Hollow Solid Sphere
1. সমস্যাটি হলো: একটি ফাঁপা লোহার গোলকের বাহিরের ব্যাসার্ধ 14 সে.মি. এবং লোহার বেধ 2 সে.মি. দেওয়া আছে। এর ভিতরের নিরটে গোলক তৈরি করা হয়েছে যা একটি ঘনক আকৃতির বাক্সে ঠিকভাবে ফিট করে। আমাদের কাজ হলো:
ক) ফাঁপা অংশের আয়তন নির্ণয় করা।
খ) নিরটে গোলকের পৃষ্ঠতলের ক্ষেত্রফল নির্ণয় করা।
গ) বাক্সটির অনধিকৃত অংশের আয়তন নির্ণয় করা।
2. সূত্রাবলী ও নিয়মাবলী:
- গোলকের আয়তন: $$V=\frac{4}{3}\pi r^3$$
- গোলকের পৃষ্ঠতলের ক্ষেত্রফল: $$A=4\pi r^2$$
- ঘনকের আয়তন: $$V= a^3$$ যেখানে $a$ হলো ঘনকের বাহুর দৈর্ঘ্য।
3. প্রথমে, বাহিরের গোলকের ব্যাসার্ধ $R=14$ সে.মি., লোহার বেধ $t=2$ সে.মি., তাই ভিতরের গোলকের ব্যাসার্ধ হবে $$r=R-t=14-2=12$$ সে.মি।
4. (ক) ফাঁপা অংশের আয়তন = বাহিরের গোলকের আয়তন - ভিতরের গোলকের আয়তন
$$V_{hollow}=\frac{4}{3}\pi R^3 - \frac{4}{3}\pi r^3=\frac{4}{3}\pi (R^3 - r^3)$$
$$=\frac{4}{3}\pi (14^3 - 12^3)=\frac{4}{3}\pi (2744 - 1728)=\frac{4}{3}\pi (1016)$$
$$=\frac{4}{3} \times 3.1416 \times 1016 \approx 4256.64$$ ঘন সে.মি।
5. (খ) নিরটে গোলকের পৃষ্ঠতলের ক্ষেত্রফল:
$$A=4\pi r^2=4 \times 3.1416 \times 12^2=4 \times 3.1416 \times 144=1809.56$$ বর্গ সে.মি।
6. (গ) নিরটে গোলকটি একটি ঘনক আকৃতির বাক্সে ঠিক ফিট করে, তাই ঘনকের বাহুর দৈর্ঘ্য হবে নিরটে গোলকের ব্যাসার্ধের দ্বিগুণ:
$$a=2r=2 \times 12=24$$ সে.মি।
7. ঘনকের আয়তন:
$$V_{cube}=a^3=24^3=13824$$ ঘন সে.মি।
8. বাক্সটির অনধিকৃত অংশের আয়তন = ঘনকের আয়তন - নিরটে গোলকের আয়তন
$$V_{unused}=13824 - \frac{4}{3}\pi r^3=13824 - \frac{4}{3} \times 3.1416 \times 12^3=13824 - 7238.23=6585.77$$ ঘন সে.মি।
সুতরাং,
ক) ফাঁপা অংশের আয়তন = $4256.64$ ঘন সে.মি।
খ) নিরটে গোলকের পৃষ্ঠতলের ক্ষেত্রফল = $1809.56$ বর্গ সে.মি।
গ) বাক্সটির অনধিকৃত অংশের আয়তন = $6585.77$ ঘন সে.মি।