நீர் நிரம்பிய ஒரு கூம்புக் குடுவையின் நிலைக்குத்துக் குறுக்குவெட்டு உருவிற் காட்டப்பட்டுள்ளது. குடுவையில் உள்ள நீர் மட்டத்தின் உயரம் 0.25 m ஆக இருக்கும் அதே வேளை அதன் வட்ட அடியின் உள் விட்டம் 0.20 m ஆகும். குடுவையில் உள்ள நீரின் கனவளவு 2.5 × 10⁻³ m³ ஆகும். குடுவையின் சாய்ந்த மேற்பரப்பு மீது நீரினால் உஞற்றப்படும் மொத்த விசையின் பருமன் யாது? நீரின் அடர்த்தி = 10³ kg m⁻³. (π = 3 எனக் கொள்க.)

2021 A/L Physics Past Paper · Question 49 (Tamil Medium)

குடுவையின் சாய்ந்த மேற்பரப்பின் மீது நீரின் விசை

நீர் நிரம்பிய ஒரு கூம்புக் குடுவையின் நிலைக்குத்துக் குறுக்குவெட்டு உருவிற் காட்டப்பட்டுள்ளது. குடுவையில் உள்ள நீர் மட்டத்தின் உயரம் $0.25\ \text{m}$ ஆக இருக்கும் அதே வேளை அதன் வட்ட அடியின் உள் விட்டம் $0.20\ \text{m}$ ஆகும். குடுவையில் உள்ள நீரின் கனவளவு $2.5 \times 10^{-3}\ \text{m}^3$ ஆகும். குடுவையின் சாய்ந்த மேற்பரப்பு மீது நீரினால் உஞற்றப்படும் மொத்த விசையின் பருமன் யாது? நீரின் அடர்த்தி $= 10^3\ \text{kg m}^{-3}$ . ( $\pi = 3$ எனக் கொள்க.)

(1) $10\ \text{N}$
(2) $20\ \text{N}$
(3) $30\ \text{N}$
(4) $40\ \text{N}$
(5) $50\ \text{N}$

Answer and explanation

Answer: (5) $50\ \text{N}$

தரப்பட்ட தகவல்கள்

எமக்குத் தெரிந்தவை:

நீர் மட்டத்தின் உயரம்: $H = 0.25\ \text{m}$ .

வட்ட அடியின் விட்டம்: $0.20\ \text{m}$ . எனவே ஆரை $0.10\ \text{m}$ .

நீரின் கனவளவு: $V = 2.5 \times 10^{-3}\ \text{m}^3$ .

நீரின் அடர்த்தி: $\rho = 10^3\ \text{kg m}^{-3}$ . $\pi = 3$ எனக் கொள்க.

வினாத்தாளில் $g$ தரப்படவில்லை. புள்ளி வழங்கும் திட்டத்தைப் போல $g = 10\ \text{m s}^{-2}$ எனக் கொள்வோம்.

வினா என்ன கேட்கிறது

கண்டுபிடிக்க வேண்டியது: குடுவையின் சாய்ந்த மேற்பரப்பு மீது நீர் உஞற்றும் விசை.

திட்டம் மூன்று படிகள்.

முதலில் அடியின் மீது நீரின் விசையைக் காண்க.

பின்னர் நீரின் நிறையைக் காண்க.

சாய்ந்த சுவர் அவற்றின் வித்தியாசத்தைத் தாங்கும்.

தொடர்புடைய கோட்பாடு

மேற்பரப்பு ஒன்றின் மீதுள்ள அமுக்கமானது அம் மேற்பரப்பின் ஒரு சதுர அலகுக்குச் செங்குத்தாகத் தாக்கும் விசையாகும்.

இரண்டு பொருட்கள் இடைவினை புரியும் (மோதும்) போது, அவை ஒன்றின் மீது ஒன்று சமமான எதிரான விசையை ஒன்றின் மீது ஒன்று பிரயோகிக்கும்.

தேவையான சமன்பாடுகள்

$p = H\rho g$

$F_{\text{base}} = pA$

$W = \rho V g$

$F_{\text{base}} = W + F_{\text{wall}}$

வினாவுடன் தொடர்புபடுத்தல்

நீர் ஓய்வில் உள்ளது.

அடி நீரை மேல்நோக்கித் தள்ளுகிறது.

நிறை அதைக் கீழ்நோக்கி இழுக்கிறது. சாய்ந்த சுவர் நீரைக் கீழ்நோக்கியும் உள்நோக்கியும் தள்ளுகிறது.

சுவரின் கிடைத் தள்ளுகைகள் குடுவையைச் சுற்றி நீங்கிவிடுகின்றன. நிலைக்குத்துக் கூறு மட்டுமே எஞ்சுகிறது.

$0.03$

$A = \pi r^2 = 3 \times 0.10^2$

$2500$

$p = H\rho g = 0.25 \times 1000 \times 10$

$75$

$F_{\text{base}} = pA = 2500 \times 0.03$

$25$

$W = \rho V g = 1000 \times 2.5 \times 10^{-3} \times 10$

$50$

$F_{\text{wall}} = F_{\text{base}} - W = 75 - 25$

எல்லாக் கணியங்களும் SI அலகுகளில் உள்ளன.

அமுக்கம் $\text{Pa} = \text{N m}^{-2}$ இலும் பரப்பு $\text{m}^2$ இலும் உள்ளதால் விசை நியூட்டனில் வரும்.

காரணம் / கணக்கீடு

சாய்ந்த சுவர் நீரை $50\ \text{N}$ ஆல் தள்ளுகிறது.

நீர் சுவரைச் சமமான எதிரான விசையால் தள்ளுகிறது.

எனவே சாய்ந்த மேற்பரப்பின் மீது நீர் $50\ \text{N}$ உஞற்றுகிறது.

விடை (5).

சரிபார்ப்பு

$H * rho * g * 3 * r * r - rho * V * g$

விடை பொருத்தமானதா?

குடுவை மேலே குறுகுகிறது. எனவே அடிமீது $0.25\ \text{m}$ உயரமுள்ள நேரான நிரலைவிடக் குறைந்த நீரையே அது கொண்டுள்ளது. அந்த நிரலின் நிறை $75\ \text{N}$ ஆகும்.

அடி $75\ \text{N}$ ஐ உணர்கிறது. இது நீரின் நிறையின் மூன்று மடங்கு. மிகுதி $50\ \text{N}$ ஐச் சாய்ந்த சுவர் தாங்குகிறது.

முடிவு

$F_{\text{wall}} = H\rho g A - \rho V g = 75 - 25 = 50\ \text{N}$

அடியின் மீது விசை $pA = 2500 \times 0.03 = 75\ \text{N}$ .

நீரின் நிறை $25\ \text{N}$ .

எனவே சாய்ந்த சுவர் $75 - 25 = 50\ \text{N}$ ஐத் தாங்குகிறது. விடை (5).

அடி அகன்ற குடுவையில் அடியின் விசை நீரின் நிறையைவிடப் பெரியதாக இருக்கலாம்.

அடியின் விசையை அமுக்கத்திலிருந்து காண்க. நிறையைக் கழிக்க. மிகுதியைச் சாய்ந்த சுவர் தாங்கும்.

பரீட்சைக் குறிப்பு

සිංහල · English