நெடு வினாக்கள் விடைகள்

இயல் உலகத்தின் தன்மையும் அளவீட்டியலும் | இயற்பியல்

நெடு வினாக்கள்

1. I) குறைந்த தொலைவை அளப்பதற்கு பயன் படும் திருகு அளவி மற்றும் வெர்னியர் அளவி பற்றி விவரி. 

II) நீண்ட தொலைவுகளை அளக்கும் முக்கோண முறை மற்றும் ரேடார் முறை பற்றிக் குறிப்பிடுக.

வெர்னியர் அளவி: 

● துளையின் ஆரம் அல்லது துளையின் விட்டம் போன்ற அளவீடுகளை அளக்கப் பயன்படும் பன்முகத்தன்மை கொண்ட கருவி வெர்னியர் அளவி ஆகும். 

● வெர்னியர் அளவியின் மீச்சிற்றளவு 0.1 mm

திருகு அளவி : 

● திருகு அளவியானது 50 mm வரையிலான பொருட்களின் பரிமாணங்களை மிகத் துல்லியமாக அளவிடப் பயன்படும் கருவியாகும். 

● இக் கருவியின் தத்துவம் திருகின் வட்ட இயக்கத்தைப் பயன்படுத்தி பெரிதாக்கப்பட்ட நேர்க்கோட்டு இயக்கமாகும். 

● திருகு அளவியின் மீச்சிற்றளவு 0.01 mm ஆகும். 

ii) நீண்ட தொலைவை அளக்கும் முக்கோணமுறை:

● AB=h என்பது அளக்க வேண்டிய மரத்தின் உயரம் அல்லது கோபுரத்தின் உயரம் என்க. 

● B-யிலிருந்து X தொலைவிலுள்ள C என்ற இடத்தில் உற்று நோக்குபவர் இருப்பதாகக் கொள்வோம். 

● C-யிலிருந்து வீச்சை அளப்பவர் A-வுடன் ஏற்படுத்தும் ஏற்றக் கோணம் ∠ACB = θ. 

● செங்கோண முக்கோணம் ABC-யிலிருந்து 

tan θ = AB/BC = h/x 

(அல்லது)

உயரம் h = x tan θ

* தொலைவு X -ஐ அறிந்திருந்தால் உயரம் h-ஐப் பெறலாம்.

ரேடார் துடிப்பு முறை : 

● ரேடார் என்பது Radio Detection and Ranging   என்பதன் சுருக்கமாகும்.  

● ரேடாரைக் கொண்டு செவ்வாய் போன்ற புவிக்கருகிலுள்ள கோளின் தொலைவைத் துல்லியமாக அளவிட முடியும். 

● இம் முறையில் புவிப்பரப்பிலிருந்து ரேடியோ பரப்பி மூலம் ரேடியோ அலைத்துடிப்புகள் பரப்பப்பட்டு, கோளிலிருந்து எதிரொளிக்கப்பட்ட துடிப்புகள் ஏற்பி மூலம் உணரப்படுகிறது. 

● ரேடியோ அலை பரப்பியிலிருந்து அனுப்பப் பட்டதற்கும் ஏற்பியில் பெறப்பட்டதற்கும் இடையே யான நேர இடைவெளி (t) எனில், கோளின் தொலைவினை கீழ்க்கண்ட தொடர்பு மூலம் பெற முடியும். 

வேகம் =  கடந்த தொலைவு / எடுத்துக் கொண்ட நேரம் 

தொலைவு (d) = அலைகளின் வேகம் × எடுத்துக் கொண்ட நேரம்

d = v x t / 2

இங்கு v என்பது ரேடியோ அலைகளின் வேகம்.

(அல்லது)

t என்பது ரேடியோ அலை அனுப்பப்பட்டு, எதிரொளிக்கப்பட்டு திரும்ப அடையும் கால அளவு ஆகும். திரும்ப இம்முறை மூலம் புவிப்பரப்பிலிருந்து ஒரு விமானம் எவ்வளவு உயரத்தில் பறந்து கொண்டிருக்கிறது என்பதைக் கண்டறியலாம்.

