2018 A/L Physics Past Paper · Question 34 (Tamil Medium)

Answer: (3) உரு (3)

வினா என்ன கேட்கிறது

கண்டுபிடிக்க வேண்டியது: சிலந்தி இறங்கும் முன்னும் பின்னும் தட்டிற்கு மட்டுமான $L$, $\omega$ இன் வரைபு.

தொடர்புடைய கோட்பாடு

தரப்பட்ட அச்சுப்பற்றிப் புறமுறுக்கங்கள் செயற்பாடாதுவிடின் துணிக்கை அல்லது துணிக்கைத் தொகுதியின் அவ்வச்சுப்பற்றிய மொத்தக் கோணஉந்தம் ஓர் மாறிலியாகும்.

கோண உந்தம் = சடத்துவத் திருப்பம் × கோண வேகம்

தேவையான சமன்பாடுகள்

$I\omega_0 = (I + mr^2)\,\omega_1$

$\omega_1 = \frac{I}{I + mr^2}\,\omega_0 < \omega_0$

$L_{தட்டு} = I\omega_1 < I\omega_0$

காரணம் / கணக்கீடு

கிடை அச்சு நேரம் $t$.

நிலைக்குத்து அச்சு $L$, $\omega$ இன் பருமன்; தட்டிற்கு மட்டும்.

சிலந்தி வரும் முன் ($t < 0$): தட்டு தனியே சுழல்கிறது.

வெளியிலிருந்து எதுவும் அதை முறுக்கவில்லை.

ஆகவே $L_0 = I\omega_0$ உம் $\omega_0$ உம் மாறாது. இரண்டு கிடைக்கோடுகள்.

$t = 0$ இல் சிலந்தி விளிம்பில் இறங்குகிறது.

மிக விரைவாக அது தட்டுடன் சுழலத் தொடங்குகிறது.

சுழல, சிலந்திக்குக் கோண உந்தம் தேவை.

அது தட்டிலிருந்தே வருகிறது. ஆகவே தட்டின் $L$ குறைகிறது.

தட்டின் $I$ மாறாது. ஆகவே அதன் $\omega$ உம் குறைகிறது.

அதன் பின் ($t > 0$) வெளியிலிருந்து எதுவும் முறுக்கவில்லை. ஆகவே இரண்டும் புதிய, குறைந்த பெறுமானங்களில் நிற்கின்றன.

$0.8\,\omega_0$

$\omega_1 = \frac{I}{1.25\,I}\,\omega_0$

$0.8\,L_0$

$L_1 = I \times 0.8\,\omega_0$

ஆகவே இரு வரைபுகளும் $t = 0$ இல் ஒரே விகிதத்தால், $\dfrac{I}{I + mr^2}$, படியாக இறங்குகின்றன.

பின் இரண்டும் கிடையாக இருக்கின்றன.

அவை ஒருபோதும் பூச்சியமாவதில்லை.

தெரிவுகளை ஆராய்தல்

இரண்டும் $t = 0$ இல் இறங்கிப் பின் கிடையாக இருப்பதைக் காட்டுவது உரு (3) மட்டுமே.

ஏனைய தெரிவுகள் ஏன் தவறு

இந்தத் தெரிவு கூறுவது: உரு (1): தட்டின் $L$ மாறவில்லை, $\omega$ மட்டும் இறங்குகிறது.

ஆனால் தட்டு சிலந்திக்குக் கோண உந்தத்தில் ஒரு பகுதியைக் கொடுக்கிறது. ஆகவே அதன் $L$ உம் இறங்க வேண்டும்.

ஆகவே இது பிழை.

இந்தத் தெரிவு கூறுவது: உரு (2): $\omega$ கூடுகிறது.

ஆனால் சிலந்தி இறங்கியதும் தட்டு மெதுவாகிறது. $\omega$ கூட முடியாது.

இந்தத் தெரிவு கூறுவது: உரு (4): $L$ இறங்குகிறது, ஆனால் $\omega$ மாறவில்லை.

ஆனால் $L = I\omega$; தட்டின் $I$ மாறாது. $L$ இறங்கினால் $\omega$ உம் இறங்க வேண்டும்.

இந்தத் தெரிவு கூறுவது: உரு (5): எதுவும் மாறவில்லை.

ஆனால் தட்டு சிலந்திக்குக் கோண உந்தம் கொடுக்க வேண்டும். ஆகவே ஏதாவது இறங்க வேண்டும்.

முடிவு

$t = 0$ இல் தட்டின் $L$ உம் $\omega$ உம் ஒரே விகிதத்தால் இறங்குகின்றன.

பின் அவை மாறாது.

விடை உரு (3).

"கோண உந்தம் மாறாது" என்பதைத் தட்டிற்கு மட்டும் சொல்வது.

தட்டு + சிலந்தி சேர்ந்தே அது மாறாது.

வினா தட்டிற்கு மட்டுமானதைக் கேட்கிறது. அது குறைகிறது.

ஆராய்க

தட்டு உராய்வின்றி ஒரே கோணக் கதியில் சுழல்கிறது.

$t = 0$ இல் சிலந்தி விளிம்பு மீது இறங்கி தட்டுடன் சுழலத் தொடங்குகிறது.

சிலந்திக்குத் தேவையான கோண உந்தம் தட்டிலிருந்தே வருகிறது; ஆகவே தட்டின் $L$ குறைகிறது.

தட்டின் $I$ மாறாததால் அதன் $\omega$ உம் குறைந்து, பின் இரண்டும் மாறிலியாகின்றன: உரு (3).