இயந்திர ஆற்றல் கேள்விகளுக்கான 6 எடுத்துக்காட்டுகள்
இயந்திர வேலை-ஆற்றல் தேற்றம்
1. கட்டியின் இடப்பெயர்ச்சியைக் காட்டும் பின்வரும் படத்தைப் பாருங்கள்! g = 10 மீ/ வி² எனக் கொள்க . கட்டிக்கும் தரைக்கும் இடையேயான இயக்க உராய்வுக் குணகம் μk = 0,5 எனில், பொருளின் இடப்பெயர்ச்சியின் (வி) மதிப்பு ….
அ. 5,00 மீ
பி. 4,25 மீ
சி. 3,00 மீ
விட்டம் 2,50 மீ
கிழக்கு 2,00 மீ
கலந்துரையாடல்
அறியப்பட்ட விஷயம் என்னவென்றால் :
இயக்க உராய்வுக் குணகம் ( μk ) = 0,5
கட்டியின் நிறை (மீ) = 4 கிலோ
புவியீர்ப்பு முடுக்கம் (g) = 10 மீ/ வி²
கட்டியின் எடை (w) = mg = (4)(10) = 40 நியூட்டன்
கட்டியானது ஒரு தட்டையான பரப்பில் இருந்தால், செங்குத்து விசை (N) = எடை (w) = 40 நியூட்டன்கள்.
ஆரம்ப வேகம் (v 1 ) = 5 மீ/வி
இறுதி திசைவேகம் (v 2 ) = 0 மீ/வி
கேட்கப்பட்டது : பொருளின்(ங்களின்) இடப்பெயர்வு?
பதில் :
வேலை-இயந்திர ஆற்றல் தேற்றத்தின்படி, ஒரு பழமைசாரா விசையால் செய்யப்படும் வேலை (W), பொருளின் இயந்திர ஆற்றலில் ஏற்படும் மாற்றத்திற்கு அல்லது இறுதி இயந்திர ஆற்றல் (EM 2 ) - ஆரம்ப இயந்திர ஆற்றல் (EM 1 ) என்பதற்குச் சமம். இயக்க உராய்வு ஒரு பழமைசாரா விசையாகும், மேலும் கட்டியின் மீது செயல்படும் ஒரே பழமைசாரா விசை இயக்க உராய்வு விசை மட்டுமே.
W = Δ EM
f k s = EM 2 – EM 1
இயக்க உராய்வினால் செய்யப்படும் வேலை:
W = f k s = ( μ k )(N)(s) = (0,5)(40)(s) = 20 வி
இயந்திர ஆற்றலில் ஏற்படும் மாற்றங்கள்:
Δ EM = EM 2 – EM 1 = (EK + EP) 2 – (EK + EP) 1
ஒரு பொருள் ஒரு தட்டையான பரப்பில் நகரும்போது அதன் உயரத்தில் எந்த மாற்றமும் ஏற்படுவதில்லை ( Δh = 0). எனவே, புவியீர்ப்பு நிலை ஆற்றலில் எந்த மாற்றமும் ஏற்படுவதில்லை ( ΔEP = EP2 – EP1 = 0). ஆகையால், இயந்திர ஆற்றலில் ஏற்படும் மாற்றங்கள், இயக்க ஆற்றலில் ஏற்படும் மாற்றங்களை மட்டுமே உள்ளடக்கியுள்ளன.
Δ EM = EK 2 – EK 1 = ½ mv 2 2 – ½ mv 1 2 = ½ m (v 2 2 – v 1 2 )
Δ EM = ½ (4)(0 2 – 5 2 ) = (2)(25) = 50
கட்டியின் இடப்பெயர்வு:
W = Δ EM
20 வி = 50
s = 50 / 20 = 2,5 மீட்டர்
சரியான விடை D ஆகும்.
இயந்திர ஆற்றல் பாதுகாப்பு விதி
2. A மற்றும் B ஆகிய பொருள்கள் ஒரே நிறையைக் கொண்டுள்ளன. பொருள் A, h மீட்டர் உயரத்திலிருந்தும், B, 2h மீட்டர் உயரத்திலிருந்தும் விழுகின்றன. பொருள் A, vm/s வேகத்துடன் தரையைத் தாக்கினால், பொருள் B, … என்ற இயக்க ஆற்றலுடன் தரையைத் தாக்கும்.
அ. 2 எம்வி 2
பி. எம்வி 2
சி. 3/4 எம்வி 2
டி. 1/2 எம்வி 2
இ. 1/4 எம்வி 2
கலந்துரையாடல்
2h உயரத்திலிருந்து தடையின்றி விழும் B என்ற பொருளின் இறுதி வேகம்:
v 2 = 2 g (2h) = 4 gh
பொருள் B-யின் இயக்க ஆற்றல்:
EK B = ½ mv 2 = ½ m (4 gh) = 2 mgh —– சமன்பாடு 1
பொருள் B-யின் ஆரம்ப இயந்திர ஆற்றல் புவியீர்ப்பு நிலை ஆற்றல் = mg h ஆகும். பொருள் B-யின் இறுதி இயந்திர ஆற்றல் இயக்க ஆற்றல் = ½ mv² ஆகும்.
இயந்திர ஆற்றல் பாதுகாப்பு விதி :
mgh = ½ mv 2.
mgh = ½ mv² என்பதால் , சமன்பாடு 1-ல் உள்ள mgh-க்கு பதிலாக ½ mv²-ஐப் பிரதியிடலாம்.
