குறுவினாக்கள் மற்றும் பதில்கள்

இயக்கவிதிகள் | இயற்பியல்

குறுவினாக்கள் 

1. நிலைமம் விளக்குக, இயக்கத்தில் நிலைமம் ஓய்வில் நிலைமம் மற்றும் திசையில் நிலைமம் ஒவ்வொன்றிற்கும் இரு எடுத்துக்காட்டுகள் தருக. 

நிலைமம் : 

● பொருளொன்றின் தானே இயங்க முடியாதத் தன்மை அல்லது தனது இயக்க நிலையைத் தானே மாற்றிக்கொள்ள இயலாத் தன்மைக்கு நிலைமம் என்று பெயர். 

● நிலைமம் என்றாலே பொருள் தனது நிலையை மாற்றுவதை எதிர்க்கும் தன்மை என்றும் அழைக்கலாம். 

ஓய்வில் நிலைமம் : 

தனது ஓய்வு நிலையைத் தானே மாற்றிக் கொள்ள இயலாத பொருளின் தன்மை ஓய்வில் நிலைமம் ஆகும். 

எ.கா : 

1. ஓய்வு நிலையில் உள்ள பேருந்து ஒன்று இயங்க தொடங்கும் போது அப்பேருந்தில் உள்ள பயணிகள் நிலைமத்தின் காரணமாக பின்னோக்கி தள்ளப்படுகின்றனர். 

2. மேசையின் மீதுள்ள புத்தகம் ஒன்று, புறக்காரணிகள் அதனை நகர்த்தாதவரை, தொடர்ந்து ஓய்வு நிலையிலேயே இருக்கும். 

இயக்கத்தில் நிலைமம் :

மாறாத் திசைவேகத்திலுள்ள ஒரு பொருள் தனது இயக்க நிலையை தானே மாற்றிக் கொள்ள இயலாத் தன்மை இயக்கத்தில் நிலைமம் ஆகும். 

எ.கா : 

1. இயக்கத்திலுள்ள ஒரு பேருந்தின் தடையை திடீரென்று அழுத்தும்போது பேருந்தில் உள்ள பயணிகள் நிலைமத்தின் காரணமாக முன்னோக்கி தள்ளப்படுகின்றனர். 

2. இயக்கத்தில் உள்ள பேருந்திலிருந்து கீழே இறங்குபவர் பேருந்து இயங்கும் திசையில் முன்னோக்கி விழுகிறார். 

2. இயக்கதிசையில் நிலைமம்: 

தனது இயக்கத்திசையினை தானே மாற்றிக் கொள்ள இயலாத பொருளின் தன்மை இயக்க திசையில் நிலைமம் எனப்படும். 

எ.கா : 

1. ஒரு முனையில் கல் கட்டப்பட்ட, சுழற்சி இயக்கத்திலுள்ள கல்லின் கயிறு திடிரென்று அறுபட்டால் கல் தொடர்ந்து வட்டப் பாதையில் சுற்ற முடியாது. 

2. நேர்க்கோட்டில் நகர்ந்து கொண்டிருக்கும் பேருந்து ஒன்று, வலது பக்கமாகத் திரும்பும்போது, உள்ளிருக்கும் பயணிகள் இடது பக்கம் நோக்கி தள்ளப்படுகிறார்கள் பேருந்து வலது பக்கம் நோக்கி திரும்பிய பிறகும் கூட, பயணிகளைத் தொடர்ந்து நேர்க்கோட்டிலேயே இயங்க வைக்கும் நிலைமமே இதற்கு காரணமாகும். 

2. நியூட்டனின் இரண்டாவது விதியைக் கூறுக. 

ஒரு பொருளின் மீது செயல்படும் விசையானது அந்தப் பொருளின் உந்த மாறுபாட்டு வீதத்திற்கு சமமாகும்.

3. ஒரு நியூட்டன் - வரையறு.

1 kg நிறையுடைய பொருளின் மீது ஒரு விசை செயல்பட்டு, அந்த விசையின் திசையிலேயே 1ms-2 முடுக்கத்தை ஏற்படுத்தினால் அவ் விசையின் அளவே ஒரு நியூட்டன் எனப்படும். 

4. கணத்தாக்கு என்பது உந்தத்தில் ஏற்படும் மாற்றம் என்று விளக்குக.

