අර්ධ වශයෙන් ප්රත්යාස්ථ ගැටුම්
අර්ධ වශයෙන් ප්රත්යාස්ථ ගැටුම් වලදී, ගම්යතා සංරක්ෂණ නියමය අදාළ වන අතර, චාලක ශක්ති සංරක්ෂණ නියමය අදාළ නොවේ. ගැටුමක් සිදුවන අවස්ථාවේ දී, යම් චාලක ශක්තියක් ශබ්ද ශක්තිය, තාප ශක්තිය සහ අභ්යන්තර ශක්තිය බවට පරිවර්තනය වේ. ප්රත්යාස්ථතා යන වචනය භාවිතා කිරීමෙන් පෙන්නුම් කරන්නේ ගැටුමෙන් පසු වස්තූන් දෙක එකට ඇලී නොසිටින නමුත් ඉවතට පැන යන බවයි.
අර්ධ වශයෙන් ප්රත්යාස්ථ ඝට්ටනයකට උදාහරණයක් වන්නේ කිරිගරුඬ දෙකක හෝ තටාක බෝල දෙකක ඒකමාන ඝට්ටනයයි.
උදාහරණ ප්රශ්නය 1.
පිළිවෙලින් 1 kg සහ 2 kg ස්කන්ධ සහිත A සහ B වස්තූන් පිළිවෙලින් 4 m/s සහ 2 m/s වේගයෙන් ප්රතිවිරුද්ධ දිශාවලට ගමන් කරන අතර අර්ධ වශයෙන් ප්රත්යාස්ථ ගැටුමකින් ගැටේ. ගැටීමෙන් පසු A වස්තුව 2 m/s වේගයෙන් චලනය වන්නේ නම්, B වස්තුවේ වේගය කුමක්ද?
දන්නා:
m A = 1 kg, m B = 2 kg, v A = 4 m/s (දකුණට යැයි සිතමු), v B = -2 m/s (වමට යැයි සිතමු), v A ' = – 2 m/s
අවශ්යයි : v B '
විසඳුම:
m A v A + m B v B = m A v A ' + m B v B '
(1 kg)(4 m/s) + (2 kg)(-2 m/s) = (1 kg)(-2 m/s) + (2 kg)(v B ')
4 kg m/s – 4 kg m/s = -2 kg m/s + (2 kg) v B '
0 = – 2 kg m/s + (2 kg)(v B ')
-2 kg m/s = – 2 kg v B '
v B ' = 1 m/s
ගැටීමෙන් පසු, B වස්තුව 1 m/s වේගයකින් (දකුණට යැයි සිතමු) චලනය වන අතර A වස්තුව 2 m/s වේගයකින් (වමට යැයි සිතමු) චලනය වේ.
උදාහරණ ප්රශ්නය 2.
පහත රූපයේ දැක්වෙන පරිදි, 4-kg සහ 5-kg ස්කන්ධයක් සහිත A සහ B වස්තූන් ප්රතිවිරුද්ධ දිශාවට එකිනෙකට ළඟා වේ. ගැටීමෙන් පසු, වස්තූන් දෙකම A = 4 ms -1 වේගයකින් සහ B = 2 ms -1 වේගයකින් දිශාව වෙනස් කරයි . ගැටීමට පෙර B වස්තුවේ වේගය කුමක්ද?
දන්නා:
වස්තුවේ ස්කන්ධය A (m)A) = 4 කිලෝග්රෑම්
B වස්තුවේ ස්කන්ධය (m B ) = 5 kg
A වස්තුවේ ගැටීමට පෙර ප්රවේගය (v A ) = 6 m/s
A වස්තුවේ ගැටීමෙන් පසු ප්රවේගය (v A ') = 4 m/s
ගැටීමෙන් පසු B වස්තුවේ ප්රවේගය (v B ') = -2 m/s
ධන සහ සෘණ ලකුණු වලින් දැක්වෙන්නේ වස්තූන් දෙකම ප්රතිවිරුද්ධ දිශාවලට ගමන් කරන බවයි.
