ஈர்ப்பியல் : முக்கியமான கேள்விகள்

சிறுவினாக்கள் 

1. கெப்ளரின் விதிகளைக் கூறு. 

2. நியூட்டனின் ஈர்ப்பியல் பொது விதியை தருக.

3. கோளின் கோண உந்தம் மாறுமா? உன் விடையை நிரூபி.

4. ஈர்ப்பு புலம் வரையறு. அதன் அலகினைத் தருக. 

5. ஈர்ப்பு புலத்தின் மேற்பொருந்துதல் என்றால் என்ன? 

6. ஈர்ப்பு நிலை ஆற்றல் - வரையறு.

7. நிலை ஆற்றல் என்பது தனித்த ஒரு பொருளின் பண்பா? விளக்கம் தருக. 

8. ஈர்ப்பு தன்னிலை ஆற்றல் - வரையறு. 

9. ஈர்ப்பு நிலை ஆற்றலுக்கும், ஈர்ப்பு தன்னிலை ஆற்றலுக்கும் உள்ள வேறுபாடு யாது?

10. புவியின் விடுபடு வேகம் என்றால் என்ன?

11. செயற்கை துணைக்கோளின் ஆற்றல் அல்லது எந்த ஒரு கோளின் ஆற்றல் எதிர்க்குறியுடையதாக இருப்பது ஏன்?

12. புவி நிலைத்துணைக்கோள் என்றால் என்ன? துருவ துணைக்கோள் என்றால் என்ன?

13. எடை - வரையறு.

14. ஒவ்வொரு மாதமும் சந்திர கிரகணமும் சூரிய கிரகணமும் நடைபெறுவது இல்லை. ஏன்?

15. புவியானது தன்னைத்தானே சுற்றி வருகிறது என்பதை எவ்வாறு நிரூபிப்பாய்?

நெடுவினாக்கள் 

1. ஈர்ப்பியல் விதியின் முக்கிய கூறுகளை விளக்குக. 

2. நியூட்டன் எவ்வாறு ஈர்ப்பியல் விதியை கெப்ளர் விதியிலிருந்து தருவித்தார்? 

3. ஈர்ப்பியல் விதியை நியூட்டன் எவ்வாறு மெய்பித்தார் என்பதை விளக்குக. 

4. ஈர்ப்புநிலை ஆற்றலுக்கான கோவையைத் தருவி. 

5. புவி பரப்புக்கு அருகே 'h' - உயரத்தில் உள்ள புள்ளிகளில் ஒரு பொருளின் ஈர்ப்பு நிலை ஆற்றல் U = mgh என நிரூபி. 

6. எடையின்மை என்பதை மின் உயர்த்தி இயக்கத்தை பயன்படுத்தி விளக்குக.

7. விடுபடு வேகத்திற்கான கோவையைத் தருவி. 

8. உயரத்தை பொறுத்து g எவ்வாறு மாறுபடும்?

9. குறுக்குகோட்டைப் பொறுத்து g எவ்வாறு மாறுபடும்?

10. புவியின் ஆழத்தைப் பொறுத்து g எவ்வாறு மாறுபடும்?

11. புவியை வலம் வரும் துணைக்கோளின் சுற்றுக் காலத்திற்கான கோவையை தருவி. 

12. துணைக்கோளின் ஆற்றலுக்கான கோவையை தருவி. 

13. புவி நிலை துணைக்கோள் மற்றும் துருவத் துணைக்கோள் விரிவாக விளக்குக. 

14. புவிமையக் கொள்கைக்கு பதிலாக சூரிய மையக் கொள்கை ஏற்றுக் கொள்ளப் படுவதற்கு கோள்களின் பின்னோக்கிச் செல்வது போலத் தோன்றும் இயக்கக் கருத்து எவ்வாறு உதவியது? 

15. புவியின் ஆரம் காணும் எரட்டோஸ்தனீஸ் முறையை விவரி. 

