2020 A/L Physics Past Paper · Question 42 (Sinhala Medium)

Answer: (5) රූපය (5)

ප්‍රශ්නය අසන්නේ කුමක්ද

සොයාගත යුත්තේ: පැනූ විට සිට බිමට පැමිණෙන තෙක් වේගයේ සිරස් සංරචකය $v$ කාලය $t$ සමඟ වෙනස් වන ප්‍රස්තාරය.

අදාළ න්‍යාය

$\therefore \quad F = ma$

$F$ - සම්ප්‍රයුක්ත බලය (N)

$F = 6\,\pi\,\eta\,a\,v$

ගෝලය මෙලෙස ලබා ගන්නා නියත ප්‍රවේගය $v$ ආන්ත ප්‍රවේගය (terminal velocity) ලෙස හැඳින්වේ.

$U + F = W$ $F = W - U$

අවශ්‍ය සමීකරණ

$mg - R = ma$

$R = R(v),\quad R(0) = 0$

$R(v_T) = mg \;\Rightarrow\; a = 0$

තර්කය / ගණනය

අක්ෂ: තිරස් අක්ෂය කාලය $t$, සිරස් අක්ෂය වේගයේ සිරස් සංරචකය $v$ (පහළට ධන).

ප්‍රස්තාරයේ ඛණ්ඩාංකය = ත්වරණය $a = g - \dfrac{R}{m}$.

ආරම්භක තත්ත්වය: $t = 0$ හිදී $v = 0$, එබැවින් ප්‍රතිරෝධය $R = 0$, $a = g$ — ප්‍රස්තාරය මූලයේ සිට වැඩිම ඛණ්ඩාංකයෙන් ආරම්භ වේ.

කොටස්: ක්‍රියාව වෙනස් වන අවස්ථා — වීඳකාරිය විවෘත කරන මොහොත, බිමට පැමිණෙන මොහොත. කොටස් තුන: විවෘත කිරීමට පෙර, විවෘත කළ පසු, බිමේ.

විවෘත කිරීමට පෙර

වේගය වැඩි වන විට ප්‍රතිරෝධය වැඩි වේ; $a = g - \dfrac{R}{m}$ අඩු වෙමින් යයි.

වේගය වැඩි වෙමින් ම පවතී, නමුත් සෙමෙන් සෙමෙන්: පහළට වංගු වන වැඩි වීමක්, විශාල ආන්ත ප්‍රවේගයක් දෙසට.

විවෘත කළ පසු

ප්‍රතිරෝධය හදිසියේ විශාලය: $R > mg$, $a$ සෘණ, ආරම්භයේ විශාලයි — වේගය වේගයෙන් අඩු වේ.

වේගය අඩු වන විට ප්‍රතිරෝධයද අඩු වී වැටීම සෙමින් වේ: ඉහළට වංගු වන අඩු වීමක්, කුඩා නව ආන්ත ප්‍රවේගයක් තෙක්.

කුඩා ආන්ත ප්‍රවේගය, පසුව බිම

$R = mg$: $a = 0$ — තිරස් රේඛාව; බිමට පැමිණි විට වේගය එකෙණෙහි ශුන්‍ය වේ — සිරස් වැටීමක්.

සීමා අගයන්: ආරම්භයේ $v = 0$; විවෘත කරන මොහොතේ වේගය උච්චතම (අඛණ්ඩව, පිම්මක් නොමැතිව); බිමට ටිකක් පෙර කුඩා නියත $v_2 > 0$; බිමේ දී $v = 0$.

ඛණ්ඩාංකය, වංගුව, ලකුණ: විවෘත කිරීමට පෙර ඛණ්ඩාංකය ධන, අඩු වෙමින් යයි (පහළට වංගුව).

විවෘත කළ පසු ඛණ්ඩාංකය සෘණ, විශාලත්වය අඩු වෙමින් යයි (ඉහළට වංගුව); ආන්ත ප්‍රවේගයේ දී ඛණ්ඩාංකය ශුන්‍ය.

$v$ සෑම විටම ධන (පහළට).

විකල්ප පරීක්ෂා කිරීම

දැන් පමණක් තේරීම් සමඟ සසඳමු: පහළට වංගු වන වැඩි වීම, ඉහළට වංගු වන අඩු වීම, කුඩා තිරස් කොටස, අවසානයේ සිරස් වැටීම — රූපය (5).

අනෙක් විකල්ප වැරදි වන්නේ ඇයි

සමමිතික වංගුව; ආන්ත ප්‍රවේගයක් නැත.

නියත ත්වරණයක් මෙන් සරල රේඛා.

වැඩි වීම ඉහළට වංගු වේ.

නිගමනය

ප්‍රතිරෝධය වේගය සමඟ වැඩි වන නිසා වැඩි වීම පහළට වංගු වේ; විවෘත කළ පසු ප්‍රතිරෝධය > බර, වේගය කුඩා ආන්ත ප්‍රවේගයකට අඩු වේ; බිමේ දී ශුන්‍යය — පිළිතුර (5).

වීඳකාරිය විවෘත කළ විට පුද්ගලයා ඉහළට යන බව හෝ නිශ්චල වන බව සිතීම.

විවෘත කළ පසු වේගය අඩු වේ, නමුත් තවමත් පහළටම — ප්‍රතිරෝධය බරට සමාන වන කුඩා ආන්ත ප්‍රවේගයක නිශ්චල වේ.