අවශ්යයි: ගැටීමට පෙර B වස්තුවේ ප්රවේගය (v B )
විසඳුම:
m A v A + m B v B = m A v A ' + m B v B '
(4)(6) + (5)(-2) = (4)(4) + (5)(v B ')
24 – 10 = 16 + 5(v B ')
14 – 16 = 5 (v B ')
-2 = 5 (v B ')
v බී ' = -2/5
v බී ' = -0.4
ඍණ ලකුණෙන් දැක්වෙන්නේ ගැටීමෙන් පසු වස්තුවේ දිශාව ගැටීමට පෙර දිශාවට වඩා වෙනස් බවයි.
උදාහරණ ප්රශ්නය 3.
පහත රූපයේ දැක්වෙන පරිදි එකම ස්කන්ධයක් ඇති වස්තූන් දෙකක් එකිනෙකට ළඟා වේ.
ගැටීමෙන් පසු වස්තුවේ ( 2 ) වේගය 5 ms –1 වේගයෙන් දකුණට නම් , ගැටීමෙන් පසු වස්තුවේ (1) වේගය v 1 නම් , ගැටීමෙන් පසු වස්තුවේ (2) වේගය කොපමණද ?
දන්නා:
එක් එක් වස්තුවේ ස්කන්ධය = m
ගැටීමට පෙර වස්තුව 1 හි ප්රවේගය (v 1 ) = 8 m/s
ගැටීමට පෙර වස්තුව 2 හි ප්රවේගය (v 2 ) = 10 m/s
ගැටීමෙන් පසු වස්තුව 2 හි ප්රවේගය (v 2 ') = 5 m/s
අවශ්යයි : ගැටීමෙන් පසු වස්තුව 1 හි වේගය (v 1 ')
විසඳුම:
m 1 v 1 + m 2 v 2 = m 1 v 1 ' + m 2 v 2 '
m (v 1 + v 2 ) = m (v 1 ' + v 2 ')
v 1 + v 2 = v 1 ' + v 2 '
8 + 10 = v 1 ' + 5
18 = v 1 ' + 5
v 1 ' = 18-5
v 1 ' = 13 m/s
අර්ධ වශයෙන් ප්රත්යාස්ථ ගැටුම් පිළිබඳ සංකල්පීය ප්රශ්න සහ පිළිතුරු 20ක්:
1. ප්රශ්නය: අර්ධ වශයෙන් ප්රත්යාස්ථ ගැටුමක් යනු කුමක්ද? පිළිතුර: අර්ධ වශයෙන් ප්රත්යාස්ථ ගැටුමක් යනු යම් චාලක ශක්තියක් සංරක්ෂණය කර ඇති නමුත් සියල්ල නොවේ. වස්තූන් එකිනෙකාගෙන් ප්රත්යාවර්ත වේ, නමුත් ඒවායේ සම්පූර්ණ ආරම්භක චාලක ශක්තීන් සමඟ නොවේ.
2. ප්රශ්නය: අර්ධ ප්රත්යාස්ථ ගැටුමක් පරිපූර්ණ ප්රත්යාස්ථ ගැටුමකින් වෙනස් වන්නේ කෙසේද? පිළිතුර: පරිපූර්ණ ප්රත්යාස්ථ ගැටුමකදී, මුළු චාලක ශක්තිය සංරක්ෂණය වන අතර, අර්ධ ප්රත්යාස්ථ ගැටුමකදී, චාලක ශක්තියෙන් කොටසක් පමණක් සංරක්ෂණය වේ.
3. ප්රශ්නය: අර්ධ වශයෙන් ප්රත්යාස්ථ ගැටුමකදී සංරක්ෂණය කර ඇත්තේ කුමක්ද? පිළිතුර: අර්ධ වශයෙන් ප්රත්යාස්ථ ගැටුම් ඇතුළුව සියලු වර්ගවල ගැටුම්වලදී ගම්යතාව සංරක්ෂණය කර ඇත.
4. ප්රශ්නය: ගැටුමක ප්රත්යාස්ථතාව විස්තර කිරීමට ප්රතිස්ථාපන සංගුණකය, භාවිතා කරන්නේ කෙසේද? පිළිතුර: අර්ධ ප්රත්යාස්ථ ගැටුම් සඳහා, 0<�<1 . 1 ට ආසන්න වන තරමට, ගැටුම වඩාත් ප්රත්යාස්ථ වේ.