16. முழு சந்திர கிரகணத்தின் போது புவி நிழலின் (கருநிழலின்) ஆரம் எவ்வாறு அளப்பாய்? 

கணக்குகள் 

1. அடையாளம் தெரியா கோளானது புவியின் அரை நெட்டச்சு போல இரு மடங்கு உடைய ஆரப்பாதையில் சூரியனை வலம் வருகிறது. புவியின் சுழற்சிக்காலம் T1 எனில் அக்கோளின் சுழற்சி காலம் காண்க. 

தீர்வு: 

புவியின் சுற்றுக்காலம் = T1 

புவியின் அரை நெட்டச்சு = a1 என்க. 

அடையாளம் தெரியாத கோளின் சுற்றுக்காலம் = T2 

அடையாளம் தெரியாத கோளின் அரை நெட்டச்சு = a2 என்க. a2 = 2a, கெப்ளர் 3ம் விதிப்படி

T12 α a13

T22 α a23

விடை: T2 = 2 √2T1

2. புதியதாக கண்டறியப்பட்ட ஒரு சூரிய குடும்பத்தில் உள்ள கோள் பற்றிய தகவல் தரப்பட்டடுள்ளதாக கருதுக. அக்கோள்களின் அரை நெட்டச்சுக்கும் சுற்றுக்காலத்திற்கும் உள்ள தொடர்பு யாது?

தீர்வு :

குறிஞ்சிக்கு T12 αa31 T1 = 2 a1 = 8 

a1 = 8 = 23 எனவே 2 = 2T12 என்றாகிறது. 

இதைப் போலவே 

முல்லைக்கு T2 = 3, a2 = 18 = 2(3)2 = 2 T22

மருதத்திற்க்கு T3 = 4, a3 = 32 = 2(4)2 = 2T32 

நெய்தல்-க்கு T4 = 5, a4 = 50 = 2(5)2 = 2T42 

பாலைக்கு T5 = 6, a5 = 72 = 2(6)2 = 2 T52

ஃ a α 2T2 என்ற தொடர்பை பெறலாம்.

விடை : a α 2T2 

3. இரு நிறைகளும் மற்றும் அந்நிறைகளுக்கு இடையேயான தொலைவும் இரு மடங்கு ஆக்கப்பட்டால் அவற்றுக்கு இடையே உள்ள ஈர்ப்பு விசையில் ஏற்படும் மாற்றம் யாது? 

தீர்வு : F = GM1M2/r2

நிறைகளும் தொலைவும் இரு மடங்காக்கப் பட்டால் ஈர்ப்பு விசை

F’ = G2M1 2M2 / (2r2)

   = GM1M2/r2

⸫ F' = F

ஈர்ப்பு விசை மாறாது

விடை : மாற்றம் இல்லை

4. நிறை m மற்றும் 4m உடைய இரு பொருள்கள் r தொலைவில் அமைந்துள்ளன. இரு பொருள்களையும் இணைக்கும் கோட்டில் ஒரு புள்ளியில் ஈர்ப்பு புலம் சுழி என்றால் அப்புள்ளியில் ஈர்ப்புத் தன்னிலை ஆற்றலை கண்டறிக?

தீர்வு:

நிறை m ஐப் பொருத்து ஈர்ப்பியல் விசை = Gm/x2

4m ஐப் பொருத்து ஈர்ப்பியல் விசை = G.4m / (r-x)2

இரு பொருள்களையும் இணைக்கும் கோட்டில் உள்ள புள்ளியில் ஈர்ப்புப்புலம் சுழி எனில்

விடை : V = −9Gm/r

5. சூரியனிலிருந்து இரு கோள்கள் உள்ள தொலைவுகளின் தகவு d1/d2 = 2, எனில் இரு கோள்கள் உணரும் ஈர்ப்பு புல வலிமைகளின் தகவு யாது? 

தீர்வு : இரு கோள்கள் உள்ள தொலைவுகளின் தகவு d1/d2 = 2

இரு கோள்கள் உணரும் ஈர்ப்புப் புல வலிமைகளின் தகவு E1/E2 = ?

