2021 A/L Physics Past Paper · Question 44 (Tamil Medium)

Answer: (3) $I = \dfrac{mg\tan\theta}{lB}$, $Q$ இலிருந்து $P$ வரைக்கும் ஆகும்.

வினா என்ன கேட்கிறது

காண வேண்டியது: கம்பியைச் சாய்தளத்தில் ஓய்வில் வைக்க ஓட்டம் $I$ எவ்வளவு இருக்க வேண்டும், அது எந்தத் திசையில் செல்ல வேண்டும்.

சாய்தளத்தில் ஒரு விளையாட்டுக் காரை நினைத்துப் பாருங்கள். அது கீழே உருள விரும்பும். அதை நிறுத்த, சாய்தளத்தை நோக்கிப் பக்கவாட்டில் தள்ளுவீர்கள்.

இங்கே காந்தப் புலமே அந்தத் தள்ளுகையைத் தருகிறது.

தொடர்புடைய கோட்பாடு

காந்தப்புலமொன்றுக்குச் செங்குத்தாக வைக்கப்பட்ட ஓட்டம் காவும் கடத்தியொன்றில் அலகுச் சுவட்டளவு ஓட்டத்தின் மீது தொழிற்படும் விசையே அதன் காந்தப் பாய அடர்த்தி ஆகும்.

இடது கையின் சுட்டுவிரல், நடுவிரல், பெருவிரல் ஆகியவற்றை ஒன்றுக்கொன்று செங்குத்தாக வைத்து சுட்டு விரலினால் காந்தப் புலத்தின் திசையையும் நடுவிரலினால் அதற்கு ஊடாக கடத்தியில் ஓட்டத்தின் திசையையும் காட்டினால், பெருவிரலினால் கடத்திமீது தொழிற்படும் விசையின் அதாவது இயக்கத்தின் திசை காட்டப்படும்.

தேவையான சமன்பாடுகள்

$F = BIl$

$mg\sin\theta$

$F\cos\theta$

$F\cos\theta = mg\sin\theta$

காரணம் / கணக்கீடு

குறியீடுகள்:

$m$ என்பது கம்பியின் திணிவு. $l$ அதன் நீளம்.

$B$ என்பது காந்தப் புலம். அது நேராக மேல்நோக்கிச் செல்கிறது.

$I$ என்பது கம்பியிலுள்ள ஓட்டம்.

$\theta$ என்பது சாய்தளத்தின் கோணம்.

$F$ என்பது கம்பியின் மீதான காந்த விசை.

கம்பியின் மீது மூன்று விசைகள் தொழிற்படுகின்றன: கீழ்நோக்கிய நிறை $mg$, சாய்தளத்துக்குச் செங்குத்தான சாய்தளத்தின் தள்ளுகை, காந்த விசை $F$.

ஓட்டம், புலம், விசை ஆகியவை ஒன்றுக்கொன்று செங்குத்தானவை. புலம் மேல்நோக்கியும் கம்பி கிடையாகவும் உள்ளதால் விசை கிடையாக, மலையை நோக்கி இருக்கும்.

சாய்தளத்தின் வழியே ஈர்ப்பு $mg\sin\theta$ இனால் கம்பியைக் கீழே இழுக்கும். கிடையான விசைக்கு சாய்தளத்தின் வழியே ஒரு பகுதி $F\cos\theta$ உண்டு. அது கம்பியை மேலே இழுக்கும்.

ஓய்வில் இருக்க, இரண்டும் சமம்:

$$F\cos\theta = mg\sin\theta$$

எனவே காந்த விசை:

$$F = mg\tan\theta$$

கம்பி புலத்துக்குச் செங்குத்தாக உள்ளது. எனவே $F = BIl$. அதை இடுக:

$$BIl = mg\tan\theta$$

இரு பக்கங்களையும் $Bl$ ஆல் வகுக்க:

$$I = \dfrac{mg\tan\theta}{lB}$$

சொற்களில்: செங்குத்தான சாய்தளம், கனமான கம்பி அல்லது பலவீனமான புலம் அதிக ஓட்டத்தைக் கேட்கும்.

இப்போது திசை. உங்கள் இடது கையைப் பயன்படுத்துக. சுட்டுவிரலை மேல்நோக்கி, $B$ வழியே நீட்டுக. பெருவிரலை சாய்தளத்தை நோக்கி, விசை செல்ல வேண்டிய திசையில் நீட்டுக.

அப்போது நடுவிரல் ஓட்டத்தின் திசையைக் காட்டும். அது $Q$ இலிருந்து $P$ க்குச் செல்கிறது.

தெரிவுகளை ஆராய்தல்

பருமன் $\dfrac{mg\tan\theta}{lB}$, திசை $Q$ இலிருந்து $P$. இது விடை (3).

விடைகள் (1), (2) ஆனவை $\tan\theta$ இற்குப் பதிலாக $\sin\theta$ ஐப் பயன்படுத்துகின்றன. விடை (4) இல் பருமன் சரி, திசை தவறு. விடை (5) இல் கோணமே இல்லை.

சரிபார்ப்பு

அலகுச் சரிபார்ப்பு:

$$BIl = \text{T} \times \text{A} \times \text{m} = \text{N}$$

$mg\tan\theta$ உம் நியூட்டனில் ஒரு விசை. இரு பக்கங்களும் பொருந்துகின்றன.

இரு எல்லைச் சாய்தளங்கள்.

தட்டையான தளத்தில் $\theta = 0$. எனவே $\tan\theta = 0$. கம்பியைப் பக்கவாட்டில் இழுப்பது எதுவும் இல்லாததால் ஓட்டம் தேவையில்லை.

மிகச் செங்குத்தான சாய்தளத்தில் $\tan\theta$ பெரியது. பெரிய ஓட்டம் தேவை.

$m * g * t / (l * b)$

முடிவு

$I = \dfrac{mg\tan\theta}{lB}, \ Q \to P$

காந்த விசை கிடையாக, சாய்தளத்தை நோக்கி இருக்க வேண்டும். $F = mg\tan\theta$.

$F = BIl$ உடன் இது $I = \dfrac{mg\tan\theta}{lB}$ ஐத் தரும். ஓட்டம் $Q$ இலிருந்து $P$ க்கு. விடை (3).

நிலைக்குத்துப் புலமுள்ள சாய்தளத்தில் காந்த விசை கிடையாக இருக்கும். அதில் $\cos\theta$ பகுதி மட்டுமே சாய்தளத்தின் வழியே தொழிற்படும்.

சாய்தளத்தின் வழியே பகுதிகளைச் சமப்படுத்துக. அது $\sin\theta$ ஐ அல்ல, $\tan\theta$ ஐத் தரும்.

பரீட்சைக் குறிப்பு