2018 A/L Physics Past Paper · Question 29 (Tamil Medium)

Answer: (2) வெளிவழியினூடாக நீர் பாய்வதற்குத் தொடக்கத்தில் $C$ பங்களிப்புச் செய்யத் தொடங்கும் அதே வேளை அதன் பின்னர் $B$ உம் அதன் பின்னர் $A$ உம் பங்களிப்புச் செய்யும்.

வினா என்ன கேட்கிறது

தொட்டிகள் மெதுவாக வெறுமையாகின்றன.

கண்டுபிடிக்க வேண்டியது: எந்த ஒழுங்கில் அவை வெளிவழிக்கு நீர் வழங்கத் தொடங்குகின்றன?

தொடர்புடைய கோட்பாடு

வளிமண்டலத்திற்குத் திறந்துள்ள திரவமேற்பரப்பிலிருந்து h ஆழத்தில் உள்ள புள்ளி A ஐ கருதுக.

அசையாத நீரில் ஆழம் கூடக் கூட அமுக்கம் கூடுகிறது:

$$p = p_0 + h\rho g$$

ஆகவே குழாயிலுள்ள அமுக்கம், அதற்கு மேலே திறந்த நீர் எவ்வளவு உயரத்தில் நிற்கிறது என்பதால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது.

தேவையான சமன்பாடுகள்

$p_{மேல்} = p_0 + \rho g\,(h_{தொட்டி} - y_{வால்வு})$

$p_{கீழ்} = p_0 + \rho g\,(h_{C} - y_{வால்வு})$

$p_{மேல்} > p_{கீழ்} \iff h_{தொட்டி} > h_{C}$

தெரிவுகளை ஆராய்தல்

ஒவ்வொரு தெரிவும் வெவ்வேறு ஒழுங்கைத் தருகிறது.

நிலைகளை ஒவ்வொன்றாகப் பின்தொடர்வோம். பின் தெரிவைத் தேர்வோம்.

காரணம் / கணக்கீடு

நிலை 1: தொடக்கம்

$C$

$C$ இல் நீர் மிக உயரத்தில் உள்ளது. அதன் குழாயில் வால்வு இல்லை.

ஆகவே பொதுக் குழாயின் அமுக்கத்தை $C$ தீர்மானிக்கிறது.

$V_1$, $V_2$ இல் கீழிருந்து வரும் அமுக்கம் மேலிருந்து வருவதிலும் கூடியது. ஆகவே இரண்டு வால்வுகளும் மூடியிருக்கின்றன.

$C$ மட்டுமே நீர் வழங்குகிறது.

$C$ வெறுமையாக, அதன் மட்டம் தாழ்கிறது.

அது $B$ இன் மட்டத்துக்குத் தாழ்ந்ததும், $V_2$ இன் இரு பக்க அமுக்கங்களும் சமம்.

சற்றுக் கீழே, $V_2$ திறக்கிறது.

நிலை 2: $C$, $B$ இன் மட்டத்தை அடைகிறது

$C + B$

இப்போது $B$ உம் $C$ உம் சேர்ந்து நீர் வழங்குகின்றன. அவற்றுக்கு ஒரே மட்டம்; அது மெதுவாகத் தாழ்கிறது.

$A$ இன்னும் தாழ்வில். ஆகவே $V_1$ மூடியிருக்கிறது.

பொது மட்டம் $A$ இன் மட்டத்துக்குத் தாழ்ந்ததும் $V_1$ உம் திறக்கிறது.

இப்போது மூன்றும் சேர்ந்து நீர் வழங்குகின்றன.

நிலை 3: மட்டம் $A$ ஐ அடைகிறது

$C + B + A$

இரு வால்வுகளும் திறந்துள்ளன.

மூன்று தொட்டிகளும் ஒரே மட்டத்தில் நீர் வழங்குகின்றன.

ஒழுங்கு: $C$, பின் $C$ உம் $B$ உம், பின் $C$, $B$, $A$.

நாம் கண்ட ஒழுங்கு: முதலில் $C$, பின் $B$, கடைசியில் $A$.

இந்த ஒழுங்கைக் கூறுவது தெரிவு (2) மட்டுமே.

சரிபார்ப்பு

சரிபார்ப்போம்.

எந்நேரத்திலும் மிக உயர்ந்த திறந்த தொட்டியே குழாயின் அமுக்கத்தைத் தீர்மானிக்கிறது.

திறந்த தொட்டிகள் எல்லாம் ஒரே மட்டத்தில் நிற்கின்றன.

வால்வுகள் நீரை $A$ இற்கோ $B$ இற்கோ மேலே பாய விடுவதில்லை. ஆகவே அவற்றின் மட்டங்கள் ஒருபோதும் உயர்வதில்லை.

முடிவு

முதலில் $C$ மட்டுமே நீர் வழங்குகிறது.

அதன் மட்டம் $B$ ஐ அடைந்ததும் $B$ சேர்கிறது.

மட்டம் $A$ ஐ அடைந்ததும் $A$ சேர்கிறது.

விடை தெரிவு (2).

தொடக்கத்திலிருந்தே எல்லாத் தொட்டிகளும் சேர்ந்து பாயும் என எண்ணுவது.

ஒருவழி வால்வு, மேலிருந்து வரும் அமுக்கம் கீழிருந்து வருவதிலும் கூடும்போது மட்டுமே திறக்கும்.

மிக உயர்ந்த திறந்த நீரே குழாயின் அமுக்கத்தைத் தீர்மானிக்கிறது.

ஆராய்க

தொடக்கத்தில் குழாய் மிக உயர்ந்த மட்டமுள்ள $C$ இலிருந்து நிரம்புகிறது; $V_1$, $V_2$ மூடியிருக்கின்றன.

$C$ மாத்திரம் நீர் வழங்க, அதன் மட்டம் மெல்லத் தாழ்கிறது.

அது $B$ இன் மட்டத்தை அடைந்ததும் $V_2$ திறக்கிறது; $B$ உம் நீர் வழங்கத் தொடங்குகிறது.

பொது மட்டம் $A$ இன் மட்டத்தை அடைந்ததும் $V_1$ உம் திறக்கிறது: முதலில் $C$, பின் $B$, பின் $A$.