எந்திரவியல்
உராய்வு சரிவு
கட்டை அசையாமல் இருப்பதைப் பாருங்கள் — பின்னர் அது வாசலைக் கடந்து சறுக்கும் வரை (μs = tan 30° ≈ 0.58) அதன் நிலை உராய்வை (μs) குறையுங்கள்.
உராய்வு சரிவு — ஊடாடும் எந்திரவியல் உருவகம். கட்டை அசையாமல் இருப்பதைப் பாருங்கள் — பின்னர் அது வாசலைக் கடந்து சறுக்கும் வரை (μs = tan 30° ≈ 0.58) அதன் நிலை உராய்வை (μs) குறையுங்கள். நேரலை SI அளவீடுகள், வழிகாட்டும் பயிற்சியுடன் கூடிய இலவச உலாவி அடிப்படையிலான மெய்நிகர் இயற்பியல் ஆய்வகம்.
சரிவில் நிலை உராய்வு
உராய்வு சறுக்குவதை எதிர்க்கிறது. ஒரு சரிவில், ஈர்ப்பின் கீழ்நோக்கிய கூறு அதிகபட்ச நிலை உராய்வை மிஞ்சும் வரை கட்டை அசையாமல் இருக்கும்.
மாறுநிலைக் கோணம் tan θ = μ என்ற நிபந்தனையை பூர்த்தி செய்கிறது. அந்தக் கோணத்திற்குக் கீழே கட்டை ஓய்வில் இருக்கும்; மேலே சறுக்கும். இந்த முன்னமைப்பின் சரிவு 30°-இல் நிலையாக உள்ளது; கட்டையின் நிலை-உராய்வு கெழுவை (μs) பண்புகள் பேனலில் tan 30° ≈ 0.58-க்குக் கீழே குறைத்து வாசலைக் கண்டறியுங்கள்.
- μₛ = tan θ_critical
- F_friction ≤ μₛ N
ஆய்வுச் சுருக்கம்
ஆய்வகத்தைத் திறப்பதற்கு முன் கேள்வியைத் திட்டமிடுங்கள்
சுருக்கம் முன்வரைவு செய்யப்பட்ட பக்கத்தை பிரதிபலிக்கிறது: இயக்கும் கேள்வி, போட்டி கணிப்புகள், மாறி பாத்திரங்கள், நிர்வகிக்கும் விதிகள், அமைப்பு, பகுப்பாய்வு மற்றும் நீட்டிப்பு தூண்டல்கள் காணும்படி இருக்கும், இந்த வரிசையிலேயே.
இயக்கும் கேள்வி
ஒரு கட்டை நிலையான 30° சரிவில் உள்ளது, தற்போது நிலை உராய்வால் இடத்தில் பிடிக்கப்பட்டுள்ளது. கட்டைக்கும் சரிவிற்கும் இடையேயான உராய்வைக் குறைத்தால், அது சறுக்கத் தொடங்குமா — எந்த புள்ளியில்?
நிறுத்திப் பார்க்க வேண்டிய கணிப்புகள்
- இரண்டு விதிகள் வரிசையாகப் பொருந்தும். கட்டை, நிறையைப் பொருட்படுத்தாமல், μs ≥ tan(30°) ≈ 0.58 ஆக இருக்கும் வரை பிடிக்கும் — ஒருமுறை விடுபட்டதும், எவ்வளவு வேகமாக முடுக்கமடையும் என்பதை μs அல்ல, μk தான் நிர்ணயிக்கிறது.
- μs இன்னும் tan(30°)-க்கு மேலே இருக்கும்போதே, நீங்கள் μs-ஐ குறைக்கும் ஒவ்வொரு முறையும் கட்டை சற்று சறுக்கும் — உராய்வு படிப்படியாகவே பலவீனமாகும்.
- இலகுவான கட்டையை விட, கனமான கட்டைக்கு சறுக்கத் தொடங்க குறைந்த μs தேவை — நிறையும் வாசலை பாதிக்கிறது.
மாறிகளின் பாத்திரங்கள்
நீங்கள் அமைப்பவை:
- கட்டை நிறை (kg)
- நிலை உராய்வு (μs)
- இயங்கு உராய்வு (μk)
நீங்கள் அளப்பவை:
- சரிவு வழியான ஈர்ப்பு விசை (N)
- 1 s-க்குப் பின் வேகம் (m/s)
விசாரணை எவ்வாறு நடக்கிறது
- உராய்வு சரிவு முன்னமைப்பைத் திறங்கள். சரிவின் நிலையான சாய்வுக் கோணத்தை (30°) மற்றும் அதில் அமர்ந்து, உராய்வால் நிலையாக பிடிக்கப்பட்ட கட்டையையும் குறியுங்கள்.
- பண்புகள் பேனலைப் (அல்லது ஒரு பங்கிடப்பட்ட இணைப்பை) பயன்படுத்தி, இந்த முயற்சிக்கு கட்டையின் நிலை (μs) மற்றும் இயக்க (μk) உராய்வு கெழுக்களை அமையுங்கள். μk ≤ μs வைத்திருங்கள் — ஒரு மேற்பரப்பு, சறுக்கும்போது பிடிப்பதை விட ஓய்வில் குறைவாக பிடிக்க முடியாது, எனவே செயலி அதை சுமத்துகிறது. நிறை நிலையாக இருக்கும்.
