வேலை, ஆற்றல் மற்றும் திறன் : முக்கியமான கேள்விகள்

குறுவினாக்கள்

1. இயற்பியலில் வேலை யின் வரையறையானது பொதுக்கருத்திலிருந்து எவ்வாறு மாறுபடுகிறது என்பதை விளக்குக. 

2. பல்வேறு வகையான நிலை ஆற்றலைக் கூறுக. அதன் சமன்பாடுகளை விளக்குக. 

3. ஆற்றல் மாற்றா விசை மற்றும் ஆற்றல் மாற்றும் விசைகளுக்கு இடையே உள்ள வேறுபாடுகளைக் கூறுக. ஒவ்வொன்றிற்கும் இரு உதாரணங்கள் தருக.

4. மீட்சி மற்றும் மீட்சியற்ற மோதலின் சிறப்பியல்புகளை விளக்குக.

5. பின்வருவனவற்றை வரையறு

(a) மீட்சியளிப்பு குணகம் 

(b) திறன் 

(c) ஆற்றல் மாறா விதி 

(d) மீட்சியற்ற மோதலில் இயக்க ஆற்றல் இழப்பு 

நெடுவினாக்கள்

1. மாறா விசை மற்றும் மாறும் விசையால் செய்யப்பட்ட வேலைகளுக்கிடையே உள்ள வேறுபாடுகளை வரைபடங்களுடன் விளக்குக. 

2. வேலை ஆற்றல் தத்துவத்தைக் கூறி விளக்குக. அதற்கு ஏதேனும் மூன்று உதாரணங்களைக் கூறுக. 

3. திறன் மற்றும் திசைவேகத்திற்கான கோவையைத் தருவி. அதற்குச் சில உதாரணங்கள் தருக. 

4. ஒரு பரிமாண மீட்சி மோதலில் பொருட்களின் திசைவேகத்திற்கான சமன்பாட்டைத்தருவித்து அதன் பல்வேறு நேர்வுகளை விவரி. 

5. மீட்சியற்ற மோதல் என்றால் என்ன? அது மீட்சி மோதலில் இருந்து எவ்வாறு மாறுபட்டது? அன்றாட வாழ்வில் மீட்சியற்ற மோதலுக்குசில உதாரணங்களைக் கூறுக. 

பயிற்சிக் கணக்குகள் 

1. 2Kg பளுவை 10m உயரத்திற்கு தூக்கும் 30N விசையினால் செய்யப்பட்ட வேலையைக் கணக்கிடுக. (g = 10ms-2)

கொடுக்கப்பட்டவை : 

நிறை = 2Kg, உயரம் = 10 m, விசை = 30N, 

தீர்வு: 

விசையினால் செய்யப்பட்ட வேலை W = F.S 

= 30 × 10 

W = 300J

விடை: 300J

2. ஒரு உராய்வற்ற கிடைத்தளத்தில் 5m.s-1 திசைவேகத்தைக் கொண்ட பந்து ஒன்று செங்குத்துடன் 60° கோணத்தில் மோதுகிறது. மீட்சியளிப்பு குணகம் 0.5 எனில் மோதலுக்குப் பிறகு பந்தின் திசைவேகம் மற்றும் திசையைக் காண்க. 

கொடுக்கப்பட்டவை u = 5ms-1, e = 0.5, θ = 60° 

தீர்வு: 

மேற்பரப்பிற்கு இணையாக உள்ள திசைவேக கூறு மாறும் பொழுது 

v cos α = u cos θ

v cos α = 5 × cos 60 

vcos α = 5 × 1/2 = 5/2 ..... (1) 

மீட்சியளிப்பு குணக விதியின் படி 

v sin α. = eusin θ 

v sin α = 0.5 × 5 × sin 60°

v = 3.3 ms-1

விடை: v = 0.3 m s-1

3. படத்தில் காட்டியுள்ளவாறு m நிறையுள்ள ஒரு குண்டு r நீளமுள்ள புறக்கணிக்கத் தக்க நிறை கொண்ட கம்பியில் இணைக்கப்பட்டு மறுமுனை O என்ற நிலையான மையத்தில் தடையின்றி சுழலுமாறு பொருத்தப் பட்டுள்ளது. வட்டத்தின் மேற்புள்ளியை அடைய பொருளுக்கு அளிக்க வேண்டிய வேகம் என்ன? (குறிப்பு: ஆற்றல் மாறா விதியைப் பயன்படுத்துக?) இந்த வேகம் பாடப்பகுதி 4.2.9 இல் பெறப்பட்ட வேகத்தைவிட குறைவானதா(அல்லது) அதிகமானதா?

தீர்வு : 

AB = OB - OA = r - rcos θ 

= r(1 - cos θ)

வட்டத்தின் மேற்புள்ளியை அடைவதற்கான அதிகரிக்கும் நிலையாற்றல் P.E = mgr(1 - cos θ) அதே அளவு குறையும் இயக்க ஆற்றல்

4. A மற்றும் B என்ற இரு நிறை தெரியாத வெவ்வேறு பொருள்கள் மோதிக் கொள்கின்றன. தொடக்கத்தில் பொருள் A ஒய்வு நிலையிலும் B ஆனது v வேகத்தையும் கொண்டுள்ளது. மோதலுக்குப் பின் பொருள் B ஆனது v/2 என்ற வேகத்தைப் பெற்று அதன் ஆரம்ப இயக்க திசைக்கு செங்குத்தாகச் செல்கிறது. மோதலுக்குப் பின் பொருள் A செல்லும் திசையைக் காண்க. 

