2020 A/L Physics Past Paper · Question 28 (Sinhala Medium)

Answer: (3) $c$

ප්‍රශ්නය අසන්නේ කුමක්ද

සොයාගත යුත්තේ: නිශ්චලතාවේ සිට නිදහස් කරන ලද A හි $+Q$ ගෝලයට සුමට මේසය මත ගත හැකි මාර්ගය.

අදාළ න්‍යාය

සජාතීය ආරෝපණ (+, + සහ −, −) එකිනෙක විකර්ෂණය වන අතර විජාතීය ආරෝපණ (+, −) එකිනෙක ආකර්ෂණය වේ.

ලක්ෂ්‍යාකාර විද්‍යුත් ආරෝපණ දෙකක් අතර අන්‍යෝන්‍ය බලය, එම ආරෝපණ දෙකෙහි ගුණිතයට අනුලෝමව ද ඒවා අතර දුරෙහි වර්ගයට ප්‍රතිලෝමව ද සමානුපාතික වේ.

ගම්‍යතා පරිවර්තනයේ දිශාව අසංතුලිත බලයෙහි දිශාවම වේ.

මෙම ප්‍රශ්නයට යෙදීම

දිශා සටහන: රූපයේ $BC$ තිරස්ය.

$C$ සිට $B$ දෙසට දිශාව "වම", $BC$ සිට $A$ දෙසට දිශාව "ඉහළ".

$A$ ත්‍රිකෝණයේ ඉහළ කොණයි; $AB = AC = a$.

දෛශික: $A$ මත බල දෙකක් ක්‍රියා කරයි.

$B$ හි $-Q$ වෙතින් ආකර්ෂණය $\vec F_B$ ($A$ සිට $B$ දෙසට).

$C$ හි $+Q$ වෙතින් විකර්ෂණය $\vec F_C$ ($C$ සිට $A$ දෙසට, එහාට).

මේසය සුමට හා තිරස් වන බැවින් චලිතය තීරණය කරන්නේ මේවා පමණි.

තර්කය / ගණනය

දිශා නියමය: බල දෙකම එකම දුර $a$ හි එකම විශාලත්වයේ $Q$ ආරෝපණවලින් ඇති ඒවාය.

එබැවින් $F_B = F_C = \dfrac{kQ^2}{a^2} = F$.

$\vec F_B$ තිරසට $60^\circ$ පහළින් වමට ඇත.

$\vec F_C$ තිරසට $60^\circ$ ඉහළින් වමට ඇත.

සිරස් සංරචක $F\sin 60^\circ$ එකිනෙක නිෂේධනය කරයි.

$F_x = F\cos 60^\circ + F\cos 60^\circ$

$F_x = 2F \times \frac{1}{2} = F$

$F_y = F\sin 60^\circ - F\sin 60^\circ = 0$

$F_{net} = \frac{kQ^2}{a^2}\ \text{(වමට, තිරස්ව)}$

අවසාන දිශාව: නිශ්චලතාවේ සිට ආරම්භ වන බැවින් පළමු ප්‍රවේගය සම්ප්‍රයුක්ත බලයේ දිශාවට — තිරස්ව වමට.

$A$ වමට ගමන් කරන විට $AB$ අඩු වී $AC$ වැඩි වේ.

$F_B \propto \dfrac{1}{AB^2}$ වැඩි වී, $F_C$ අඩු වේ; එබැවින් පහළට සංරචකයක් වර්ධනය වේ.

ප්‍රවේගය බලය දෙසට හැරෙන බැවින් මාර්ගය තිරස්ව ආරම්භ වී ක්‍රමයෙන් පහළට නැඹුරු වේ.

විකල්ප පරීක්ෂා කිරීම

රූපයේ මාර්ග සමඟ සැසඳීම: තිරස්ව ආරම්භ වී පහළට නැඹුරු වන්නේ මාර්ගය $c$ පමණි — විකල්පය (3).

අනෙක් විකල්ප වැරදි වන්නේ ඇයි

ඉහළට නැඹුරු වේ.

බලයේ දිශාව නියතව පවතියි යැයි ගනී.

$B$ හි ආකර්ෂණය පමණක් සලකයි.

ආරම්භයේම පහළට ගමන් කරයි.

පරීක්ෂා කිරීම

$0.5 * QB - 0.5 * QC$

දෙවන ආකාරය (සීමාවක්): $B$ හි ද $+Q$ තිබුණේ නම් විකර්ෂණ දෙකෙහිම තිරස් සංරචක නිෂේධනය වී $A$ කෙලින්ම ඉහළට තල්ලු වනු ඇත.

එක් ලකුණක් මාරු කිරීමෙන් සම්ප්‍රයුක්තය $90^\circ$ හැරී වමට යොමු වේ — අපගේ ප්‍රතිඵලයට ගැළපේ.

තවද $A$ හි ආරම්භක දිශාවෙන් බැහැරව යන මාර්ග ($d$, $e$) නිශ්චලතාවේ සිට ආරම්භ වන වස්තුවකට කළ නොහැකිය.

නිගමනය

ආරම්භයේදී සම්ප්‍රයුක්තය $\dfrac{kQ^2}{a^2}$ තිරස්ව වමට යොමු වේ; $A$ චලනය වන විට $B$ හි ආකර්ෂණය වැඩි වී බලය පහළට හැරෙයි: මාර්ගය $c$ — පිළිතුර (3).

වස්තුවක් බල රේඛාව ඔස්සේ හෝ බලයේ දිශාවට සැමදා කෙලින්ම ගමන් කරයි යැයි සිතීම.

බලය ප්‍රවේගය වෙනස් කරයි; ප්‍රවේගය සෙමින් බලය දෙසට හැරෙයි. නිශ්චලතාවේ සිට ආරම්භ වන විට පමණක් ආරම්භක දිශාව බලයේ දිශාව වේ.