எந்திரவியல்

எல்லை வேகம்

தரையில் இறங்கும் முன்பே வேகம் சமநிலையடைவதையும், காற்று எதிர்ப்பு ஈர்ப்பை எட்டும்போது முடுக்கம் (a) 0 நோக்கி வீழ்வதையும் பாருங்கள்.

எல்லை வேகம் — ஊடாடும் எந்திரவியல் உருவகம். தரையில் இறங்கும் முன்பே வேகம் சமநிலையடைவதையும், காற்று எதிர்ப்பு ஈர்ப்பை எட்டும்போது முடுக்கம் (a) 0 நோக்கி வீழ்வதையும் பாருங்கள். நேரலை SI அளவீடுகள், வழிகாட்டும் பயிற்சியுடன் கூடிய இலவச உலாவி அடிப்படையிலான மெய்நிகர் இயற்பியல் ஆய்வகம்.

எல்லை வேகம்

விழும் பொருள் வேகமாகும்போது, காற்று இழுவை எடையுடன் சமநிலையாகும் வரை வளர்கிறது. அப்போது முடுக்கம் பூஜ்யத்திற்கு வீழ்ச்சியடைந்து வேகம் சமநிலையடைகிறது.

எல்லை வேகத்திற்கு முன், எடை இழுவையை விட அதிகமாக இருந்து பொருள் முடுக்கமடைகிறது. வேகம் அதிகரிக்கும்போது, இழுவை நிகர விசை பூஜ்யமாகும் வரை அதிகரிக்கிறது. பொருள் பின்னர் ஏறக்குறைய நிலையான எல்லை வேகத்தில் விழுகிறது.

• F_net = mg − F_drag
• எல்லை வேகத்தில்: a → 0

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 வானவீழ்பவர் காற்றின் வழியாக விழுகிறார், காற்று, வேகத்துடன் வளரும் இழுவை விசையால் பின்னுக்குத் தள்ளுகிறது. வானவீழ்பவர் அந்த காற்று இழுவையை அதிகரிக்க தன் உடல் நிலையை மாற்றினால், அவரது நிலையான வீழ்ச்சி வேகம் (எல்லை வேகம்) குறைந்த இழுவையுடன் ஒப்பிடும்போது அதிகமா, குறைவா, அல்லது அப்படியே?

நிறுத்திப் பார்க்க வேண்டிய கணிப்புகள்

• அதிக காற்று இழுவை, அதிக எல்லை வேகம் தரும்
• காற்று இழுவை எதுவும் பொருட்படாமல் எல்லை வேகம் அப்படியே
• அதிக காற்று இழுவை, குறைந்த எல்லை வேகம் தரும்

மாறிகளின் பாத்திரங்கள்

நீங்கள் அமைப்பவை:

• நிறை (kg)
• காற்று இழுவை

நீங்கள் அளப்பவை:

• எல்லை வேகம் (m/s)
• எல்லை வேகத்தில் KE (J)

விசாரணை எவ்வாறு நடக்கிறது

1. எல்லை வேகம் முன்னமைப்பைத் திறங்கள். ஒரு வானவீழ்பவர் (பந்து), காட்சியின் மேலே அருகில் தொடங்கி, காற்று இழுவை செயல்படும் நிலையில் ஈர்ப்பின் கீழ் விழுகிறார்.
2. வானவீழ்பவருடன் வேக ஆய்வி இணைக்கப்பட்டுள்ளதை உறுதிப்படுத்தி, பின்னர் அவரது நிறை மற்றும் காற்று இழுவை (frictionAir) மதிப்பை பண்புகள் பேனல் பேனலில் சரிபாருங்கள்.
3. கீழே உள்ள ஒவ்வொரு வரிசைக்கும், பண்புகள் பேனலில் வானவீழ்பவரின் நிறை மற்றும் காற்று இழுவையை பொருத்தும்படி அமைத்து, ஆய்வியின் வேக வாசிப்பு மாறுவதை நிறுத்தும் வரை உருவகத்தை இயக்குங்கள் (வானவீழ்பவர் தரையை அடைவதற்கு முன் ஒரு நிலையான மதிப்பை நெருங்கும்), அந்த நிலையான வேகத்தைப் பதிவு செய்யுங்கள்.

ஆளும் சமன்பாடு

சமநிலையில் நியூட்டனின் இரண்டாம் விதி — F = m·a

நிகர விசை நிறை முடுக்கத்தின் பெருக்கலுக்குச் சமம். வானவீழ்பவர் வேகமாகும்போது, மேல்நோக்கிய இழுவை விசை, கீழ்நோக்கிய ஈர்ப்பு இழுவையுடன் சரியாக சமநிலையாகும் வரை வளர்கிறது — நிகர விசை (எனவே முடுக்கம்) பூஜ்யமாகிறது, வேகம் மாறுவதை நிறுத்துகிறது. அந்த நிலையான வேகமே நீங்கள் அளந்த எல்லை வேகம்.

