2023 A/L Physics Past Paper · Question 33 (Sinhala Medium)

Answer: (3) $X$ සහ $Y$ සමාන ත්වරණයෙන් ඉහළට නගී.

ප්‍රශ්නය අසන්නේ කුමක්ද

වෙනස් කරන්නේ කුමක් ද: තහඩු සමීප කරනු ලැබේ. ඒ දෙක හරහා වෝල්ටීයතාව එලෙසම ය. එබැවින් ඒ අතර දුර $d$ අඩු වේ.

අපට අවශ්‍ය: ඉන්පසු $X$ සහ $Y$ කරන්නේ කුමක් ද යන්න.

එක් එක් අකුරේ තේරුම:

$V$ ($\text{V}$): තහඩු හරහා වෝල්ටීයතාව.

$d$ ($\text{m}$): තහඩු අතර දුර.

$E$ ($\text{V m}^{-1}$): තහඩු අතර විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍ර තීව්‍රතාව.

$q$ ($\text{C}$): බිඳිත්තක ආරෝපණය.

$m$ ($\text{kg}$): බිඳිත්තක ස්කන්ධය.

$g$ ($\text{m s}^{-2}$): ගුරුත්වජ ත්වරණය.

$a$ ($\text{m s}^{-2}$): බිඳිත්තක ත්වරණය.

අදාළ න්‍යාය

විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රයක් තුළ වූ යම් ලක්ෂ්‍යයක ක්ෂේත්‍ර තීව්‍රතාව යනු එම ලක්ෂ්‍යයෙහි තැබූ ඒකක ධන ආරෝපණයක් (+1 C) මත ක්‍රියා කරන බලයයි. තව ද එම තීව්‍රතාව දෛශික රාශියක් වන අතර එම ධන ආරෝපණය මත ක්‍රියාකරන බලයෙහි දිශාවෙන් තීව්‍රතාවෙහි දිශාව නිරූපණය වේ.

එමෙන්ම තීව්‍රතාව $E$ වන ලක්ෂ්‍යයක තැබූ "$q$" ආරෝපණයක් මත බලය $F = Eq$ වේ.

ඉහත $\frac{\Delta V}{\Delta x}$ යන රාශිය විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රයේ විභව අනුක්‍රමණය ලෙස හැඳින්වේ. එම ප්‍රකාශනය අනුව විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රයක ඕනෑම ලක්ෂ්‍යයක ක්ෂේත්‍ර තීව්‍රතාව එහි විභව අනුක්‍රමණයට සමාන වේ.

නමුත් $E$ = විභව අනුක්‍රමණය $= \frac{V}{d}$

පළමු උද්ධෘතය කියන්නේ ලක්ෂ්‍යයක ක්ෂේත්‍ර තීව්‍රතාව එහි ඇති ඒකක ධන ආරෝපණයක් මත බලය බව ය. දෙවන උද්ධෘතය ආරෝපණයක් $q$ මත බලය $F = Eq$ ලෙස දෙයි. තෙවන උද්ධෘතය කියන්නේ ක්ෂේත්‍ර තීව්‍රතාව විභව අනුක්‍රමණයට සමාන බව ය.

සමාන්තර තහඩු දෙකක් අතර විභවය එක් තහඩුවේ සිට අනෙකට ඒකාකාරව වෙනස් වේ. එබැවින් අනුක්‍රමණය වෝල්ටීයතාව දුරින් බෙදූ අගය ය, $E = \dfrac{V}{d}$.

නිදසුනක් ලෙස එක් මහලක නිශ්චලව එල්ලී ඇති සෝපාන (ලිෆ්ට්) දෙකක්, විශාල එකක් සහ කුඩා එකක්, සිතන්න. එක් එක් සෝපානයේ කේබලය එහි බරට සමානව ඉහළට ඇදේ. එබැවින් විශාල සෝපානයේ ඇදීම වැඩි ය.

දැන් එක් එක් කේබලය කලින්ට වඩා දහයෙන් පංගුවක් වැඩියෙන් ඇදෙන ලෙස කරන්න. එක් එක් සෝපානයට අමතර ඇදීම එහි බරෙන් දහයෙන් පංගුවකි. එබැවින් ඒවා කොපමණ බර වුවත් දෙකම ඉහළට එකම ප්‍රමාණයකින් වේග ගනී.

මෙම ප්‍රශ්නයට යෙදීම

$qE = mg$

$E = \dfrac{V}{d}$

$\dfrac{q}{m} = \dfrac{g}{E}$

තර්කය / ගණනය

වෙනස් නොවන්නේ: වෝල්ටීයතාව $V$ (කෝෂය තවමත් සම්බන්ධව ඇත), එක් එක් බිඳිත්තේ ආරෝපණය $q$, ස්කන්ධය $m$ සහ $g$.