ஈர்ப்புப் புல வலிமை E = GM/x2

விடை : E2 = 4 E1

6. வியாழனின் துணைக்கோளில் ஒன்றான I0. ஆனது வியாழனை 1.769 நாட்களுக்கு ஒரு முறை சுற்றி வருகிறது. அத்துணைக் கோளின் சுற்றுப் பாதையின் ஆரம் 4, 21, 700 km எனில் வியாழன் கோளின் நிறை காண்க. 

தீர்வு : I0 ன் சுற்றுக்காலம் (T) = 1.769 நாள் 

I0 ன் சுற்றுப்பாதை ஆரம் (r) = 421700 km

 = 4.217 x 108m

= 1.898 × 1027 kg

விடை : 1.898 × 1027 kg

7. ஒரு கோளின் கோண உந்தம்  = 5 t 2iˆ −6tjˆ + 3kˆ எனில் கோளின் மீது செயல்படும் திருப்பு விசை யாது? திருப்பு விசை, கோண உந்தத்தின் திசையில் செயல்படுமா?

தீர்வு : கோளின் கோண உந்தம்

திருப்பு விசை செங்குத்து திசையில் செயல்படும்

விடை :

8. சம நிறை M உடைய நான்கு நிறைகள் ஒவ்வொன்றும் சம தொலைவில் உள்ளன. அவற்றுக்குகிடையேயான ஈர்ப்பு விசை கவர்ச்சியால் ஆரம் R உடைய வட்டப்பாதையில் அத்துகள்கள் இயங்குகின்றன. ஒவ்வொரு துகளின் வேகத்தை கணக்கிடுக. 

தீர்வு : 

● நிறைகளுக்கிடையேயான மொத்த ஈர்ப்பு விசை = மைய நோக்கு விசை 

A மற்றும் B க்கு இடையேயான விசை

F1 மற்றும் F2 விசைகளின் கூறுகள் ஆரம் வழியே செல்வதால் 

F1 cos 45° மற்றும் F2 cos 45° (F1 = F2 = F) 

மொத்த விசை = 2F cos 45° + F3

9. ஈர்ப்பியல் மாறிலி G = 6.67 × 10-11 மதிப்புக்கு பதிலாக G = 6.67 × 1011 என தவறாக எழுதப்பட்டது என்று வைத்து கொள்வோம். இத்தவறான மதிப்பு கொண்டு பெறும் ஈர்ப்பின் முடுக்கம் g' மதிப்பு யாது? இப்புதிய ஈர்ப்பின் முடுக்கத்தின் அடிப்படையில் உனது எடை யாது?

ஈர்ப்பு மாறிலி G = 6.67 × 10-11  

தவறான ஈர்ப்பியல் மாறிலி G' = 6.67 × 10-11  என்க.

புவியின் நிறை M = 6.024 × 1024 Kg

புவியின் ஆரம் R = 6.4 × 106 m 

புவியீர்ப்பு முடுக்கம் g = 9.8m/s2

g' = ?

விடை : 1022 g, W' = 1022W

10. படத்தில் காட்டியுள்ளபடி நிறைகள் m1, m2, m3 அமைந்துள்ளன. இவ்வமைப்பால் புள்ளி O வில் ஏற்படும் ஈர்ப்பு புலத்தை காண்க. நிறைகள் m1 = m2 எனில் புள்ளி 'O' வில் ஈர்ப்பு புலத்தில் ஏற்படும் மாறுபாடு யாது?