2. பிழைகளின் வெவ்வேறு வகைகளை விளக்குக.

i) முறையான பிழைகள் 

ii) ஒழுங்கற்ற பிழைகள் மற்றும் 

iii) மொத்தப் பிழைகள் என பிழைகள் மூவகைப்படும். 

i) முறையான பிழைகள்

● முறையான பிழைகள் என்பது தொடர்ச்சியாக மீண்டும் மீண்டும் ஒரே மாதிரி உருவாகும் பிழைகள் ஆகும். 

● இப்பிழைகள் ஆய்வின் ஆரம்பம் முதல் முடிவு வரை தொடர்ந்து நிகழும் பிரச்சனையால் ஏற்படுகின்றன. 

● முறையான பிழைகள் கீழ்க்கண்டவாறு வகைப்படுத்தப்படுகின்றன. 

1) கருவிப்பிழைகள்:

● ஒரு கருவியானது தயாரிக்கப்படும் போது முறையாக அளவீடு செய்யப்படவில்லையெனில், கருவிப் பிழைகள் தோன்றலாம். 

● முனை தேய்ந்த மீட்டர் அளவுகோலைக்கொண்டு ஒரு அளவை அளவீடு செய்யும் பொழுது பெறப்பட்ட முடிவுகள் பிழையாக இருக்கும். 

● இந்த வகையான பிழைகளை, கருவிகளை கவனமாகத் தேர்ந்தெடுப்பதன் மூலம் சரி செய்ய முடியும். 

2) பரிசோதனையின் குறைபாடுகள் அல்லது செய்முறையின் குறைபாடுகள் 

● சோதனை செய்யும் கருவிகளை அமைக்கும் போது ஆய்வகச் சூழலில் ஏற்படும் சில தவறுகளால் இப் பிழைகள் தோன்றுகின்றன. 

● எடுத்துக்காட்டாக, கலோரிமானி கொண்டு சோதனை நிகழ்த்தும் போது வெப்பக் காப்பீடு சரியாக செய்யப்பட வில்லை எனில் கதிர்வீச்சு முறையில் வெப்ப இழப்பு ஏற்படும். இதனால் பெறப்படும் முடிவுகள் பிழையாக அமையும். அதனைத் தவிர்க்கத் தேவையான திருத்தங்கள் மேற்கொள்ள வேண்டும். 

3) தனிப்பட்ட பிழைகள்:

● இப்பிழைகள் சோதனையின் போது அளவிடுபவரின் செயல்பாட்டால் உருவாகிறது. 

● கருவியின் தவறான ஆரம்பச் சீரமைவுகள் அல்லது முறையற்ற முன்னெச்சரிக்கை நடவடிக்கையால் அல்லது கவனக் குறைவாக உற்று நோக்கலினால் அளவிடுபவரால் ஏற்படுகிறது. 

4) புறக்காரணிகளால் ஏற்படும் பிழைகள்: 

● சோதனையின் போது புறச்சூழலில் ஏற்படும் மாறுபாட்டால் அளவிடுதலில் பிழைகள் ஏற்படும். எடுத்துக்காட்டாக, வெப்பநிலை மாறுபாடு, ஈரப்பதம் அல்லது அழுத்தத்தால் ஏற்படும் மாற்றம் போன்றவை அளவீட்டின் முடிவுகளைப் பாதிக்கும்.

5) மீச்சிற்றளவு பிழைகள்:

● ஓர் அளவுகோலால் அளக்கக்கூடிய மிகச் சிறிய அளவு மீச்சிற்றளவு எனப்படும். மேலும் அதனால் ஏற்படும் பிழைகள் மீச்சிற்றளவு பிழைகள் எனப்படும். 

● அளவிடும் கருவியின் பகுதிறன் மதிப்பைச் சார்ந்து இப்பிழைகள் ஏற்படுகின்றன. இவ்வகைப் பிழைகளை உயர் நுட்பம் கொண்ட கருவிகளைப் பயன்படுத்துவதால் குறைக்க முடியும்.

ii) ஒழுங்கற்ற பிழைகள்:

● அழுத்தம், வெப்பநிலை, அளக்கப்படும் மின்னழுத்தம் போன்றவற்றால் சோதனையில் ஏற்படும் தொடர்பற்ற மாறுபாடுகளால், சமவாய்ப்பு பிழைகள் ஏற்படுகின்றன. 

● சோதனையை உற்று நோக்குபவரின் கவனக் குறைவால் ஏற்படும் பிழையாலும், அளவிடுபவர் செய்யும் பிழையினாலும் இவ்வகை பிழைகள் ஏற்படலாம். 