වෙනස් වන්නේ: දුර $d$ අඩු වේ. එබැවින් ක්ෂේත්‍රය $E = \dfrac{V}{d}$ විශාල වේ.

සඵල බලය කුමන අතට ද?

කලින්: ඉහළට බලය $qE$ බර $mg$ ට සමාන විය.

පසුව: $E$ විශාල ය. එබැවින් ඉහළට බලය $qE'$ බර $mg$ ට වඩා විශාල ය. සඵල බලය ඉහළට ය. එබැවින් බිඳිති දෙකම ඉහළට නගී.

එක් එක් බිඳිත්ත කොපමණ වේගයෙන් යයි ද?

සඵල ඉහළට බලය $qE' - mg$ ය. එය ස්කන්ධය $m$ න් බෙදන්න.

$$a = \dfrac{qE'}{m} - g$$

$\dfrac{q}{m} = \dfrac{g}{E}$ ආදේශ කරන්න:

$$a = g\left(\dfrac{E'}{E} - 1\right)$$

මෙහි ස්කන්ධය නැත. එය $X$ සහ $Y$ සඳහා එක සමාන ය. එය ඉහළට ය. එබැවින් $a$ ධන ය.

විකල්ප පරීක්ෂා කිරීම

දැන් එය විකල්ප පහ සමග ගළපන්න.

(1) ඒවා නිසලව පවතී. සඵල බලය ශුන්‍ය නොවේ. නොගැළපේ.

(2) ඒවා වැටේ. සඵල බලය ඉහළට ය. නොගැළපේ.

(3) ඒවා සමාන ත්වරණවලින් ඉහළට නගී. මෙය ගැළපේ.

(4) $X$ ඉහළට නගින්නේ $Y$ ට වඩා වේගයෙනි. ත්වරණ සමාන ය. නොගැළපේ.

(5) $X$ වැටෙන්නේ $Y$ ට වඩා වේගයෙනි. නොගැළපේ.

අනෙක් විකල්ප වැරදි වන්නේ ඇයි

$E$ විශාල වන විට ඉහළට බලය වැඩි වේ. එබැවින් බිඳිති තවදුරටත් සමතුලිත නොවේ.

සඵල බලය ඉහළට ය. මන්ද $qE'$ යනු $mg$ ට වඩා විශාල ය.

ස්කන්ධය කැපී යයි. එබැවින් $X$ සහ $Y$ ට එකම ත්වරණය ඇත.

බිඳිති ඉහළට නගී. ත්වරණයේ දී ස්කන්ධය කැපී යයි.

පරීක්ෂා කිරීම

මෙය තේරුමක් ඇත්ද?

තහඩු නොගෙන ගියහොත් $E' = E$ වන අතර සූත්‍රය $a = 0$ දෙයි. නිසල බිඳිති සඳහා එය නිවැරදි ය.

තහඩු ඉතා සමීප නම් $E'$ ඉතා විශාල ය. $a$ විශාල සහ ඉහළට ය. ප්‍රබල ක්ෂේත්‍රයකින් ලැබෙන්නේ එයයි.

නිගමනය

$a = g\left(\dfrac{E'}{E} - 1\right)$

බිඳිති දෙකම සමාන ත්වරණය $g\left(\dfrac{E'}{E} - 1\right)$ ඇතිව ඉහළට නගී. එය (3) විකල්පය වේ.

පිළිතුර (3) යි.

උද්ධෘත මගින් ක්ෂේත්‍ර තීව්‍රතාව, බලය $F = Eq$ සහ විභව අනුක්‍රමණය ලෙස ක්ෂේත්‍රය ලැබේ. සමාන්තර තහඩු දෙකක් අතර ක්ෂේත්‍රය $V$ ඒ $d$ බව සහ බිඳිති සමතුලිතව ඇති බැවින් දෙකටම $\dfrac{q}{m}$ එකම බව ඒවායින් අප කරන තර්කයයි. ප්‍රශ්නය කියන පරිදි වාතයේ උඩුකුරු තෙරපුම සහ බිඳිති අතර ආකර්ෂණය අපි නොසලකමු.

ගුරු සටහන

ක්ෂේත්‍රයක නිසල බිඳිත්තකට $qE = mg$ ය. එබැවින් එහි $\dfrac{q}{m}$ යනු $\dfrac{g}{E}$ ය. ක්ෂේත්‍රය වෙනස් වන විට ත්වරණය $g\left(\dfrac{E'}{E} - 1\right)$ ය.

මෙහි ස්කන්ධය නැත. එබැවින් වෙනස් ස්කන්ධ ඇති බිඳිති එකට චලනය වේ.

විභාග ඉඟිය