- உருவகத்தை சில விநாடிகள் இயக்கி, ஆய்வியில் கட்டையின் வேகத்தைப் படியுங்கள். அது ஓய்வில் இருந்ததா அல்லது சறுக்கத் தொடங்கியதா என்பதைப் பதிவு செய்யுங்கள்.
ஆளும் சமன்பாடு
சரிவு வழியான ஈர்ப்புக் கூறு — F = m·a
F = m·a, a = g sin θ உடன் பிரயோகிக்க, கட்டையின் எடையில் சரிவு கீழ் இழுக்கும் பகுதியைத் தருகிறது. கட்டை அப்படியே இருக்க, நிலை உராய்வு அதை முழுமையாக ரத்து செய்ய வேண்டும்; கட்டை சறுக்கியதும், இயக்க உராய்வு ஒரு பகுதியை மட்டுமே ரத்து செய்கிறது.
இயங்கு உராய்வு விசை — f_k = μ_k·m·g·cos θ
கட்டை உண்மையில் சறுக்கியதும், உராய்வு ஒரு வாசலாக இல்லாமல் ஒரு உறுதியான விசையாக மாறுகிறது: f = μk·m·g·cos θ, μk என்பது இயக்க (KINETIC) உராய்வு கெழு. அது சரிவு வழியான ஈர்ப்புக் கூறிலிருந்து கழிக்கப்படுவதால், கட்டை g(sin θ − μk·cos θ)-இல் முடுக்கமடைகிறது, உராய்வற்ற g·sin θ-இல் அல்ல. நிறை அந்த வெளிப்பாட்டிலிருந்து முழுவதும் நீங்குகிறது, அதனால்தான் கீழே உள்ள சறுக்கும் வரிசைகள் அதைச் சார்ந்திருப்பதில்லை.
அச்சிடக்கூடிய பணித்தாள் மாணவர்களிடம் என்ன கண்டறியச் சொல்கிறது
- ஒவ்வொரு வரிசைக்கும், tan(30°) கணக்கிட்டு, அதை உங்கள் μs மதிப்புடன் ஒப்பிடுங்கள். அந்த ஒப்பீடு, கட்டை ஓய்வில் இருக்குமா என்பதை கணிக்கிறதா?
- வரிசைகள் 1–2 அப்படியே இருக்கும்; வரிசைகள் 3–5, மூன்று வெவ்வேறு விகிதங்களில் சறுக்கும். இந்த வரிசைகள் மூன்று வெவ்வேறு நிறைகளைப் பயன்படுத்தினாலும், நிறை நிலை-உராய்வு நிலையிலும் சறுக்கும் முடுக்கத்திலும் இரண்டிலுமிருந்து ஏன் நீங்குகிறது என்று விளக்குங்கள்.
ஆய்வகத்தைத் தாண்டி இது எங்கு தோன்றுகிறது
- கட்டையை விடுவிக்க இரண்டு வழிகள் உள்ளன: அதன் μs-ஐ tan(30°) ≈ 0.577-க்கு கீழே தள்ளுவது, அல்லது கோணம் atan(μs) ≈ 35°-ஐ கடக்கும் வரை சரிவை செங்குத்தாக்குவது. இரண்டையும் முயற்சியுங்கள். அவை உண்மையில் ஒரே நிலையின் இரு எழுத்துக்களா?
- ஒரு மலையேற்ற காலணி அடிக்காலும் ஒரு மென்மையான உடை காலணியும், அதே ஈரமான பாதையில் மிக வேறுபட்ட μs மதிப்புகளைக் கொண்டுள்ளன. இந்த சோதனையின் அடிப்படையில், செங்குத்தான சரிவில் ஒன்று மற்றதை விட ஏன் மிகவும் பாதுகாப்பானது என்று விளக்குங்கள்.
- AP Physics 1 — Unit 3: Work, Energy, and Power
- AP Physics C: Mechanics — Unit 3: Work, Energy, and Power
- IB Physics — A.3 Work, energy and power
- General High School Physics — Work, energy & power
- NGSS High School Physics — Energy accounting in systems
- Middle School Physical Science — Force, mass, and motion
- உராய்வு சரிவுக்கு வருக
- கட்டையைத் தேர்ந்தெடுங்கள்
- இயக்கு பொத்தானை அழுத்துங்கள்
- மாறுநிலை உராய்வைக் கண்டறியுங்கள்
- தரவைத் திறங்கள்
- செய்துவிட்டீர்கள்!
காட்சியை உருவாக்கி, இயக்கு பொத்தானை அழுத்தி, நேரலை அளவீடுகள் மற்றும் வழிகாட்டும் பயிற்சியுடன் ஆராய்வதற்கு ஊடாடும் உருவகத்தைத் திறங்கள்.