● ஒழுங்கற்ற பிழைகள், வாய்ப்பு பிழைகள் எனவும் அழைக்கப்படுகின்றன. 

● எடுத்துக்காட்டாக, திருகு அளவியைக் கொண்டு ஒரு கம்பியின் தடிமனை அளக்கும் சோதனையைக் கருதுவோம். ஒவ்வொரு முறையும் வேறுபட்ட அளவீடுகள் பெறப் படுகின்றது. எனவே, அதிக எண்ணிக்கையில் அளவீடுகள் செய்யப்பட்டு அதன் கூட்டுச் சராசரி எடுத்துக்கொள்ளப் படுகிறது.

ஒரு சோதனையில் n எண்ணிக்கையில் எடுக்கப்பட்ட அளவீடுகள் a1, a2, a3..................... an எனில்,

கூட்டுச் சராசரி

= a1+ a2 + a3 +................an / n

அளவீடுகளின் கூட்டுச் சராசரி மதிப்பு என்பது சிறந்த சாத்தியமான நிகழக்கூடிய உண்மை மதிப்பு ஆகும். 

iii) மொத்தப் பிழைகள் 

உற்று நோக்குபவரின் கவனக் குறைவின் காரணமாக ஏற்படும் பிழைகள் மொத்தப் பிழைகள் எனப்படும். 

(i) கருவியை முறையாகப் பொருத்தாமல் அளவீடு எடுத்தல். 

(ii) பிழையின் மூலத்தினையும் முன்னெச்சரிக்கை நடவடிக்கைகளையும் கவனத்தில் கொள்ளாமல் தவறாக அளவீடு எடுத்தல். 

(iii) தவறாக உற்று நோக்கி பதிவிடுதல். 

(iv) கணக்கீட்டின் போது தவறான மதிப்பீடுகளைப் பயன்படுத்துதல். 

சோதனை செய்பவர் கவனமாகவும் விழிப்புடனும் செயல்பட்டால் இப்பிழைகளைக் குறைக்கலாம். 

3) பிழைகளின் பெருக்கம் பற்றி நீவிர் அறிந்தது என்ன?  கூட்டல் மற்றும் கழித்தலில் பிழைகளின் பெருக்கத்தை விவரி. 

ஒரு சோதனையில் அதிக அளவுகள் அளக்கப்பட்டு இறுதிக் கணக்கீட்டில் பயன்படுத்தப்படலாம். வெவ்வேறு வகையான கருவிகளைப் பயன்படுத்தி அளவிடலாம். எனவே அளவிடும் போது ஏற்படும் வெவ்வேறு வகையான பிழைகளை மொத்தமாகக் கருத்தில் கொள்ள வேண்டும்.

பிழைகளின் இறுதி முடிவுகள் கீழ்க்கண்ட வற்றைச் சார்ந்துள்ளது. 

(i) தனித்தனியான அளவீடுகளில் உள்ள பிழைகள் 

(ii) கணித செயலிகளின் செயற்பாட்டின் இயல்பைச் சார்ந்து இறுதி முடிவு பெறப்படும். எனவே பிழைகள் ஒன்று சேர்க்கத் தேவையான விதிகளை அறிந்திருக் வேண்டும். 

(i) இரு அளவுகளின் கூடுதலில் ஏற்படும் பிழைகள் 

● ΔA மற்றும் ΔB என்பன முறையே A, B என்ற அளவுகளின் தனிப்பிழைகள் என்க.

● A - யின் அளவிடப்பட்ட மதிப்பு = A ± Δ A 

● B - யின் அளவிடப்பட்ட மதிப்பு = B ± Δ B

கூடுதல் Z = A + B 

கூடுதல் Z-ன் பிழை ΔZ ஆகும். 

Z ± ΔZ = (A ± ΔA) + (B ± ΔB)

= (A+B) ± (ΔA + ΔB)

= Z ± (ΔA + ΔB) (அல்லது) ΔZ = ΔA + ΔB 

இரு அளவுகளைக் கூட்டும்பொழுது ஏற்படும் பெரும பிழையானது தனித்தனி அளவுகளின் தனிப்பிழைகளின் கூடுதலுக்குச் சமம். 

(ii) இரு அளவுகளின் வேறுபாட்டினால் உருவாகும் பிழைகள்: 

● ΔA மற்றும் ΔB என்பன முறையே A மற்றும் B என்ற அளவுகளின் தனிப்பிழைகள் என்க. 