தீர்வு : 

11. புவி மற்றும் சூரியன் அமைப்பின் ஈர்ப்பு நிலை ஆற்றல் யாது? (புவியின் நிறை = 5.9 × 1024 kg மற்றும் சூரியனின் நிறை = 1.9 × 1030 Kg) புவிக்கும் சூரியனுக்கும் உள்ள தொலைவு = 150 மில்லியன் கிலோ மீட்டர் (தோராயமாக)

தீர்வு : 

புவியின் நிறை Mc = 5.9 × 1024 kg 

சூரியனின் நிறை Ms = 1.9 × 1030 kg 

புவிக்கும் சூரியனுக்கும் உள்ள தொலைவு 

R = 150 மில்லியன் கி.மீ = 150 × 109 m

G = 6.67 × 10-11

விடை : V = -49.84 × 1032 Joule

12. சூரியனை புவி சுற்றும் வேகம் 30 kms-1 எனில் புவியின் இயக்க ஆற்றலை கணக்கிடுக. முந்தையை கணக்கில் புவியின் ஈர்ப்பு நிலை ஆற்றலை கணக்கிட்டாய். அதன்படி புவியின் மொத்த ஆற்றல் யாது? மொத்த ஆற்றல் நேர்க்குறி தன்மை யுடையதா? இல்லை எனில் காரணம் யாது? 

தீர்வு :

புவியின் நிறை Me = 5.9 × 1024 kg 

சூரியனை புவி சுற்றும் வேகம் 

(V) = 30 kms-1 = 30 × 103 ms-1 

= 2655 × 1030 

K.E = 26.55 × 1032 J

புவிக்கும் சூரியனுக்குமான ஈர்ப்பு நிலை ஆற்றல் 

U = -49.84 × 1032 J

ஃமொத்த ஆற்றல் E = U + K.E

= (-49.84 + 26.55) × 1032 

E = -23.29 × 1032J

விடை : K.E = 26.5 × 1032 J

E = −23.29 × 1032 J

மொத்த ஆற்றல் எதிர்க்குறி (-) தன்மை உடையது. காரணம் புவி சூரியனுடன் பிணைக்கப்பட்டுள்ளதை எதிர்க்குறி (-) குறிக்கிறது.

13. புவிப் பரப்பிலிருந்து எறியப்பட்ட பொருள் ஒன்று சுழி அல்லாத இயக்க ஆற்றலுடன் ஈறிலாத் தொலைவை அடைகிறது. எனில் புவிப்பரப்பிலிருந்து அப் பொருள் எறியப்பட்ட வேகம் யாது? 

புவிப்பரப்பில் மொத்த ஆற்றல்

Er = KE(r) + U(r)

14. புவிப் பரப்புக்கு மேலே 200 km உயரத்திலும் மற்றும் கீழே 200 km ஆழத்திலும் ஈர்ப்பின் முடுக்கம் g மதிப்பு யாது? எந்நிலையில் g மதிப்பு குறைவாக இருக்கும்? 

தீர்வு: 

புவியின் ஆரம் Re  = 6400 km

200 km உயரத்தில் g மதிப்பு குறைவாக இருக்கும்.

15. உன் மாவட்ட தலைநகரத்தில் ஈர்ப்பின் முடுக்கம் g மதிப்பு காண்க. (குறிப்பு - கூகுள் தேடுதல் மூலம் குறுக்குகோட்டு மதிப்பு பெறுக) gன் மதிப்பு சென்னையிலிருந்து கன்னியாகுமரியில் எவ்வாறு மாறுபடுகிறது?

Δg = 0.031 ms-2 

ge = g - ω2R cos2𝜆; 𝜆 = 13°

= 9.8 - (3.4 × 10-2) × (0.9492) 

= 9.7677 ms-2 

= 9.8- (3.4 × 10-2) × (0.9804) [ ⸪ 𝜆 = 8°) 

= 9.7667 ms-2 

Δg = 9.7667 - 9.7667 

Δg = 0.001 ms-2

கருத்துரு வினாக்கள் 

1. கீழ்க்கண்ட அளவைகளில் எவை மாறிலி? 