பொருள் B-யின் இயக்க ஆற்றல் = 2 mgh = 2(½ mv² ) = mv²
சரியான விடை B ஆகும்.
3. கீழே உள்ள படத்தைப் பாருங்கள்! ஒரு பொருள் 20 மீ உயரத்திலிருந்து தடையின்றி விழுகிறது. புவியீர்ப்பு முடுக்கம் 10 மீ/வி எனில், அப்பொருள் தரையிலிருந்து 15 மீ உயரத்தில் இருக்கும்போது அதன் வேகம்….
அ. 2 மீ/வி
பி. 5 மீ/வி
சி. 10 மீ/வி
டி. 15 மீ/வி
கிழக்கு 20 மீ/வி
கலந்துரையாடல்
இறுதி இயந்திர ஆற்றல் = ஆரம்ப இயந்திர ஆற்றல்
புள்ளி 2-இல் பொருளின் இயக்க ஆற்றல் = புவியீர்ப்பு நிலை ஆற்றலில் 5 மீட்டர் குறைவு.
½ mv 2 = mgh
½ v 2 = (10)(20-15)
½ v 2 = (10)(5)
½ v 2 = 50
v 2 = (2)(50)
v 2 = 100
v = 10 மீ/வி
சரியான விடை C ஆகும்.
4. படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, ஒரு சாய்வுத்தளத்தின் உச்சியில் ஒரு கட்டம் வைக்கப்பட்டுள்ளது. விடுவிக்கப்படும்போது, அந்தக் கட்டம் உராய்வின்றி சாய்வின் வழியே சறுக்குகிறது. அந்தக் கட்டம் சாய்வின் அடிப்பகுதியை அடையும்போது அதன் வேகம்…
பி. 8 மி.செ -1
சி. 10 மி.செ -1
D. 12 மி.செ -1
இ. 16 மி.செ -1
கலந்துரையாடல்
ஆரம்ப இயந்திர ஆற்றல் = ஈர்ப்பு நிலை ஆற்றல் = mgh = மீ (10)(5) = 50 மீ
இறுதி இயந்திர ஆற்றல் = இயக்க ஆற்றல் = 1/2 mv²
இயந்திர ஆற்றல் பாதுகாப்பு விதியின்படி, ஆரம்ப இயந்திர ஆற்றல் = இறுதி இயந்திர ஆற்றல்.
EM o = EM t
50 மீ = 1/2 மீவி 2
50 = 1/2 v 2
2 (50) = v 2
100 = v 2
v = 10 மீ/வி
சரியான விடை C ஆகும்.
5. படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, m கிலோகிராம் நிறையுள்ள ஒரு கட்டியானது தரையிலிருந்து h மீட்டர் உயரத்திலிருந்து விடுவிக்கப்படுகிறது. அது M என்ற புள்ளியில் இருக்கும்போது, நிலை ஆற்றல் (EP) மற்றும் இயக்க ஆற்றல் (EK) ஆகியவற்றின் விகிதம்….
அ. 1 : 3 
பி. 1 : 2
சி. 2 : 1
டி. 2 : 5
இ. 3 : 7
கலந்துரையாடல்
M என்ற புள்ளியில் உள்ள ஈர்ப்பு நிலை ஆற்றல்:
EP M = mg (0,3 h)
M என்ற புள்ளியில் உள்ள இயக்க ஆற்றல் = புவியீர்ப்பு நிலை ஆற்றலில் ஏற்படும் குறைவு h-0,3h = 0,7 h
EK M = EP = mg (0,7 h)
M என்ற புள்ளியில் ஈர்ப்பு நிலை ஆற்றலுக்கும் இயக்க ஆற்றலுக்கும் உள்ள விகிதம்:
இபி எம் : இகே எம்
மி.கி (0,3 மணி) : மி.கி (0,7 மணி)
0,3: 0,7
3: 7
சரியான விடை E ஆகும்.
6. கீழே உள்ள P என்ற புள்ளியிலிருந்து A என்ற பொருள் தடையின்றி விழும் படத்தைப் பாருங்கள்!
புள்ளி Q-வில் உள்ள நிலை ஆற்றல் மற்றும் இயக்க ஆற்றல் முறையே EP Q மற்றும் EK Q எனில் (g = 10 m/ s² ), EP Q : EK Q என்பது….
அ. 16 : 9
பி. 9 : 16
சி. 3 : 2
டி. 2 : 3
இ. 2 : 1
கலந்துரையாடல்
Q புள்ளியில் உள்ள ஈர்ப்பு நிலை ஆற்றல்:
EP Q = mgh = (m)(10)(1,8) = 18 மீ
புள்ளி Q-வில் உள்ள இயக்க ஆற்றல் = புவியீர்ப்பு நிலை ஆற்றலில் ஏற்படும் குறைவு (5-1,8 = 3,2 மீட்டர்).
EK Q = EP = mgh = m (10)(3,2) = 32 m
புள்ளி Q-வில் உள்ள ஈர்ப்பு நிலை ஆற்றலுக்கும் இயக்க ஆற்றலுக்கும் உள்ள விகிதம்:
EP Q : EK Q
18 மீ : 32 மீ
18: 32
9: 16
கேள்வி மூலம்:
மேல்நிலைப் பள்ளி/தொழிற்கல்வி உயர்நிலைப் பள்ளிக்கான தேசியத் தேர்வு இயற்பியல் கேள்விகள்
