_{\text{water}} = \rho g Q H = 1000 \times 9.81 \times 0.2 \times 50 = 98100\,\text{W} = 98.1\,\text{kW}\]
শ্যাফট পাওয়ার: সূত্র: \(\eta_o = \frac{P_{\text{shaft}}}{P_{\text{water}}}\)
\[P_{\text{shaft}} = \eta_o \times P_{\text{water}} = 0.85 \times 98.1 = \mathbf{83.385\,\text{kW}}\]
একটি ৪-সিলিন্ডার, ৪-স্ট্রোক পেট্রোল ইঞ্জিনের বোর \(D = 150\) mm, স্ট্রোক \(L = 200\) mm এবং গতিবেগ 1200 rpm। গড় কার্যকর চাপ (Mean Effective Pressure) \(P_m = 6.2\) bar হলে ইঞ্জিনের মোট ইন্ডিকেটেড পাওয়ার (Indicated Power, IP) কিলোওয়াটে নির্ণয় করো। [মান: ৫]
ইন্ডিকেটেড পাওয়ার সমীকরণ:
৪-স্ট্রোক ইঞ্জিনের ক্ষেত্রে কার্যকর চক্র সংখ্যা \(n = N/2 = 1200/2 = 600\) rpm = \(10\) cycles/s।
পিস্টন ক্ষেত্রফল \(A = rac{\pi imes 0.15^2}{4} = 0.01767 ext{ m}^2\)।
\[IP = rac{P_m \cdot L \cdot A \cdot (N/2) \cdot n_{cyl}}{60} = rac{6.2 imes 10^5 imes 0.2 imes 0.01767 imes 600 imes 4}{60 imes 1000} = 87.65 ext{ kW}\]
আইসি ইঞ্জিনের PLAN সূত্র ও শক্তি পরিমাপ।
একটি কাউন্টার-ফ্লো (Counter-flow) ডাবল-পাইপ হিট এক্সচেঞ্জারে গরম তেল 102°C তাপমাত্রায় প্রবেশ করে 60°C তাপমাত্রায় নির্গত হয়। ঠান্ডা পানি 20°C তাপমাত্রায় প্রবেশ করে 50°C তাপমাত্রায় বের হয়। হিট এক্সচেঞ্জারটির লগারিদমিক গড় তাপমাত্রা পার্থক্য (Log Mean Temperature Difference, LMTD) নির্ণয় করো। [মান: ৫]
কাউন্টার-ফ্লো প্রান্তে তাপমাত্রা পার্থক্য:
\[\Delta T_1 = T_{h,in} - T_{c,out} = 102 - 50 = 52^\circ ext{C}\]
\[\Delta T_2 = T_{h,out} - T_{c,in} = 60 - 20 = 40^\circ ext{C}\]
LMTD সমীকরণ:
\[ ext{LMTD} = rac{\Delta T_1 - \Delta T_2}{\ln(\Delta T_1 / \Delta T_2)} = rac{52 - 40}{\ln(52 / 40)} = 45.74^\circ ext{C}\]
হিট এক্সচেঞ্জারের এলএমটিডি সমীকরণ ও সমান্তরাল বনাম বিপরীত প্রবাহ বিশ্লেষণ।
একটি সেন্ট্রিফিউগাল পাম্প প্রতি সেকেন্ডে 31 লিটার পানি 26 m ম্যানোমেট্রিক হেডের বিপরীতে সরবরাহ করে। পাম্পটির কর্মদক্ষতা 75% হলে পাম্পটি চালাতে কত কিলোওয়াট ক্ষমতার মোটর প্রয়োজন হবে? [মান: ৫]
১. পানি উত্তোলনে প্রয়োজনীয় ক্ষমতা:
প্রবাহ \(Q = 31/1000 = 0.031 ext{ m}^3 ext{/s}\)।
\[P_w =
ho g Q H_m = 9.81 imes 0.031 imes 26 = 7.91 ext{ kW}\]
২. মোটরের প্রয়োজনীয় ক্ষমতা:
\[P_{motor} = rac{P_w}{\eta} = rac{7.91}{0.75} = 10.55 ext{ kW}\]
