2018 A/L Physics Past Paper · Question 34 (Sinhala Medium)

Answer: (3) රූපය (3)

ප්‍රශ්නය අසන්නේ කුමක්ද

සෙවිය යුත්තේ: මකුළුවා බැසීමට පෙර හා පසු තැටියේ පමණක් $L$ හා $\omega$ හි ප්‍රස්තාරය.

අදාළ න්‍යාය

බාහිර ව්‍යාවර්තයක් ක්‍රියා නොකරයි නම්, යම් භ්‍රමණ පද්ධතියක මුළු කෝණික ගම්‍යතාව නියතව පවතී.

කෝණික ගම්‍යතාව = අවස්ථීති ඝූර්ණය $\times$ කෝණික ප්‍රවේගය

අවශ්‍ය සමීකරණ

$I\omega_0 = (I + mr^2)\,\omega_1$

$\omega_1 = \frac{I}{I + mr^2}\,\omega_0 < \omega_0$

$L_{තැටිය} = I\omega_1 < I\omega_0$

තර්කය / ගණනය

තිරස් අක්ෂය කාලය $t$.

සිරස් අක්ෂය $L$ හා $\omega$ හි විශාලත්වය; තැටියට පමණක්.

මකුළුවා එන්නට පෙර ($t < 0$): තැටිය තනිව භ්‍රමණය වේ.

පිටතින් කිසිවක් එය ඇඹරෙන්නේ නැත.

එබැවින් $L_0 = I\omega_0$ හා $\omega_0$ වෙනස් නොවේ. තිරස් රේඛා දෙකකි.

$t = 0$ දී මකුළුවා ගැටිය මතට බසී.

ඉතා ඉක්මනින් එය තැටිය සමඟ භ්‍රමණය වීමට පටන් ගනී.

භ්‍රමණය වීමට මකුළුවාට කෝණික ගම්‍යතාව අවශ්‍ය යි.

එය ලැබෙන්නේ තැටියෙනි. එබැවින් තැටියේ $L$ අඩු වේ.

තැටියේ $I$ වෙනස් නොවේ. එබැවින් එහි $\omega$ ද අඩු වේ.

ඉන්පසු ($t > 0$) පිටතින් කිසිවක් එය ඇඹරෙන්නේ නැත. එබැවින් දෙක ම නව, අඩු අගයන්හි රැඳේ.

$0.8\,\omega_0$

$\omega_1 = \frac{I}{1.25\,I}\,\omega_0$

$0.8\,L_0$

$L_1 = I \times 0.8\,\omega_0$

එබැවින් ප්‍රස්තාර දෙක ම $t = 0$ දී එකම අනුපාතයෙන්, $\dfrac{I}{I + mr^2}$, පියවරක් ලෙස පහළ බසී.

ඉන්පසු දෙක ම තිරස් ව පවතී.

ඒවා කිසිදා ශුන්‍ය නොවේ.

විකල්ප පරීක්ෂා කිරීම

දෙක ම $t = 0$ දී පහළ බැස පසුව තිරස් ව පවතින බව පෙන්වන්නේ රූපය (3) පමණි.

අනෙක් විකල්ප වැරදි වන්නේ ඇයි

මෙම වරණය කියන්නේ: රූපය (1): තැටියේ $L$ වෙනස් නොවේ, $\omega$ පමණක් පහළ බසී.

නමුත් තැටිය මකුළුවාට කෝණික ගම්‍යතාවෙන් කොටසක් දෙයි. එබැවින් එහි $L$ ද පහළ බැසිය යුතු ය.

එබැවින් මෙය වැරදි ය.

මෙම වරණය කියන්නේ: රූපය (2): $\omega$ වැඩි වේ.

නමුත් මකුළුවා බැස්ස විට තැටිය සෙමින් යයි. $\omega$ වැඩි විය නොහැකි ය.

මෙම වරණය කියන්නේ: රූපය (4): $L$ පහළ බසී, නමුත් $\omega$ වෙනස් නොවේ.

නමුත් $L = I\omega$; තැටියේ $I$ වෙනස් නොවේ. $L$ පහළ බසී නම් $\omega$ ද පහළ බැසිය යුතු ය.

මෙම වරණය කියන්නේ: රූපය (5): කිසිවක් වෙනස් නොවේ.

නමුත් තැටිය මකුළුවාට කෝණික ගම්‍යතාව දිය යුතු ය. එබැවින් යමක් පහළ බැසිය යුතු ය.

නිගමනය

$t = 0$ දී තැටියේ $L$ හා $\omega$ දෙක ම එකම අනුපාතයෙන් පහළ බසී.

ඉන්පසු ඒවා වෙනස් නොවේ.

පිළිතුර රූපය (3).

"කෝණික ගම්‍යතාව වෙනස් නොවේ" යන්න තැටියට පමණක් කීම.

එය වෙනස් නොවන්නේ තැටිය + මකුළුවා එක්ව ය.

ප්‍රශ්නය අසන්නේ තැටියට පමණක් අදාළ අගයයි. එය අඩු වේ.

ගවේෂණය කරන්න

තැටිය ඝර්ෂණයෙන් තොරව නියත කෝණික වේගයකින් භ්‍රමණය වේ.

$t = 0$ දී මකුළුවා ගැටිය මතට පැමිණ තැටිය සමඟ භ්‍රමණය වීමට පටන් ගනී.

මකුළුවාට අවශ්‍ය කෝණික ගම්‍යතාව ලැබෙන්නේ තැටියෙනි; එබැවින් තැටියේ $L$ අඩු වේ.

තැටියේ $I$ වෙනස් නොවන බැවින් එහි $\omega$ ද අඩු වී, පසුව දෙක ම නියත වේ: රූපය (3).