F என்ற விசை மிகக் குறுகிய நேர இடைவெளியில் (Δt) ஒரு பொருளின் மீது செயல்பட்டால் நியூட்டன் இரண்டாம் விதியின் எண் மதிப்பு வடிவில் இந்நிகழ்வினை பின்வருமாறு குறிப்பிடலாம்.

F dt = dp     ………..(1)

மேற்காண் சமன்பாட்டை தொகையிட 

இங்கு J என்பது கணத்தாக்கு எனப்படும். 

சமன்பாடு (2) மற்றும் (3) லிருந்து

J = Δp அதாவது கணத்தாக்கு பொருளின் உந்த மாற்றத்திற்கு சமமாகும்.

5. ஒரு பொருளை நகர்த்த அப்பொருளை இழுப்பது சுலபமா? அல்லது தள்ளுவது சுலபமா? தனித்த பொருளின் விசைப்படம் வரைந்து விளக்குக. 

ஒரு பொருளை நகர்த்துவதற்கு தள்ளுவதை விட இழுப்பதே மிகவும் சுலபம். 

பொருளொன்றை சுழி முதல் π/2 வரை ஒரு குறிப் பிட்ட கோணத்தில் தள்ளும் போது பொருளின் மீது செயல்படுத்தப்படும் புறவிசையை (F) பரப்பிற்கு இணையாக Fsinθ என்றும் பரப்பிற்கு செங்குத்தாக Fcosθ என்றும் இருகூறுகளாக பிரிக்கலாம். இது விசை படத்தின் மூலம் கீழே விளக்கப்பட்டுள்ளது.

படத்திலிருந்து,

Npush = mg + Fcosθ …………… (1)

அதாவது பொருளின் மீது செயல்படும் கீழ்நோக்கிய மொத்த செங்குத்து விசை mg + Fcosθ அதிகரிக்கும் என்பதை காட்டுகிறது. மேலும் செங்குத்து திசையில் எவ்வித முடுக்கமும் இல்லை.

இதன் விளைவாக ஓய்வு நிலை உராய்வின் பெரும மதிப்பும் பின்வரும் சமன்பாட்டின்படி அதிகரிக்கும்.

ƒsmax = μsNpush = μs (mg + Fcosθ)       ………. (2)

எனவே மேற்கண்ட சமன்பாட்டிலிருந்து பொருளை தள்ளுவதற்கு அதிக விசை தேவைப்படுகிறது. மேலும் இதே போன்று இழுப்பதற்கான விசைப் படம் கீழே கொடுக்கப்பட்டு விளக்கப்படுகிறது.

படத்திலிருந்து Npull = mg – Fcosθ          …………. (3)

அதாவது கீழ்நோக்கிய மொத்த விசை குறைகிறது என்பதனை காட்டுகிறது. மேலும் ஓய்வு நிலை உராய்வின் பெரும் மதிப்பும் பின்வரும் சமன்பாட்டின்படி குறைகிறது என்பதனையும் காட்டுகிறது. 

ƒsmax = μsNpull = μs (mg − Fcosθ)           ………. (4)

எனவே சமன்பாடு (2) & (4) லிருந்து Npull -ன் மதிப்பு Npush ன் மதிப்பை விட குறைவாக இருப்பதனால் இழுப்பது சுலபம் என நிரூபணம் ஆகிறது.

6. உராய்வின் பல்வேறு வகைகளை விளக்குக. உராய்வினைக் குறைப்பதற்கான வழிமுறைகள் சிலவற்றைத் தருக.

உராய்வின் வகைகள் : 

1. ஓய்வு நிலை உராய்வு 

2. இயக்க நிலை உராய்வு 

3. எல்லை உராய்வு (அ) பெருமாய்வு நிலை உராய்வு 

ஓய்வுநிலை உராய்வு:

ஓய்வு நிலை உராய்வு என்பது ஓய்வு நிலையில் இருந்து பொருள் நகர்வதை எப்பொழுதும் எதிர்க்கும்.

இதன் மதிப்பு சுழியில் இருந்து µsN வரை உள்ள எந்த மதிப்பையும் பெறலாம். µsN ஐ விட அதிகமாக வெளிப்புற விசை பொருளின் மீது செயல்பட்டால் பொருள் நகரத் தொடங்கும். 