পাম্পের ম্যানোমেট্রিক হেড ও ইনপুট মোটর পাওয়ার নির্ধারণ।
একটি এপিসাইক্লিক গিয়ার ট্রেইনে সান গিয়ার S (32টি দাঁত) এবং অ্যানেউলাস রিং গিয়ার A (72টি দাঁত) আর্ম C-এর সাপেক্ষে ঘুরতে পারে। যদি আর্ম C ফিক্সড রাখা হয় এবং সান গিয়ার 100 rpm-এ ঘোরে, তবে রিং গিয়ার A এর গতিবেগ ও ঘূর্ণনের দিক টেবুলার মেথড ব্যবহার করে বের করো। [মান: ৫]
টেবুলার পদ্ধতি:
১. আর্ম ফিক্সড রেখে সান গিয়ারকে \(+1\) ঘূর্ণন দিলে রিং গিয়ারের ঘূর্ণন: \(- rac{T_S}{T_A} = - rac{32}{72}\)।
২. সান গিয়ার 100 rpm হলে: \[N_A = - 100 imes rac{32}{72} = - 44.4 ext{ rpm}\]
ঋণাত্মক চিহ্ন নির্দেশ করে রিং গিয়ার সান গিয়ারের বিপরীত দিকে 44.4 rpm গতিতে ঘুরবে।
এপিসাইক্লিক গিয়ার ট্রেইনের রিলেটিভ ভেলোসিটি ও টেবুলার মেথড।
একটি অ্যামোনিয়া রেফ্রিজারেশন প্ল্যান্টের বাষ্প কম্প্রেশন সাইকেলে মূল বিন্দুগুলোর এনথালপি মান নিম্নরূপ:
কম্প্রেসরের শুরুতে \(h_1 = 1421\) kJ/kg, কম্প্রেসরের শেষে \(h_2 = 1651\) kJ/kg, এবং ঘনীভবনের পর তরল রেফ্রিজারেন্টের এনথালপি \(h_3 = h_4 = 381\) kJ/kg।
(ক) রেফ্রিজারেটিং প্রভাব (Refrigerating Effect) কত?
(খ) সিস্টেমটির পারফরম্যান্স সহগ (COP) হিসাব করো। [মান: ৫]
১. রেফ্রিজারেটিং প্রভাব:
\[RE = h_1 - h_4 = 1421 - 381 = 1040 ext{ kJ/kg}\]
২. কম্প্রেসরে কৃতকাজ:
\[W_c = h_2 - h_1 = 1651 - 1421 = 230 ext{ kJ/kg}\]
৩. COP গণনা:
\[ ext{COP} = rac{RE}{W_c} = rac{1040}{230} = 4.52\]
বাষ্প কম্প্রেশন রেফ্রিজারেশন চক্রের এনথালপি বিশ্লেষণ ও সিওপি।
একটি উৎপাদনকারী কারখানার স্থির ব্যয় (Fixed Cost) 210000 টাকা। প্রতি একক পণ্যের পরিবর্তনশীল ব্যয় (Variable Cost) 30 টাকা এবং বিক্রয়মূল্য 50 টাকা। (ক) ব্রেক-ইভেন পয়েন্ট (Break-Even Point, BEP) এককে ও আর্থিক অঙ্কে নির্ণয় করো এবং
(খ) কারখানাটির কন্ট্রিবিউশন মার্জিন অনুপাত (P/V Ratio) শতকরা কত? [মান: ৫]
১. একক প্রতি কন্ট্রিবিউশন:
\[C = ext{Selling Price} - ext{Variable Cost} = 50 - 30 = 20 ext{ টাকা}\]
২. ব্রেক-ইভেন পয়েন্ট:
\[ ext{BEP (এককে)} = rac{ ext{Fixed Cost}}{C} = rac{210000}{20} = 10500 ext{ একক}\]
আর্থিক অঙ্কে: \[ ext{BEP (টাকায়)} = 10500 imes 50 = 525000 ext{ টাকা}\]
৩. P/V অনুপাত: \[ rac{C}{S} imes 100 = rac{20}{50} imes 100 = 40.0\%\]
শিল্প উৎপাদন অর্থনীতি, ব্রেক-ইভেন অ্যানালাইসিস ও মার্জিনাল কস্টিং।