2023 A/L Physics Past Paper · Question 41 (Sinhala Medium)

Answer: (5) $2g$

ප්‍රශ්නය අසන්නේ කුමක්ද

අපට අවශ්‍ය: තන්තුව කැඩුණු සැනින් ඉහළ කුට්ටිය $A$ හි පහළ දිශාවට ත්වරණය $a_A$.

එක් එක් අකුරේ තේරුම:

$m$ ($\text{kg}$): එක් කුට්ටියක ස්කන්ධය. කුට්ටි දෙක සර්වසම ය.

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

$F_s$ ($\text{N}$): දුන්නේ බලය.

$a_A$ ($\text{m s}^{-2}$): තන්තුව කැඩුණු සැනින් $A$ කුට්ටියේ පහළ දිශාවට ත්වරණය.

අදාළ න්‍යාය

$\therefore \quad F = ma$

මෙහි $k$ යනු සමානුපාතිකත්වයේ නියතය වන අතර, එයට කම්බියේ බල නියතය (force constant) යැයි කියනු ලැබේ.

පළමු උද්ධෘතය නිව්ටන්ගේ දෙවැනි නියමය $F = ma$ දෙයි: වස්තුවක් මත ක්‍රියා කරන සම්ප්‍රයුක්ත බලය එයට ත්වරණයක් දෙයි. දෙවන උද්ධෘතය කියන්නේ දික් කළ කම්බියක හෝ දුන්නක බලය එහි විතතිය සමග වැඩි වන බව ය: $F = ke$.

නිදසුනක් ලෙස පහළ කෙළවරේ බෑගයක් එල්ලා ඇති දික් කළ රබර් පටියක් අල්ලා ගන්න. පටිය බෑගය ඉහළට අදියි. ඔබේ අත ද එම බලයෙන්ම පහළට අදියි.

අත අත්හරින්න. පටියට එක මොහොතකින් හැකිලිය නොහැකි ය. එබැවින් එම මොහොතේ එය එම ඇදීමෙන්ම අදියි.

අවශ්‍ය සමීකරණ

$F_s = mg$

$mg + F_s = m a_A$

$mg + mg = m a_A$

$a_A = 2g$

තර්කය / ගණනය

තන්තුව කැඩීමට පෙර:

$B$ කුට්ටිය නිශ්චලව එල්ලී ඇත. එය මත බල දෙකක් ක්‍රියා කරයි: පහළට බර $mg$, ඉහළට දුන්නේ ඇදීම $F_s$. ඒවා තුලිත ය. එබැවින් $F_s = mg$.

දුන්න $B$ ඉහළට අදියි. එම $mg$ බලයෙන්ම $A$ පහළට අදියි.

$mg$

$F_s = mg$

තන්තුව කැඩුණු සැනින්:

$A$ මත තන්තුවේ ආතතිය නැති වේ. දුන්නට එහි දිග වෙනස් කිරීමට කාලයක් නැත. එබැවින් එය තවමත් $F_s = mg$ ඇතිව අදියි.

දැන් $A$ කුට්ටිය මත බල දෙකක් ඇත, දෙකම පහළට: බර $mg$ සහ දුන්නේ ඇදීම $mg$. නිව්ටන්ගේ දෙවැනි නියමයෙන් $mg + mg = m a_A$ ලැබේ.

$2mg = m a_A$

$mg + mg = m a_A$

$2g$

$a_A = \dfrac{2mg}{m}$

$10$

$F_s = 1 \times 10$

$20$

$mg + F_s = 10 + 10$

$a_A = \dfrac{20}{1}$

$(m * g + m * g) / m$

විකල්ප පරීක්ෂා කිරීම

දැන් $2g$ විකල්ප පහ සමග සසඳන්න.

විකල්පය (5) $2g$ ය. එය ගැළපේ.

විකල්පය (1) ශුන්‍ය ය, විකල්පය (2) $\dfrac{g}{2}$ ය, විකල්පය (3) $g$ ය, විකල්පය (4) $\sqrt{2}\,g$ ය. මේවා $2g$ නොවේ.

පරීක්ෂා කිරීම

ඒකක පරීක්ෂා කරන්න. $mg + F_s = m a_A$ හි එක් එක් පදය බලයකි, ඒකකය $\text{N}$. $m$ න් බෙදූ විට එක් එක් පදය ත්වරණයකි, ඒකකය $\text{m s}^{-2}$.

එබැවින් $a_A = 2g$ හි ඒකකය $\text{m s}^{-2}$ ය. ත්වරණයක් එසේ විය යුතු ය.

මෙය තේරුමක් ඇත්ද?

$B$ කුට්ටිය ගැන සිතන්න. කැඩුණු සැනින් දුන්න එය $mg$ ඇතිව ඉහළට අදියි. එහි බර $mg$ ඇතිව පහළට අදියි. ඒවා තුලිත ය. එබැවින් එම මොහොතේ $B$ ට ත්වරණයක් නැත.

දුන්න නොතිබුණි නම් $A$ කුට්ටිය $g$ ඇතිව වැටෙයි. දුන්නේ ඇදීම තවත් එක $g$ එකතු කරයි. එබැවින් $2g$ සාධාරණ ප්‍රමාණයකි.

නිගමනය

$a_A = 2g$

තන්තුව කැඩුණු සැනින් $A$ කුට්ටියේ පහළ දිශාවට ත්වරණය $2g$ වේ.

පිළිතුර (5) යි.

උද්ධෘත මගින් නිව්ටන්ගේ දෙවැනි නියමය සහ දික් වූ දුන්නේ බලය ලැබේ. තන්තුව කැඩෙන මොහොතේ දුන්න එහි ඇදීම රඳවා ගන්නා බව සහ ඊට පෙර $B$ කුට්ටිය නිශ්චලව පවතින බව ඒවායින් අප ගත් තර්කය වේ.

ගුරු සටහන

ඔබට අවශ්‍ය කුට්ටිය මත බල වෙනස සිදු වූ සැනින් අඳින්න. එම මොහොතේ දුන්න එහි ඇදීම රඳවා ගනී. එකම රේඛාවේ බල එකතු කර $F = ma$ භාවිත කරන්න.

විභාග ඉඟිය