2022 A/L Physics Past Paper · Question 45 (Tamil Medium)

Answer: (1) உரு (1)

வினா என்ன கேட்கிறது

எமக்குத் தெரிந்தவை:

ஒரு நடுநிலைத் துணிக்கை $O$ இல் ஓய்வில் உள்ளது. அது ஒரே திணிவு $m$ உள்ள $P$, $Q$ என்னும் இரு ஏற்றம்பெற்ற துணிக்கைகளாகத் தேய்கிறது.

உருவில் $P$ ஆனது $O$ இலிருந்து மேல்நோக்கியும் $Q$ கீழ்நோக்கியும் புறப்படுகின்றன.

சீரான காந்தப் புலம் $B$ தாளினுள் நோக்குகிறது. $P$, $Q$ ஒன்றின் மீது ஒன்று செலுத்தும் விசையைப் புறக்கணிக்கிறோம்.

எண்கள் இல்லை. எனவே எழுத்துகளை வைத்துக்கொண்டு, பின்னர் விளையாட்டு மாதிரிப் பெறுமானங்களால் சரிபார்க்கிறோம்: $m = 2 \times 10^{-3}\ \text{kg}$, $|q| = 1 \times 10^{-3}\ \text{C}$, $v = 5\ \text{m s}^{-1}$, $B = 0.5\ \text{T}$.

கண்டுபிடிக்க வேண்டியது: $P$, $Q$ இன் பாதைகளை எந்த உரு காட்டுகிறது.

ஒவ்வோர் எழுத்தும் எதைக் குறிக்கிறது:

$m$ ($\text{kg}$): ஒவ்வொரு துணிக்கையினதும் திணிவு.

$v$ ($\text{m s}^{-1}$): ஒவ்வொரு துணிக்கையினதும் கதி.

$q$ ($\text{C}$): ஒவ்வொரு துணிக்கையினதும் ஏற்றத்தின் பருமன்.

$B$ ($\text{T}$): காந்தப் புலத்தின் பாய அடர்த்தி.

$F$ ($\text{N}$): துணிக்கை மீதான காந்த விசை.

$r$ ($\text{m}$): துணிக்கையின் பாதையின் ஆரை.

தொடர்புடைய கோட்பாடு

என்ன நடக்கிறது:

தேய்வதற்கு முன் துணிக்கை ஓய்வில் உள்ளது, எனவே அதன் உந்தம் பூச்சியம். தேய்ந்த பின்னும் இரு துணிக்கைகளின் உந்தங்களின் கூட்டுத்தொகை பூச்சியமாக இருக்க வேண்டும். எனவே அவற்றின் உந்தங்கள் பருமனில் சமம், திசையில் எதிர். திணிவுகள் ஒன்றே, எனவே கதிகளும் ஒன்றே (ஒளியின் கதியை விட மிகக் குறைந்த கதிகளில்).

துணிக்கை நடுநிலை, எனவே தேய்ந்த பின்னும் இரு ஏற்றங்களின் கூட்டுத்தொகை பூச்சியம். அவை பருமனில் சமம், குறியில் எதிர்.

இயங்கும் ஏற்றம் மீது காந்த விசை அதன் வேகத்துக்குச் செங்குத்தாகத் தொழிற்படுகிறது. அது பாதையைத் திருப்புகிறது, துணிக்கையின் கதியைக் கூட்டுவதில்லை. மாறாக் கதியும் மாறாப் பருமனுள்ள விசையும் இருந்தால் துணிக்கை ஒரு வட்டத்தில் செல்கிறது.

இதைப் பயன்படுத்தி $P$ இற்கும் $Q$ இற்கும் வட்டத்தின் ஆரையையும் பக்கத்தையும் காண்கிறோம்.

இத்தொகுதிப் பொருட்களில் வெளிவிசை தாக்காவிடின், மொத்த உந்தம் மாறாது.

காந்தப்புலமொன்றின் உள்ள அசையா ஏற்றமொன்றின் மீது விசையேனும் தொழிற்படுவதில்லை. எனினும், அது அசைகின்றதெனின் மின்னோட்டத்துக்குச் சமமானதாகையால், அதன் மீது விசை தொழிற்படும்.

இவ்வார்முடுகல் மையநாட்ட ஆர்முடுகல் எனப்படும்.

$B$ இற்குச் செங்குத்தாக இயங்கும் ஏற்றம் $q$ மீதான காந்த விசையின் பருமன் $F = Bqv$. அது வேகத்துக்குச் செங்குத்தாக, வட்டத்தின் மையத்தை நோக்கித் தொழிற்படுகிறது. எனவே அது மையநாட்ட விசை $\dfrac{mv^2}{r}$ இன் பங்கை ஆற்றுகிறது.

உதாரணமாக, வழுவழுப்பான பனிக்கட்டியின் மீது ஓய்வில் நின்று ஒருவரை ஒருவர் தள்ளும் இரு சறுக்கு வீரர்கள். அவர்கள் எதிரெதிர் திசைகளில் சறுக்கிச் செல்கிறார்கள். திணிவு ஒன்றாயின் கதியும் ஒன்றே.

$P$, $Q$ இன் உந்தங்கள் அவ்வாறானவை.