● A - ன் அளவிடப்பட்ட மதிப்பு = A ± ΔA

● B - ன் அளவிடப்பட்ட மதிப்பு = B ± ΔB

வேறுபாடு Z = A - B 

வேறுபாடு Z-ன் பிழை ΔZ ஆகும் 

Z ± ΔZ = (A ± ΔA) (B ± ΔB)

= (A - B) ± (ΔA + ΔB)

= Z ± (ΔA + ΔB)

ΔZ = ΔA + ΔB 

இரு அளவுகளின் வேறுபாட்டினால் பெருமப்பிழையானது தனித்தனி அளவுகளின் தனிப்பிழைகளின் கூடுதலுக்குச் சமம்.

4) கீழ்க்கண்டவற்றைப் பற்றி குறிப்பெழுதுக.

a) அலகு 

b) முழுமைப்படுத்துதல் 

c) பரிமாணமற்ற அளவுகள். 

a) அலகு 

உலகளவில் ஏற்றுக் கொள்ளப்பட்ட தனித்துவமிக்க தெரிவு செய்யப்பட்ட ஓர் அளவின் படித்தர அளவே அலகு என அழைக்கப்படுகிறது. 

b) முழுமைப்படுத்துதல் 

● தற்காலத்தில் கணக்கீடு செய்ய கணிப்பான்கள் பெரும்பாலும் பயன்படுத்தப் படுகின்றன. அவற்றின் முடிவுகள் பல இலக்கங்களைக் கொண்டதாக உள்ளன. 

● கணக்கீட்டில் உள்ளடங்கும் தகவல்களின் முக்கிய எண்ணுருவை விட முடிவின் முக்கிய எண்ணுரு அதிகமாக இருக்கக்கூடாது. 

● கணக்கீட்டின் முடிவில் நிலையில்லாத இலக்கங்கள் ஒன்றுக்கு மேற்பட்டவை இருப்பின் அந்த எண்ணை முழுமைப்படுத்த வேண்டும்.

முழுமைப்படுத்தலின் விதிகள் 

c) பரிமாணமற்ற அளவுகள்: 

● எந்த இயற்பியல் அளவுகள் பரிமாணமற்று ஆனால் மாறுபட்ட மதிப்புகளைக் கொண்டுள்ளதோ அவை பரிமாணமற்ற அளவுகள் என அழைக்கப்படுகின்றன. 

● எ.கா: ஒப்படர்த்தி, திரிபு, ஒளிவிலகல் எண் மற்றும் பல. 

5) பரிமாணத்தின் ஒரு படித்தான நெறிமுறை என்றால் என்ன? அதன் பயன்கள் யாவை? எடுத்துக்காட்டு தருக.

பரிமாணங்களின் ஒரு படித்தான நெறிமுறை: பரிமாணங்களின் ஒரு படித்தான நெறி முறைப்படி ஒரு சமன்பாட்டில் உள்ள ஒவ்வொரு உறுப்பின் பரிமாணங்களும் சமமாகும். எடுத்துக் காட்டாக, v2 = u2 + 2as என்ற சமன்பாட்டில் v2, u2 மற்றும் 2as ஆகியவற்றின் பரிமாணங்கள் ஒத்ததாகவும் [L2T-2]-க்குச் சமமாகவும் இருக்கும். 

இம்முறையானது 

(i) இயற்பியல் அளவு ஒன்றை ஒரு அலகிடும் முறையிலிருந்து மற்றொரு அலகிடும் முறைக்கு மாற்றப் பயன்படுகிறது. 

(ii) கொடுக்கப்பட்ட சமன்பாடு பரிமாண முறைப் படி சரியானதா என சோதிக்கப் பயன்படுகிறது. 

iii) வெவ்வேறு இயற்பியல் அளவுகளுக்கிடையே உள்ள தொடர்பினைப் பெற பயன்படுகிறது. 

(i) இயற்பியல் அளவு ஒன்றை ஒரு அலகிடும் முறையில் இருந்து மற்றொரு அலகிடும் முறைக்கு மாற்றுதல். 