அ) கோளின் நேர்கோட்டு உந்தம் 

ஆ) கோளின் கோண உந்தம் 

இ) கோளின் மொத்த ஆற்றல் 

ஈ) கோளின் நிலை ஆற்றல் 

விடை : ஆ) கோளின் கோண உந்தம் மற்றும் ஈ) கோளின் நிலை ஆற்றல்

2. ஓராண்டு காலத்தில் புவியின் மீது சூரியன் செய்த வேலையின் அளவு 

அ) சுழி

ஆ) சுழி அல்ல 

இ) நேர்குறி மதிப்பு உடையது 

ஈ) எதிர்குறி மதிப்பு உடையது 

விடை : அ) சுழி

3. குறிப்பிட்ட கால அளவில் சூரியன் புவி மீது செய்த வேலையின் அளவு எவ்வாறு இருக்கும்? 

அ) நேர்குறியாக, எதிர்குறியாக அல்லது சுழியாக 

ஆ) எப்போதும் நேர்குறி

இ) எப்போதும் எதிர்குறி

ஈ) எப்பொழுதும் சுழி

விடை : ஈ) எப்பொழுதும் சுழி

4. ஒரு வால்மீன் நிலாவின் மீது திடீரென மோதி நிலாவின் மொத்த ஆற்றலை விட அதிக. ஆற்றலை நிலாவுக்கு தந்தால் என்ன நிகழும்? 

விடை:

ஒரு வால்மீன் அதிக நிறை மற்றும் அதிக திசைவேகத்துடன் நிலாவின் மீது மோதினால் 

i) நிலா அழிந்து விடும் அல்லது 

ii) நிலாவை அதன் வட்டப்பாதையிலிருந்து வெளியேற்றி விடும்.

5. நிலாவின் மீதான புவியின் ஈர்ப்பு விசை திடீரென மறைந்தால் சந்திரனுக்கு என்ன நிகழும்? 

விடை:

நிலாவின் மீதான புவியின் ஈர்ப்புவிசை திடீரென மறைந்தால் நிலா புவியை சுற்றாது.

6. தற்போது புவி தன் சுழற்சி அச்சிலிருந்து - சாய்ந்து அமையவில்லை எனில், பருவக்காலங்களில் என்ன மாறுபாடு ஏற்படும்? 

விடை:

பருவக்காலங்களில் மாற்றம் நிகழாது. 

7. "கோடை காலமும் குளிர் காலமும் புவியில் ஏற்படுவது எவ்வாறு" என்ற வினாவுக்கு மாணவர் ஒருவர் புவி நீள்வட்டப்பாதையில் சுற்றும்போது, புவி சூரியனுக்கு அருகே வரும்போது (அண்மை நிலை) கோடை காலமும் சூரியனை விட்டு விலகி அதிகத் தொலைவில் உள்ளபோது (சேய்மைநிலை) குளிர் காலமும் தோன்றுகிறது என பதில் அளிக்கிறார். மாணவரின் பதில் சரியா? இல்லை எனில் கோடையும் குளிர் காலமும் தோன்றும் காரணத்தை விளக்குக. 

விடை : 

மாணவரின் பதில் தவறானது. 

● புவியானது சூரியனை 23.5° கோண சாய்வுடன் சுற்றி வருவதால் பருவ காலங்கள் தோன்றுகின்றன. 

● 23.5° சாய்வினால் புவியின் வட கோளப்பகுதி சூரியனுக்கு வெகு தொலைவில் உள்ளபோது, தென் கோளப் பகுதி சூரியனுக்கு அருகில் அமையும். 

● எனவே வட கோளப் பகுதியில் குளிர்காலமாக உள்ளபோது தென்கோளப்பகுதியில் கோடை காலமாக இருக்கும்.

8. 2018 ஜனவரி 31 தேதி நடைபெற்ற சந்திர கிரகணத்தின் வெவ்வேறு நிலைகளை புகைப்படம் காட்டுகின்றது. இப்புகைப்படத்தின் அடிப்படையில் புவி கோள வடிவமுடையது என நிரூபிக்க முடியுமா?

விடை:

● முடியாது.