2024 A/L Physics Past Paper · Question 21 (Tamil Medium)

Answer: (4) $\dfrac{1}{2\pi}\ \text{N m}^{-1}$

தரப்பட்ட தகவல்கள்

இந்த வினா ஒரு மெல்லிய தடத்தைத் திரவத்திலிருந்து மேலே இழுப்பது பற்றியது.

தடம் மேற்பரப்புக்குச் சற்றுக் கீழே உள்ளது. அதைத் தூக்கும்போது திரவ மேற்பரப்பு தடத்தைப் பற்றிக் கீழே இழுக்கிறது. படலம் உடையச் சற்று முன் இந்த இழுப்பு மிகப் பெரியது.

நாம் காண வேண்டியது: திரவத்தின் பரப்பிழுவை.

எப்படிக் காண்போம்: பரப்பிழுவை என்பது விளிம்பின் ஒவ்வொரு மீற்றரிலும் உள்ள இழுப்பு. படலம் இழுக்கும் மொத்த விளிம்பைக் கண்டு விசையை அதனால் வகுப்போம்.

தடத்தின் ஆரை $r=2\ \text{cm}=0.02\ \text{m}$. தடம் இலேசானது. எனவே அதன் நிறை புறக்கணிக்கப்படுகிறது. படலம் உடையச் சற்று முன் விசை $F=0.04\ \text{N}$.

வினா என்ன கேட்கிறது

$r$ ($\text{m}$): தடத்தின் ஆரை.

$l$ ($\text{m}$): படலம் இழுக்கும் விளிம்பின் மொத்த நீளம்.

$F$ ($\text{N}$): தடத்தை இழுக்கத் தேவையான விசை.

$T$ ($\text{N m}^{-1}$): திரவத்தின் பரப்பிழுவை.

தொடர்புடைய கோட்பாடு

மேற்பரப்பில் வரையப்பட்ட கற்பனையான கோடொன்றின் அலகு நீளத்தின் மீது அதற்குச் செங்குத்தாக அதன் ஒரு பக்கத்தின் மீது, மேற்பரப்பின் வழியே தொழிற்படும் விசையே பரப்பு இழுவையாகும் என வரையறுக்கப்பட்டுள்ளது.

மேற்பரப்பின் இரண்டு பக்கங்களிலும் பரப்பிழுவை காணப்படுகின்றமையினாலேயே $2l$ என எடுக்கப்பட்டுள்ளது.

என்ன நடக்கிறது: தடம் மேலே எழும்போது அதனுடன் ஒரு மெல்லிய திரவப் படலத்தையும் தூக்குகிறது.

படலத்துக்கு இரு முகங்கள் உண்டு: ஒன்று தடத்தின் உட்புறம், மற்றது வெளிப்புறம். ஒவ்வொரு முகமும் முழுத் தடத்தின் வழியேயும் கீழே இழுக்கிறது.

எனவே படலம் பரிதியின் இரு மடங்கு நீளத்தில் இழுக்கிறது: $l=2\times2\pi r$.

உதாரணமாக குமிழிக் கம்பியைச் சவர்க்கார நீரில் அமிழ்த்தி மெதுவாக வெளியே எடுங்கள்.

பளபளக்கும் படலம் வளையத்தின் குறுக்கே விரிந்து அதை இழுக்கிறது. கம்பி ஒரு கணம் பின்னே இழுக்கப்படுவதை உணரலாம்.

பின்னர் படலம் உடைகிறது. இழுப்பு மறைகிறது.

சொற்களில்: திரவத் தோல் விளிம்பு முழுவதும் பற்றிக் கொள்கிறது. விளிம்பு நீளமாக இருந்தால் இழுப்பு பெரியது.

தேவையான சமன்பாடுகள்

$T=\dfrac{F}{l}$

$l=2\times2\pi r$

$T=\dfrac{F}{4\pi r}$

வினாவுடன் தொடர்புபடுத்தல்

$0.04\pi$

$2\pi r=2\pi\times0.02$

$0.08\pi$

$l=2\times0.04\pi$

$T=\dfrac{0.04}{0.08\pi}$

$\dfrac{1}{2\pi}$

$T$

காரணம் / கணக்கீடு

படலம் $0.08\pi\ \text{m}$ விளிம்பின் வழியே $0.04\ \text{N}$ ஆல் இழுக்கிறது. எனவே ஒவ்வொரு மீற்றரும் $\dfrac{1}{2\pi}\ \text{N}$ ஐத் தாங்குகிறது. இது தெரிவு (4).

$4\ \text{N m}^{-1}$ என்பது $0.04/0.01$ இலிருந்து வருகிறது. அது விசையை விளிம்பின் நீளம் அல்லாத ஓர் எண்ணால் வகுக்கிறது. படலம் முழு விளிம்பின் வழியே, $0.08\pi\ \text{m}$ நீளத்தில் இழுக்கிறது.

$2\ \text{N m}^{-1}$ என்பது $0.04/0.02$, விசையை ஆரையால் வகுத்தது. பரப்பிழுவை என்பது விளிம்பின் ஓரலகு நீளத்துக்கான விசை. விளிம்பு பரிதி, ஆரை அல்ல.

$\dfrac{1}{\pi}\ \text{N m}^{-1}$ ஒரு பக்கத்தை மட்டுமே பயன்படுத்துகிறது: $0.04/(2\pi\times0.02)$. படலம் தடத்தை உட்புறமும் வெளிப்புறமும் தொடுகிறது. எனவே நீளம் இரட்டிக்கும்.

$\dfrac{1}{4\pi}\ \text{N m}^{-1}$ ஆரைக்குப் பதிலாக விட்டம் $4\ \text{cm}$ ஐப் பயன்படுத்துகிறது. ஆரை $2\ \text{cm}$.

சரிபார்ப்பு

$F/(4*pi*r)$

$F=T\times4\pi r=\dfrac{1}{2\pi}\times4\pi\times0.02$

$F=0.04\ \text{N}$

$F/l$ என்பது $\text{N}$ வகுத்தல் $\text{m}$. எனவே $T$ ஆனது $\text{N m}^{-1}$ இல் வருகிறது. இது பரப்பிழுவையின் அலகு.

$\dfrac{1}{2\pi}\approx0.16\ \text{N m}^{-1}$. இது நீருக்கான ஏறத்தாழ $0.07\ \text{N m}^{-1}$ இலும் சற்றுப் பெரியது. ஒரு திரவத்துக்கு ஏற்ற பெறுமானம்.

முடிவு

$T=\dfrac{1}{2\pi}\ \text{N m}^{-1}$

திரவத்தின் பரப்பிழுவை $\dfrac{1}{2\pi}\ \text{N m}^{-1}$. விடை (4).