இந்த முறையானது ஓர் அளவின் எண் மதிப்பையும் (n) அதன் அலகையும் (u) பெருக்கக் கிடைப்பது ஒரு மாறிலி என்ற தத்துவத்தின் அடிப்படையிலானது 

அதாவது n(u)= மாறிலி

அல்லது n1(u1)= n2 (u2) 

ஓர் இயற்பியல் அளவானது நிறையின் (a) பரிமாணத்தையும், நீளத்தின் 

(b) பரிமாணத் தையும், காலத்தின் 

(c) பரிமாணத்தையும் பெற்றுள்ளதாக கொள்வோம்.

ஓர் அலகிடும் முறையின் அடிப்படை அலகுகள் M1, L1 மற்றும் T1 எனவும் மற்றொரு அலகிடும் முறையின் அடிப்படை அலகுகள் முறையே M2, L2 மற்றும் T2 எனவும் கொண்டால்,

n1 (M1a L1b T1c) = n2(M2a L2b T2c)

இதிலிருந்து ஒரு இயற்பியல் அளவின் எண் மதிப்பினை ஓர் அலகிடும் முறையில் இருந்து மற்றொரு முறைக்கு மாற்ற முடியும். 

எடுத்துக்காட்டு: 

பரிமாணங்கள் முறையில் 76cm பாதரச அழுத்தத்தை Nm-2 என மாற்றுக.

தீர்வு :

CGS முறையில் 76cm பாதரச அழுத்தம் (P1) = 76 × 13.6 × 980 dyne cm-2 

SI முறையில் P-ன்மதிப்பு (P2) = ? 

அழுத்தத்தின் பரிமாண வாய்ப்பாடு (ML-1T-2) 

P1 [M1aL 1bT1c] = P2 [M2aL2bT2c ]

⸫ P2 = P1 [M1/M2]a [L1/L2]b [T1/T2]c

M1 = 1g, M2 = 1Kg

L1 = 1cm, L2 = 1m

T1 = 1s, T2 = 1s

எனவே a = 1, b = -1, மற்றும் c = 2

P2 = 76 × 13.6 × 980 [ 1g / 1kg ]1[ 1cm / 1m ]-1[ 1s/1s]-2

= 76 × 13.6 × 980 × [10-3 kg / 1kg][10-2m / 1m ][1s /1s] -2

= 76 × 13.6 × 980 × [10-3] × 102

P2 = 1.01 × 105 Nm-2

(ii) பரிமாணங்கள் முறையில் கொடுக்கப்பட்ட இயற்பியல் சமன்பாட்டை சரியா என சோதித்தல்

v = u + at என்ற இயக்கச் சமன்பாட்டை எடுத்துக் கொள்வோம். இருபுறமும் பரிமாண வாய்ப்பாட்டைப் பிரதியிட

(LT-1] = [LT-1 ] + [LT-2 | [T]

[LT-1] = [LT-1] + [LT-1] 

இருபுறமும் உள்ள பரிமாணங்கள் சமம் என்பதை நாம் காண்கிறோம். எனவே இந்த சமன்பாடு பரிமாண முறையில் சரியானது. 

எடுத்துக்காட்டு: 

தனி ஊசலின் அலைவு நேரத்திற்கான கோவையை பரிமாண முறையில் பெறுக. அலைவு நேரமானது

(i) ஊசல் குண்டின் நிறை 'm' (ii) ஊசலின் நீளம் 'l' 

(iii) அவ்விடத்தில் புவிஈர்ப்பு முடுக்கம் g ஆகியவற்றைச் சார்ந்தது

(மாறிலி k = 2π) 

தீர்வு: 

T α ma lb gc

T = k.ma lb gc

k என்பது பரிமாணமற்ற மாறிலி. மேற்கண்ட சமன்பாட்டில் பரிமாணங்களை பிரதியிட

[T1] = [Ma] [Lb] [LT-2) 

[M0 L0 T1] = M a Lb+c T-2)

சமன்பாட்டின் இருபுறமும் உள்ள M, L, T-ன் படிகளை சமன்செய்ய

a = 0, b + c = 0, -2c = 1

சமன்பாடுகளைத் தீர்க்க

a = 0, b = 1/2 மற்றும் c = -1/2

a, b மற்றும் c மதிப்புகளை சமன்பாட்டில் பிரதியிட

T = k.m0 l1/2 g-1/2 

சோதனை மூலம் பெறப்பட்ட k-யின் மதிப்பு k = 2π எனவே

T = 2π √ (l/g)