5. ප්රශ්නය: ප්රතිස්ථාපන සංගුණකය 1 ට වඩා වැඩි විය හැකිද? පිළිතුර: නැත. 1 ට වඩා වැඩි ප්රතිස්ථාපන සංගුණකයක් ගැටුමෙන් පසු පෙරට වඩා වැඩි චාලක ශක්තියක් අදහස් කරයි, එය බලශක්ති සංරක්ෂණය උල්ලංඝනය කරයි.
6. ප්රශ්නය: අර්ධ වශයෙන් ප්රත්යාස්ථ ගැටුම් වලදී සියලුම චාලක ශක්තිය සංරක්ෂණය නොවන්නේ ඇයි? පිළිතුර: සමහර චාලක ශක්තිය ශබ්දය, තාපය හෝ වස්තූන්ගේ විරූපණය වැනි වෙනත් ආකාරවලට පරිවර්තනය වේ.
7. ප්රශ්නය: අර්ධ වශයෙන් ප්රත්යාස්ථ ගැටුමකදී රඳවා ගන්නා චාලක ශක්තියේ ප්රමාණය ඔබට තීරණය කළ හැක්කේ කෙසේද? පිළිතුර: ගැටුමට පෙර සහ පසු මුළු චාලක ශක්තිය සංසන්දනය කිරීමෙන්.
8. ප්රශ්නය: අර්ධ වශයෙන් ප්රත්යාස්ථ ගැටුම් සෑම විටම ශබ්දය නිපදවයිද? පිළිතුර: සෑම විටම නොවේ, නමුත් ගැටුම නිසා ඇතිවන කම්පන හේතුවෙන් ශබ්දය නිපදවිය හැක.
9. ප්රශ්නය: අර්ධ වශයෙන් ප්රත්යාස්ථ ගැටුමකදී සංරක්ෂණය නොවන චාලක ශක්තියට කුමක් සිදුවේද? පිළිතුර: එය සාමාන්යයෙන් විරූපණය හේතුවෙන් තාපය, ශබ්දය හෝ විභව ශක්තිය වැනි වෙනත් ශක්ති ආකාර බවට පරිවර්තනය වේ.
10. ප්රශ්නය: ද්රව්ය සංයුතිය ගැටුමක නම්යතාවයට බලපාන්නේ කෙසේද? පිළිතුර: රබර් වැනි සමහර ද්රව්ය වඩාත් ප්රත්යාස්ථ ගැටුම් වලට භාජනය වන අතර අනෙක් ඒවා මැටි වැනි අනම්ය වේ. කෙසේ වෙතත්, බොහෝ සැබෑ ලෝක ගැටුම් ද්රව්යවල ගුණාංග සහ අනෙකුත් සාධක හේතුවෙන් අර්ධ වශයෙන් ප්රත්යාස්ථ වේ.
11. ප්රශ්නය: වානේ බෝල දෙකකට අර්ධ වශයෙන් ප්රත්යාස්ථ ගැටුමක් පෙන්නුම් කළ හැකිද? පිළිතුර: ඔව්. වානේ බෝලවලට පාහේ පරිපූර්ණ ප්රත්යාස්ථ ගැටුමක් ඇති බව පෙනෙන්නට තිබුණද, සාමාන්යයෙන් සුළු ශක්ති හානියක් සිදුවන අතර එමඟින් එය අර්ධ වශයෙන් ප්රත්යාස්ථ වේ.
12. ප්රශ්නය: පෘථිවිය උල්කාපාතයක් සමඟ ගැටීම අර්ධ වශයෙන් ප්රත්යාස්ථතාවයක් ලෙස සලකනවාද? පිළිතුර: සාමාන්යයෙන් ඔව්. බලපෑමෙන් සියලුම චාලක ශක්තිය සංරක්ෂණය නොවේ, මන්ද සමහරක් තාපය, ශබ්දය සහ ආවාටයක් නිර්මාණය වීම බවට පරිවර්තනය වේ.
13. ප්රශ්නය: රික්තයක් තුළ අර්ධ වශයෙන් ප්රත්යාස්ථ ගැටුමක් ඇති කළ හැකිද? පිළිතුර: ඔව්. වායු ප්රතිරෝධයක් නොමැතිව වුවද, ගැටෙන වස්තූන්ගේ අභ්යන්තර ගුණාංග ශක්ති අලාභයන්ට හේතු විය හැක.
