2021 A/L Physics Past Paper · Question 18 (Tamil Medium)

Answer: (5) $mg > T_1 > T_2$

தரப்பட்ட தகவல்கள்

எமக்குத் தெரிந்தவை:

குற்றியின் திணிவு $M$. மேசை உராய்வின்றியது.

இழை இலேசானது, நீட்டமுடியாதது. அது குற்றியுடனும், கப்பியின் விளிம்பைச் சுற்றியும், $m$ உடனும் இயங்குகிறது.

கப்பிக்கு சடத்துவத் திருப்பம் $I$ உம் ஆரை $r$ உம் உண்டு. இழை இயங்கும் போது அது சுழல்கிறது.

வினா என்ன கேட்கிறது

ஒப்பிட வேண்டியவை $mg$, $T_1$, $T_2$.

இழை நீளாது. எனவே குற்றி, திணிவு $m$, கப்பியின் விளிம்பு எல்லாம் ஒன்றாக இயங்குகின்றன.

அவற்றுக்கு ஒரே ஆர்முடுகல் $a$. விளிம்புக்கு $a = r\alpha$.

தொடர்புடைய கோட்பாடு

நியூட்டனின் இரண்டாம் விதியிலிருந்து, விளையுள் விசை F ஆனது உந்தமாற்ற வீதத்திற்கு நேர்விகிதசமமாகும்.

ஏகபரிமாண இயக்கத்தில் ஏகபரிமாண உந்தமாற்ற வீதமானது விசை என வரையறுப்பது போல் கோணஇயக்கத்தில் கோணஉந்தமாற்ற வீதமானது விசைத்திருப்பம் அல்லது முறுக்கம் எனப்படும்.

தேவையான சமன்பாடுகள்

$a = r\alpha$

$T_2 = Ma$

$mg - T_1 = ma$

$(T_1 - T_2)\,r = I\alpha$

வினாவுடன் தொடர்புபடுத்தல்

ஒவ்வொரு பொருளுக்கும் விதியைப் பிரயோகிப்போம்.

குற்றி: $T_2$ மட்டுமே அதை மேசை வழியே இழுக்கிறது. எனவே $T_2 = Ma$.

திணிவு $m$: நிறை $mg$ கீழே இழுக்கிறது. $T_1$ மேலே இழுக்கிறது. எனவே $mg - T_1 = ma$.

கப்பி: $T_1$ அதை ஒரு பக்கம் சுழற்றுகிறது. $T_2$ பின்னே சுழற்றுகிறது. எனவே $(T_1 - T_2)\,r = I\alpha$.

$mg = \left(M + m + \dfrac{I}{r^2}\right)a$

$2$

$a = \dfrac{1 \times 10}{2 + 1 + 0.5/0.25} = 2$

$4$

$T_2 = Ma = 2 \times 2 = 4$

$8$

$T_1 = m(g - a) = 1 \times (10 - 2) = 8$

காரணம் / கணக்கீடு

முதலில் குறிகள். ஒவ்வொரு பொருளும் இயங்கும் திசையை நேர்க்குறியாக எடுப்போம்.

குற்றி கப்பியை நோக்கி இயங்குகிறது. திணிவு $m$ கீழே இயங்குகிறது. $T_1$ இழுக்கும் திசையில் கப்பி சுழல்கிறது.

அப்போது $T_2$ குற்றியை முன்னே இழுக்கிறது. $T_1$ கப்பியை முன்னே சுழற்றுகிறது. $T_2$ கப்பியைப் பின்னே தடுக்கிறது.

கப்பியின் சமன்பாட்டில் $\alpha = \dfrac{a}{r}$ ஐப் பிரதியிடுக:

$$T_1 - T_2 = \dfrac{I a}{r^2}$$

கப்பி ஆர்முடுகுவதால் $a > 0$. அப்போது $T_1 - T_2 > 0$. எனவே $T_1 > T_2$.

தொங்கும் திணிவிலிருந்து:

$$mg - T_1 = ma > 0$$

எனவே $mg > T_1$.

சேர்த்து: $mg > T_1 > T_2$. விடை (5).

சரிபார்ப்பு

எல்லைச் சந்தர்ப்பம். கப்பிக்கு சடத்துவத் திருப்பம் இல்லையெனில் $I \to 0$.

அப்போது $T_1 - T_2 = 0$. எனவே $T_1 = T_2$. இது (2) ஆம் விடை. வழக்கமான இலேசான கப்பி.

கப்பி ஆர்முடுகுகிறது என்று வினா கூறுவதால் $I$ பூச்சியம் அல்ல. எனவே $T_1 > T_2$.

$m * g / (M + m + I / (r * r))$

முடிவு

$mg > T_1 > T_2$

கப்பி மேலும் மேலும் வேகமாகச் சுழல்வதால் $T_1 > T_2$. திணிவு $m$ கீழ்நோக்கி ஆர்முடுகுவதால் $mg > T_1$.

விடை (5).

சடத்துவத் திருப்பம் உள்ள கப்பி மேலும் வேகமாகச் சுழல ஒரு விளையுள் முறுக்கம் தேவை.

எனவே அதன் இரு பக்க இழுவைகளும் சமமல்ல. கப்பியைச் சுழற்றும் பக்கத்தின் இழுவை பெரியது.

பரீட்சைக் குறிப்பு