தீர்வு :

விடை: θ = 26° 33′

5. 20g நிறை கொண்ட ஒரு துப்பாக்கி குண்டு 5kg நிறையுள்ள ஊசல் குண்டில் மோதுகிறது. ஊசலின் நிறையின் மையம் 10cm செங்குத்துத் தொலைவு உயருகிறது. துப்பாக்கி குண்டு ஊசலில் பொதிந்து விட்டால் அதன் தொடக்க வேகத்தைக் கணக்கிடுக. 

கொடுக்கப்பட்டவை : 

துப்பாக்கி குண்டின்

நிறை m1 = 20g = 20 × 10-3 kg 

ஊசல் குண்டின் நிறை m2 = 5kg 

செங்குத்து தொலைவு h = 10 cm = 10 × 10-2 m 

தீர்வு :

துப்பாக்கி குண்டின் தொடக்க திசைவேகம் u1

ஓய்வு நிலையுள்ள ஊசல் குண்டின்

திசைவேகம் u2 = 0 

துப்பாக்கி குண்டு பொருளினுள் பொதிந்த பிறகு துப்பாக்கி குண்டு மற்றும் பொருள் ஆகியவற்றின்

துப்பாக்கி குண்டின் தொடக்க திசைவேகம்

u1 = 351.4 ms-1

விடை: v = 351.4m s-1

கருத்துரு வினாக்கள் 

1. தொடக்கத்தில் நீட்டப்படாத நிலையில் உள்ள ஒரு சுருள்வில் முதலில் x தொலைவுக்கும் மீண்டும் x தொலைவுக்கும் நீட்டப்படுகிறது. முதல் நேர்வில் செய்யப்பட்ட வேலை W1 ஆனது இரண்டாவது நேர்வில் செய்யப்பட்ட வேலை W2 ல் 1/3 பங்கு இருக்கும். சரியா? தவறா? 

விடை:

முதல் நேர்வில் செய்யப்பட்ட வேலை

W1 = 1/2 kx2 

இரண்டாவது நேர்வில் செய்யப்பட்ட வேலை

W2 =  ΔPE = PEf - PEi;

எனவே முதல் நேர்வில் செய்யப்பட்ட வேலை W1 ஆனது இரண்டாவது நேர்வில் செய்யப்பட்ட வேலை W2 ல் 1/3 பங்கு இருக்கும் என்பது சரியாகும். 

2. மீட்சி மோதலில் எது மாற்றப்படாமல் இருக்கும்? மொத்த ஆற்றல் அல்லது இயக்க ஆற்றல். 

விடை:

மொத்த ஆற்றல் மாறாது. ஆனால் இயக்க ஆற்றல் மாறும்.

3. நேர்சாலையில் மாறா வேகத்தில் செல்லும் கார் மீது புற விசைகளால் நிகர வேலை ஏதும் செய்யப்படுமா? 

விடை:

இல்லை.  

ஏனெனில், நியூட்டனின் இரண்டாம் விதிப்படி விசை F = ma மாறா வேகத்தில் செல்லும் காரின் முடுக்கம் a = 0

i.e. a = v – u / t = 0 

ஆகவே F = m x 0 = 0 

மேலும் புறவிசையால் கார் மீது செய்யும் வேலை

W = F.S 

i.e. W = 0.S = 0 

ஆகவே நேர்சாலையில் மாறா வேகத்தில் செல்லும் கார் மீது புறவிசைகளால் செய்யப்படும் நிகர வேலை சுழியாகும்.

4. கார் ஒன்று ஒய்வு நிலையில் இருந்து ஒரு பரப்பில் சீரான முடுக்கத்துடன் இயங்குகிறது. இயக்க ஆற்றல் இடப்பெயர்ச்சி வரைபடம் வரைக. அந்த வரைப்படத்திலிருந்து நீ பெறக்கூடிய தகவல்கள் யாவை?

விடை:

இயக்க ஆற்றல் K.E = 1/2 mv2

i.e K.E = 1/2 m (2as)

K.E α s 

வரைபடத்திலிருந்து இயக்க ஆற்றல் இடப்பெயர்ச்சிக்கு நேர்த்தகவில் அமையும். 

5. ஒரு மின்னூட்டம் பெற்ற துகள் மற்றொரு மின்னூட்டம் பெற்ற துகளை நோக்கி நகருகிறது. அமைப்பின் மொத்த உந்தம் மற்றும் மொத்த ஆற்றல் எந்த சூழ்நிலைகளில் மாறாமல் இருக்கும். 

விடை:

1. மின்னூட்டம் பெற்ற துகள்கள் நேர் மற்றும் எதிர் மின்னூட்டம் பெற்ற துகள்களாக இருக்க வேண்டும். 

2. அத்துகள்கள் ஒரே திசைவேகத்தில் இயங்க வேண்டும்.

3. மோதலுக்கு பிறகு அத்துகள்கள் ஒன்றுடன் ஒன்று ஒட்டிக் கொள்ளும்.