வினாவுடன் தொடர்புபடுத்தல்

$mv_P = mv_Q$

$F = |q|vB$

$|q|vB = \dfrac{mv^2}{r}$

$r = \dfrac{mv}{|q|B}$

$\dfrac{mv}{|q|B}$ இன் அலகு $\dfrac{\text{kg m s}^{-1}}{\text{C T}}$, $\text{C T} = \text{N s m}^{-1}$. எனவே அலகு $\dfrac{\text{kg m s}^{-1}}{\text{kg m s}^{-2} \times \text{s m}^{-1}} = \text{m}$, ஒரு நீளம்.

$20$

$r = \dfrac{mv}{|q|B} = \dfrac{2 \times 10^{-3} \times 5}{1 \times 10^{-3} \times 0.5}$

இப்போது பக்கம்.

ஒரு திசையில் இயங்கும் மறை ஏற்றம், அதே திசையில் இயங்கும் நேர் ஏற்றத்துக்கு எதிர்த் திசையில் தள்ளப்படுகிறது.

$Q$ ஆனது $P$ இற்கு எதிர்த் திசையில் இயங்குகிறது. அது விசையைத் திருப்பிவிடுகிறது. $Q$ இன் ஏற்றம் $P$ இன் ஏற்றத்துக்கு எதிர்க் குறியுடையது. அது விசையை மீண்டும் திருப்பிவிடுகிறது.

எனவே $Q$ மீதான விசை $P$ மீதான விசையின் அதே பக்கம் நோக்குகிறது. இரண்டும் $O$ இன் ஒரே பக்கம் தள்ளப்படுகின்றன.

இரு வட்டங்களுக்கும் ஆரை $r$, இரண்டும் $O$ ஊடாகச் செல்கின்றன, இரண்டினதும் மையம் $O$ இன் ஒரே பக்கத்தில் தூரம் $r$ இல் உள்ளது. எனவே அவை ஒரே வட்டம்.

காரணம் / கணக்கீடு

$P$ உம் $Q$ உம் $O$ ஊடான ஒரே வட்டத்தில் செல்கின்றன. $P$ மேலே சென்று சுற்றுகிறது, $Q$ கீழே சென்று சுற்றுகிறது, வட்டத்தின் தூரப் பக்கத்தில் மீண்டும் சந்திக்கின்றன.

அது உரு (1).

தெரிவுகளை ஆராய்தல்

ஐந்து உருக்களையும் சரிபாருங்கள்.

உருக்கள் (2), (3) இல் வெவ்வேறு அளவுள்ள வட்டங்கள் உள்ளன. உரு (4) இல் $O$ இன் எதிர்ப் பக்கங்களில் வட்டங்கள் உள்ளன. உரு (5) இல் இரு துணிக்கைகளும் $O$ இலிருந்து ஒரே திசையில் புறப்படுகின்றன.

உரு (1) இல் ஒரே வட்டம் உள்ளது, $P$ ஆனது $O$ இற்கு மேலும் $Q$ ஆனது $O$ இற்குக் கீழும் உள்ளன. அது பொருந்துகிறது.

ஏனைய தெரிவுகள் ஏன் தவறு

உருக்கள் (2), (3) இல் வெவ்வேறு அளவுள்ள வட்டங்கள் உள்ளன.

உரு (4) இல் $O$ இன் எதிர்ப் பக்கங்களில் வட்டங்கள் உள்ளன.

உரு (5) இல் இரு துணிக்கைகளும் $O$ இலிருந்து ஒரே திசையில் புறப்படுகின்றன.

சரிபார்ப்பு

$m * v / (q * b)$

இது பொருத்தமானதா?

கதி பெரிதானால் அல்லது திணிவு பெரிதானால் ஆரை பெரிது. ஏற்றம் பெரிதானால் அல்லது புலம் வலிதானால் ஆரை சிறிது. இதுவே நாம் எதிர்பார்ப்பது: கனமான அல்லது வேகமான துணிக்கையைத் திருப்புவது கடினம், வலிய விசை அதை அதிகம் திருப்புகிறது.

$P$, $Q$ இன் பாதைகள் ஒரே வட்டம், எனவே அரைச் சுற்றின் பின் அவை விட்டத்தின் எதிர் முனைகளில் இருக்க வேண்டும். அவற்றின் கதி ஒன்றே, எனவே அங்கு ஒன்றாகச் சேர்கின்றன.

முடிவு

$\text{உரு }(1)$

$P$ உம் $Q$ உம் $O$ ஊடான ஒரே வட்டத்தில் எதிரெதிர் திசையில் செல்கின்றன.

விடை (1).

கதிகளை ஒப்பிட உந்தத்தையும், ஏற்றங்களை ஒப்பிட நடுநிலைத் துணிக்கையையும் பயன்படுத்துங்கள்.

ஆரை $\dfrac{mv}{|q|B}$. பக்கத்தை அறிய திருப்பங்களை எண்ணுங்கள்: திசை மாறினால் விசை திருப்பப்படுகிறது, ஏற்றத்தின் குறி மாறினால் மீண்டும் திருப்பப்படுகிறது.

பரீட்சைக் குறிப்பு