இயக்க ஆற்றல் — KE = ½·m·v²

இயக்க ஆற்றல் நிறையின் பாதியும் வேகத்தின் இருமடியும். வானவீழ்பவர் எல்லை வேகத்தை அடைந்ததும், இதுவே வீழ்ச்சியின் மீதமுள்ள நேரத்திற்கு அவர் தாங்கும் இயக்க ஆற்றல் — காற்று எதிர்ப்பு தொடர்ந்து வெப்பமாக அகற்றும் ஆற்றல், வேகத்தை நிலையாக வைக்கிறது.

அச்சிடக்கூடிய பணித்தாள் மாணவர்களிடம் என்ன கண்டறியச் சொல்கிறது

• ஒவ்வொரு வரிசைக்கும், நீங்கள் அளந்த எல்லை வேகத்தை காற்று இழுவை மதிப்பாலும் பின்னர் 60 ஆலும் பெருக்குங்கள். நீங்கள் 9.8 × (1 − air drag)-ஐ நெருங்கி இருக்க வேண்டும், 9.8-ஐ சரியாக அல்ல. ஏன்? உருவகம், இழுவையை தொடர்ச்சியாக அல்லாமல் ஒரு ஃபிரேமுக்கு ஒருமுறை பிரயோகிக்கிறது, அது சரியாக ஒரு (1 − air drag) காரணியை செலவழிக்கிறது. வானவீழ்பவர் வேகமாகுவதை நிறுத்தியதும், சமநிலை விசைகளைப் பற்றி இன்னும் என்ன சொல்கிறது?
• ஒவ்வொரு வரிசையும் ஒரே நிறையைப் பயன்படுத்துகிறது. முந்தைய கேள்வியில் நீங்கள் கண்டறிந்த தொடர்பில் நிறை எங்கேயாவது தோன்றுகிறதா? உங்கள் தரவின் அடிப்படையில், இந்த உருவகத்தில், கனமான வானவீழ்பவர் இலகுவானவரை விட வேறுபட்ட எல்லை வேகத்தை அடைகிறாரா?

ஆய்வகத்தைத் தாண்டி இது எங்கு தோன்றுகிறது

• உண்மையான காற்று எதிர்ப்பு, வேகத்துடன் நேரடியாக அல்லாமல் வேகத்தின் இருமடியுடன் வளர்கிறது, அதன் வலிமை பொருளின் குறுக்குவெட்டு பரப்பு மற்றும் நிறையைச் சார்ந்தது. வயிற்றுப்புறமாக 'பரவிய கழுண்டு' நிலைக்கும் கால்கள்-கீழ் மூழ்கலுக்கும் இடையே, உண்மையான வானவீழ்பவரின் எல்லை வேகம் எவ்வாறு மாறும் என்று கணியுங்கள் — மேலே உள்ள உங்கள் தரவில் இல்லாதபோதும், உண்மையான வானவீழ்பவருக்கு நிறை ஏன் முக்கியம்.
• வானவீழ்பவர் ஒரு விண்வெளிக் குடையைத் திறக்கிறார், அது அவரது காற்று இழுவையை கூர்மையாக அதிகரிக்கிறது. நீங்கள் கண்டறிந்த தொடர்பைப் பயன்படுத்தி, குடை திறந்த உடனேயே அவரது வீழ்ச்சி வேகத்திற்கு என்ன நடக்கும் என்று கணியுங்கள், அவர்கள் புதிய எல்லை வேகத்திற்கு உடனடியாக துள்ளாமல் இருப்பதற்கு காரணத்தை விளக்குங்கள்.

• AP Physics 1 — Unit 2: Force and Translational Dynamics
• AP Physics C: Mechanics — Unit 2: Force and Translational Dynamics
• IB Physics — A.2 Forces and momentum
• General High School Physics — Forces & Newton's laws
• NGSS High School Physics — Forces and Newton's second law

1. எல்லை வேகத்திற்கு வருக
2. வானவீழ்பவரைத் தேர்ந்தெடுங்கள்
3. இயக்கு பொத்தானை அழுத்துங்கள்
4. வேகம் சமநிலை
5. தரவைத் திறங்கள்
6. செய்துவிட்டீர்கள்!

காட்சியை உருவாக்கி, இயக்கு பொத்தானை அழுத்தி, நேரலை அளவீடுகள் மற்றும் வழிகாட்டும் பயிற்சியுடன் ஆராய்வதற்கு ஊடாடும் உருவகத்தைத் திறங்கள்.

ஊடாடும் ஆய்வகத்தைத் திற →

ஆய்வகத் தாளைப் பதிவிறக்கு →

நியூட்டனின் இரண்டாம் விதி