14. ප්රශ්නය: ඝර්ෂණය වැනි බාහිර බලවේග ගැටුමක ප්රත්යාස්ථතාවයට බලපාන්නේ කෙසේද? පිළිතුර: බාහිර බලවේගවලට වැඩි චාලක ශක්තියක් විසුරුවා හැරිය හැකි අතර, ගැටුම වඩාත් අනම්ය වේ.
15. ප්රශ්නය: අර්ධ වශයෙන් ප්රත්යාස්ථ ගැටුම් තේරුම් ගැනීම අත්යවශ්ය වන ප්රායෝගික යෙදුම් තිබේද? පිළිතුර: ඔව්, ක්රීඩා, ඉංජිනේරු විද්යාව සහ රථවාහන අනතුරු විශ්ලේෂණයේදී, අර්ධ වශයෙන් ප්රත්යාස්ථ ගැටුම් තේරුම් ගැනීම අත්යවශ්ය විය හැකිය.
16. ප්රශ්නය: මෝටර් රථ නිෂ්පාදකයින් අර්ධ වශයෙන් ප්රත්යාස්ථ ගැටුම් අධ්යයනය කරන්නේ ඇයි? පිළිතුර: ගැටුම් වලදී මගීන් ආරක්ෂා කරමින්, බලපෑම් ශක්තිය කාර්යක්ෂමව අවශෝෂණය කර ගත හැකි වාහන නිර්මාණය කිරීම.
17. ප්රශ්නය: ක්වොන්ටම් මට්ටමේ අංශු අන්තර්ක්රියා අර්ධ වශයෙන් ප්රත්යාස්ථ ලෙස සැලකිය හැකිද? පිළිතුර: ඔව්. ක්වොන්ටම් යාන්ත්ර විද්යාව නව සංසිද්ධි හඳුන්වා දුන්නද, සියලු චාලක ශක්තිය සංරක්ෂණය කර නොමැති විට අංශුවලට තවමත් අන්තර්ක්රියා වලට භාජනය විය හැකිය.
18. ප්රශ්නය: අණුක අන්තර්ක්රියා අර්ධ වශයෙන් ප්රත්යාස්ථ ගැටුම් වලට සම්බන්ධ වන්නේ කෙසේද? පිළිතුර: අණු එකිනෙක ගැටෙන විට අර්ධ වශයෙන් ප්රත්යාස්ථ ගැටුම් වලට භාජනය විය හැකි අතර, යම් ශක්තියක් අණු වල කම්පන හෝ භ්රමණයන් බවට මාරු කරයි.
19. ප්රශ්නය: පිටියක පැසිපන්දු පිම්මක් අර්ධ වශයෙන් ප්රත්යාස්ථ ගැටුමක් පෙන්නුම් කරයිද? පිළිතුර: ඔව්. ශබ්දය ලෙස සහ පන්දුවේ සුළු විරූපණයට යම් ශක්තියක් අහිමි වන අතර, ගැටුම අර්ධ වශයෙන් ප්රත්යාස්ථ වේ.
20. ප්රශ්නය: වායුවල ගැටුම්වල නම්යතාවයට උෂ්ණත්වය බලපාන්නේ කෙසේද? පිළිතුර: උෂ්ණත්වය වැඩි වන විට, වායු අණු වේගයෙන් චලනය වන අතර වඩාත් ශක්තිජනක ලෙස ගැටිය හැක. කෙසේ වෙතත්, මෙම ගැටුම්වල නම්යතාවය අණුක ගුණාංග මත රඳා පවතින අතර උෂ්ණත්වය සමඟ සෘජුව සහසම්බන්ධ නොවේ.
අර්ධ වශයෙන් ප්රත්යාස්ථ ගැටුම් අවබෝධ කර ගැනීම, එදිනෙදා අත්දැකීම් දෙකෙහිම සහ භෞතික විද්යාව හා ඉංජිනේරු විද්යාව පිළිබඳ විශේෂිත වූ සංසිද්ධි පරාසයක් පිළිබඳ අවබෝධයක් ලබා දෙයි.
