2022 A/L Physics Past Paper · Question 36 (Tamil Medium)

Answer: (2) $500\ \text{cm}^3$

தரப்பட்ட தகவல்கள்

எமக்குத் தெரிந்தவை:

மரச் சதுரமுகியின் பக்கம் $10\ \text{cm}$. அதன் அடர்த்தி $800\ \text{kg m}^{-3}$.

நீரின் அடர்த்தி $1000\ \text{kg m}^{-3}$.

சதுரமுகி ஓர் இலேசான இழையால் விற்றராசிலிருந்து தொங்குகிறது. தராசின் வாசிப்பு $3\ \text{N}$.

சதுரமுகியின் ஒரு பகுதி நீரினுள் இருப்பதை உரு காட்டுகிறது.

வினாவில் $g$ தரப்படவில்லை. எண்கள் முழுப் பெறுமானங்களாக வருவதற்காக $g = 10\ \text{m s}^{-2}$ எடுக்கிறோம்.

வினா என்ன கேட்கிறது

கண்டுபிடிக்க வேண்டியது: நீரினுள் இருக்கும் மரத்தின் கனவளவு.

ஒவ்வோர் எழுத்தும் எதைக் குறிக்கிறது:

$V$ ($\text{m}^3$): முழுச் சதுரமுகியின் கனவளவு.

$V'$ ($\text{m}^3$): நீரினுள் இருக்கும் சதுரமுகியின் கனவளவு.

$\rho_c$ ($\text{kg m}^{-3}$): மரத்தின் அடர்த்தி.

$\rho$ ($\text{kg m}^{-3}$): நீரின் அடர்த்தி.

$W$ ($\text{N}$): சதுரமுகியின் நிறை.

$T$ ($\text{N}$): இழை இழுக்கும் விசை, அதாவது தராசின் வாசிப்பு.

$U$ ($\text{N}$): நீர் சதுரமுகியின் மீது தரும் மேலுதைப்பு.

தொடர்புடைய கோட்பாடு

என்ன நடக்கிறது:

புவியீர்ப்பு சதுரமுகியைத் தன் நிறையுடன் $W$ கீழே இழுக்கிறது.

இழை அதை $T$ உடன் மேலே இழுக்கிறது, அதுவே தராசின் வாசிப்பு.

நீர் நீரினுள் இருக்கும் பகுதியை மேலே தள்ளுகிறது. இந்தத் தள்ளுகை மேலுதைப்பு $U$.

சதுரமுகி அசையாமல் தொங்குகிறது, எனவே மேல்நோக்கிய விசைகள் கீழ்நோக்கிய விசைக்குச் சமம்.

$$T + U = W$$

சொற்களில்: இழை இழுக்கும் விசையும் மேலுதைப்பும் சேர்ந்தால் நிறைக்குச் சமம்.

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

ρ அடர்த்தியுள்ள திரவம் ஒன்றினுள் V கனவளவுள்ள பொருள் அமிழ்த்தப்படின் ஆக்கிமிடிசின் தத்துவப்படி மேலுதைப்பு $$U = V\rho g$$

சூத்திரம் $U = V\rho g$ இல் உள்ள $V$ என்பது நீரினுள் இருக்கும் கனவளவு. அதை $V'$ என எழுதுகிறோம்.

உதாரணமாக, வெறும் பிளாஸ்டிக் போத்தலை ஒரு வாளி நீரினுள் அமுக்குங்கள். போத்தல் எவ்வளவு அதிகம் நீரினுள் போகிறதோ, நீர் அவ்வளவு கடுமையாக அதை மேலே தள்ளுகிறது. தள்ளுகை போத்தல் எவ்வளவு நீரை விலக்குகிறது என்பதில் தங்கியுள்ளது.

சதுரமுகி அந்தப் போத்தல் போன்றது. நீரினுள் இருக்கும் பகுதி நீரை விலக்குகிறது, அந்த நீரின் நிறையே மேலுதைப்பு.

தேவையான சமன்பாடுகள்

$T + U = W$

$U = V'\rho g$

$W = V\rho_c g$

$V' = \dfrac{W - T}{\rho g}$

வினாவுடன் தொடர்புபடுத்தல்

$\dfrac{\text{N}}{\text{kg m}^{-3} \times \text{m s}^{-2}} = \text{m}^3$, இது ஒரு கனவளவு.

$0.001$

$V = 0.1 \times 0.1 \times 0.1$

$8$

$W = V\rho_c g = 0.001 \times 800 \times 10$

$5$

$U = W - T = 8 - 3$

$0.0005$

$V' = \dfrac{U}{\rho g} = \dfrac{5}{1000 \times 10}$

$500$

$V' = 0.0005 \times 10^6$

காரணம் / கணக்கீடு

நீரினுள் இருக்கும் மரத்தின் கனவளவு $500\ \text{cm}^3$.

இது தெரிவு (2).

சரிபார்ப்பு

$(rho_w * v * g - t) / (rho * g)$

இது பொருத்தமானதா?

முழுச் சதுரமுகி $1000\ \text{cm}^3$, $500\ \text{cm}^3$ அதிலும் குறைவு. எனவே உருவிற் காட்டியவாறு சதுரமுகி பகுதியாக நீரினுள் இருக்க முடியும்.

விசைகளைச் சரிபார்ப்போம்: $3 + 5 = 8\ \text{N}$. இழை இழுக்கும் விசையும் மேலுதைப்பும் சேர்ந்து நிறைக்குச் சமம்.

மேலுதைப்பைச் சரிபார்ப்போம்: $500\ \text{cm}^3$ நீரின் திணிவு $0.5\ \text{kg}$, நிறை $5\ \text{N}$. நாம் கண்ட மேலுதைப்பு அதுவே.

வினாவில் $g$ தரப்படவில்லை. $g = 9.8\ \text{m s}^{-2}$ எடுத்தால் கனவளவு ஏறக்குறைய $494\ \text{cm}^3$, அதுவும் தெரிவு (2) இற்கே மிக நெருக்கமானது.

முடிவு

$V' = 500\ \text{cm}^3$

நீரினுள் இருக்கும் மரத்தின் கனவளவு $500\ \text{cm}^3$.

விடை (2).

ஒரு பொருள் அசையாமல் தொங்கினால், மேல்நோக்கிய விசைகளையும் கீழ்நோக்கிய விசைகளையும் பட்டியலிட்டுச் சமப்படுத்துங்கள்.

மேலுதைப்பு என்பது பொருள் விலக்கும் நீரின் நிறை. எனவே மேலுதைப்பை $\rho g$ ஆல் வகுத்தால் நீரினுள் இருக்கும் கனவளவு கிடைக்கும்.

பரீட்சைக் குறிப்பு