2019 A/L Physics Past Paper · Question 38 (Tamil Medium)

உலோகத் துண்டுடன் மிதக்கும் மரக் குற்றியைக் கவிழ்த்தல்

நீரில் மிதக்கும் ஒரு செவ்வக மரக் குற்றியின் மீது ஓர் உலோகத் துண்டு பொருத்தப்பட்டுள்ளது. உருவிற் காட்டப்பட்டுள்ளவாறு மரக் குற்றியின் கனவளவில் $50\%$ ஆனது நீரில் அமிழ்ந்துள்ளது. உலோகத் துண்டும் மரக் குற்றியும் சம திணிவுள்ளன. உலோகத் துண்டுடன் மரக்குற்றி தலைகீழாகக் கவிழ்க்கப்பட்டால் மரக் குற்றியின் கனவளவின் என்ன சதவீதம் நீரினுள் அமிழக்கூடும்?

(1) 50% இலும் சற்றுக் குறைவாகும்
(2) 50% இலும் மிகக் குறைவாகும்
(3) 50%
(4) 50% இலும் சற்றுக் கூடவாகும்
(5) 50% இலும் மிகக் கூடவாகும்

Answer and explanation

Answer: (1) 50% இலும் சற்றுக் குறைவாகும்

வினா என்ன கேட்கிறது

மாற்றுவது ஒன்றே.

உலோகத் துண்டு மேலே (நீருக்கு வெளியே) இருந்து கீழே (நீருக்குள்) செல்கிறது.

அதன் பின் மரத்தில் எத்தனை சதவீதம் நீரில் அமிழ்ந்திருக்கும் எனக் காண வேண்டும்.

தொடர்புடைய கோட்பாடு

ஓய்விலுள்ள பாயி ஒன்றினுள் பொருள் ஒன்றை முற்றாக அல்லது பகுதியாக அமிழ்த்தும் போது பொருளினால் இடம்பெயர்க்கப்பட்ட பாயியின் நிறைக்குச் சமமான மேலுதைப்பு ஒன்றைப் பொருள் உணரும்.

பொருள் ஒன்று திரவம் ஒன்றில் மிதக்குமாயின் அதில் தாக்கும் விசைகள் சமநிலையிருத்தல் வேண்டும்.

வினாவுடன் தொடர்புபடுத்தல்

குற்றி மிதக்கிறது.

ஆகவே மேலுதைப்பு நிறைக்குச் சமம்.

நிறை $2mg$ . அது மரமும் உலோகமும் சேர்ந்தது.

மேலுதைப்பு இடம்பெயர்க்கப்பட்ட நீரின் நிறை.

ஆகவே இடம்பெயர்க்கப்பட்ட நீரின் கனவளவு:

$V_{sub} = \dfrac{2m}{\rho_w}$

மாறாததைப் பார்ப்போம்.

மொத்தத் திணிவு இன்னும் $2m$ .

ஆகவே இடம்பெயர்க்கப்பட்ட நீரின் கனவளவும் அதேதான், $\dfrac{V}{2}$ .

கவிழ்ப்பதற்கு முன் மரம் மட்டுமே அதை முழுவதும் இடம்பெயர்க்கிறது.

காரணம் / கணக்கீடு

கவிழ்த்த பின் உலோகம் நீருக்குள் உள்ளது.

அது தனது கனவளவு $V_m$ ஐ இடம்பெயர்க்கிறது.

மொத்தம் இன்னும் $\dfrac{V}{2}$ ஆக வேண்டும்.

ஆகவே மரம் $\dfrac{V}{2} - V_m$ மட்டும் இடம்பெயர்க்க வேண்டும்.

ஆகவே மரத்தில் நீரில் உள்ள பகுதி குறைகிறது.

$\rho_w\frac{V}{2} = 2m \Rightarrow \frac{m}{V} = \frac{\rho_w}{4}$

$V_m = \frac{m}{8\rho_w} = \frac{V}{32}$

$46.9$

$\frac{V}{2} - \frac{V}{32} = 0.469V$

$V_m$ எவ்வளவு பெரியது?

உலோகம் நீரைவிடப் பல மடங்கு அடர்த்தியானது. திணிவுகள் சமம்.

ஆகவே அதன் கனவளவு மரத்தின் கனவளவில் சில சதவீதம் மட்டுமே.

உலோகம் நீரைவிட 8 மடங்கு அடர்த்தி எனின் 50 % இற்குப் பதிலாக ஏறத்தாழ 47 %.

ஆகவே 50 % இலும் சற்றுக் குறைவு.

தெரிவுகளை ஆராய்தல்

50 % இலும் குறைவு, ஆனால் சற்று மட்டுமே.

ஆகவே தெரிவு (1).

ஏனைய தெரிவுகள் ஏன் தவறு

இந்தத் தெரிவு கூறுவது: 50 % இலும் மிகக் குறைவு.

அதற்கு உலோகம் நிறைய நீரை இடம்பெயர்க்க வேண்டும்.

ஆனால் உலோகம் மரத்தை விட மிகவும் அடர்த்தியானது. திணிவு சமம். ஆகவே அதன் கனவளவு சிறியது.

ஆகவே மாற்றம் சில சதவீதம் மட்டுமே.

ஆகவே இது பிழை.

இந்தத் தெரிவு கூறுவது: 50 %.

மொத்த நிறை மாறாதது உண்மை.

ஆனால் கவிழ்த்த பின் உலோகமும் நீருக்குள் உள்ளது. அதுவும் மேலுதைப்பைத் தருகிறது.

ஆகவே மரம் இடம்பெயர்க்க வேண்டிய நீர் குறைவு.

இந்தத் தெரிவு கூறுவது: 50 % இலும் சற்றுக் கூடவாகும்.

அப்படியானால் மரம் இன்னும் ஆழமாக அமிழும்.

ஆனால் நீருக்குள் உள்ள உலோகம் மேலுதைப்பைக் கூட்டுகிறது. ஆகவே மரம் குறைவாகவே அமிழும்.

இந்தத் தெரிவு கூறுவது: 50 % இலும் மிகக் கூடவாகும்.

உலோகம் கீழே செல்வது உண்மை. ஆனால் மொத்த நிறை மாறவில்லை. இடம்பெயர்க்கப்பட வேண்டிய நீரும் மாறாது.

இப்போது உலோகம் அதன் ஒரு பகுதியைத் தருகிறது. ஆகவே மரம் குறைவாக அமிழும்.

சரிபார்ப்பு

விடை பொருத்தமானதா?

உலோகம் நீரைப் போன்ற இலேசானது என எடுப்போம். அதன் கனவளவு $\dfrac{V}{4}$ .

அப்போது மரத்தில் 25 % மட்டுமே நீரில் இருக்கும். அது மிகக் குறைவு.

உண்மையான உலோகங்கள் பல மடங்கு அடர்த்தியானவை. ஆகவே மாற்றம் 2 முதல் 4 % மட்டுமே.

முடிவு

உலோகம் நீருக்குள் சென்று சிறிதளவு நீரை இடம்பெயர்க்கிறது.

ஆகவே மரம் சற்றுக் குறைவாக அமிழ்கிறது.

மாற்றம் சிறியது.

ஆகவே விடை தெரிவு (1).

සිංහල · English