இயக்கநிலை உராய்வு:

பொருளின் மீது செலுத்தப்படும் புறவிசை ஓய்வு நிலை உராய்வு விசையை விட பெரும மதிப்பை விட அதிகமாக இருக்கும்போது பொருள் நகர்ந்து செல்லும் அவ்வாறு நகர்ந்து செல்வதற்கு பரப்பு உராய்வு விசையை செலுத்தும் இதுவே இயக்கநிலை உராய்வு விசை (µsN) எனப்படும்.  இதனை சறுக்கு உராய்வு என்றும் அழைக்கலாம். 

எல்லை உராய்வு (அ) பெரும ஓய்வுநிலை உராய்வு: 

பொருளின் மீது செலுத்தப்படும் வெளிப்புற விசையின் அளவை படிப்படியாக அதிகரிக்கும் போது, ஒரு குறிப்பிட்ட எல்லைக்குமேல் பொருள் வைக்கப்பட்டுள்ள பரப்பு, பொருளின் மீது செலுத்தப்படும் வெளிப் புற விசையைச் சமன்செய்யும் அளவிற்கு எதிர் உராய்வு விசையைப் பொருளின் மீது செலுத்த இயலாது. எனவே பொருள் பரப்பின் மீது சறுக்கிச் செல்லத் தொடங்கும். இதுவே எல்லை உராய்வு எனப்படும். 

உராய்வைக் குறைக்கும் முறைகள் : 

1. உயவு எண்ணெயைப் பயன்படுத்தி தொழிற் சாலைகளில் உள்ள கனரக இயந்திரங்களின் இயக்க உராய்வினை குறைக்கலாம். 

2. பந்து தாங்கி அமைப்பை பயன்படுத்தி இயந்திரங்களில் இயக்க உராய்வினை குறைக்கலாம். 

3. பரப்புகளை வழுவழுப்பாக்குவதன் மூலம் உராய்வினை குறைக்கலாம். 

7. போலி விசை என்றால் என்ன?

பொருளின் இயக்கத்தினைச் சுழலும் குறிப்பாயத்தில் பகுப்பாய்வு செய்யும்போது மையவிலக்கு விசை தோன்றுகிறது. இது ஒரு போலி விசை ஆகும். மேலும் இது எந்த மூலத்திலிருந்தும் தோன்றுவதில்லை சுழலும் குறிப்பாயத்தில் பொருளின் நிலைம இயக்கம் மைய விலக்கு விசையாகத் தோன்றும்.

8. ஓய்வுநிலை உராய்வு மற்றும் இயக்க உராய்வு ஆகியவற்றிற்கான அனுபவ கணிதத் தொடர்பைக் (empirical law) கூறுக. 

ஓய்வு நிலை உராய்வு 0 ≤ fs ≤ fsmax (or) 0 ≤ fs ≤ µsN

இயக்க நிலை உராய்வு fk ≤ fsmax மேலும் µk < µs 

9. நியூட்டன் மூன்றாவது விதியைக் கூறுக. 

எந்தவொரு செயல்விசைக்கும் சமமான எதிர் செயல்விசை உண்டு. இங்கு செயல் மற்றும் எதிர்செயல் விசைகளின் சோடி ஒரே பொருளின் மீது செயல்படுத்தப் படுவதில்லை . மாறாக வெவ்வெறு பொருட்களின் மீது செயல் படுகின்றன. இவ்விதி நிலைமம் மற்றும் முடுக்குவிக்கப்பட்ட இவ்விரண்டு குறிப்பாயங்களுக்கும் பொருந்தும். 

10. நிலைமக் குறிப்பாயம் என்றால் என்ன?

நிலைமக் குறிப்பாயம் என்ற ஒரு சிறப்பு குறிப்பாயத்தில் உள்ள ஒரு பொருள் எவ்வித விசையும் அதன் மீது செயல்படாத வரையில் மாறாத்திசைவேகம் கொண்ட இயக்க நிலையிலோ (அ) ஓய்வு நிலையிலோ காணப் படும் இப்பொருளுக்கு நியூட்டன் விதி முழுமையாக பொருந்தும்.

11. சரி சமமான வளைவுச்சாலையில் கார் ஒன்று சறுக்குவதற்கான நிபந்தனை என்ன?

mv2/r > µs mg அல்லது µs < v2/rg 

கார் வளைவதற்குத் தேவையான மையநோக்கு விசையை நிலை உராய்வு விசையினால் கொடுக்க இயலவில்லை எனில் வாகனம் சறுக்கத் தொடங்கும்.