இயற்பியல் அளவை (Physical quantity)
ஒரு இயற்பியல் தொகுதியில் (physical system) நேரடியாகவோ மறைமுகமாகவோ அளவிடக்கூடிய எந்தவொரு பண்பும் ஒரு இயற்பியல் அளவை (physical quantity) எனப்படும். உதாரணமாக, ஒரு மரக்கட்டையை விவரிக்க அதன் நீளம், அகலம், உயரம், திணிவு (mass), கனவளவு (volume), அடர்த்தி (density) என்பவற்றைப் பயன்படுத்தலாம். இவற்றுள் நீளம், அகலம், உயரம் நேரடியாக அளவிடப்படுகின்றன; கனவளவும் அடர்த்தியும் கணிக்கப்படுகின்றன.
ஒவ்வொரு அளவீட்டுக்கும் ஒரு பருமனும் (magnitude) ஒரு அலகும் (unit) உண்டு; சில சமயம் ஒரு திசையும் (direction) உண்டு.
சர்வதேச அலகு முறை — SI (International System of Units)
உலகெங்கும் ஒரே மாதிரியான அளவீட்டுக்காக SI முறை ஏற்றுக்கொள்ளப்பட்டுள்ளது. இதில் ஏழு அடிப்படை அளவைகளும் (base quantities), அவற்றுக்குரிய ஏழு அடிப்படை அலகுகளும் உள்ளன. மற்ற எல்லா அலகுகளும் இவற்றிலிருந்து உய்க்கப்படுகின்றன (derived).
| அடிப்படை அளவை (Base quantity) | அலகு (Unit) | குறி (Symbol) |
| நீளம் (length) | metre | m |
| திணிவு (mass) | kilogram | kg |
| நேரம் (time) | second | s |
| மின்னோட்டம் (electric current) | ampere | A |
| வெப்பவியக்க வெப்பநிலை (thermodynamic temperature) | kelvin | K |
| ஒளிச்செறிவு (luminous intensity) | candela | cd |
| பதார்த்தத்தின் அளவு (amount of substance) | mole | mol |
மேலும் இரு நிரப்பு அலகுகள் (supplementary units): தள கோணம் (plane angle) — radian (rad); திண்மக் கோணம் (solid angle) — steradian (sr).
உய்ப்பு அலகுகள் (Derived units)
அடிப்படை அலகுகளைப் பயன்படுத்திப் பெறப்படும் அலகுகள் உய்ப்பு அலகுகள் எனப்படும். அளவையின் வரைவிலக்கணத்தைப் (definition) பயன்படுத்தி இவற்றைப் பெறலாம்.
| அளவை | SI அலகு (special name) | அடிப்படை அலகுகளில் |
| பரப்பளவு (area) | — | m² |
| கனவளவு (volume) | — | m³ |
| வேகம் / திசைவேகம் (velocity) | — | m s⁻¹ |
| ஆர்முடுக்கம் (acceleration) | — | m s⁻² |
| விசை (force) | newton (N) | kg m s⁻² |
| அமுக்கம் (pressure) | pascal (Pa) | kg m⁻¹ s⁻² |
| வேலை / சக்தி (work, energy) | joule (J) | kg m² s⁻² |
| வலு (power) | watt (W) | kg m² s⁻³ |
| மின்னேற்றம் (charge) | coulomb (C) | A s |
| மின்னழுத்தம் (potential difference) | volt (V) | kg m² s⁻³ A⁻¹ |
| மின்தடை (resistance) | ohm (Ω) | kg m² s⁻³ A⁻² |
முற்சேர்க்கைகள் (Prefixes)
ஒரு பெறுமானம் மிகச்சிறியதாகவோ மிகப்பெரியதாகவோ இருந்தால், SI அலகின் மடங்குகளை (multiples) குறிக்க முற்சேர்க்கைகள் பயன்படுகின்றன.
| காரணி | பெயர் | குறி | காரணி | பெயர் | குறி |
| 10¹² | tera | T | 10⁻² | centi | c |
| 10⁹ | giga | G | 10⁻³ | milli | m |
| 10⁶ | mega | M | 10⁻⁶ | micro | μ |
| 10³ | kilo | k | 10⁻⁹ | nano | n |
| 10² | hecto | h | 10⁻¹² | pico | p |
SI அலகுகளை எழுதும் விதிகள் (Rules)
தேர்வில் மதிப்பெண் இழக்கும் இடங்கள்
- அலகு, பெறுமானத்திற்கு வலப்பக்கம், ஒரு இடைவெளியுடன்: 10 m (10m அல்ல).
- பன்மை (plural) இல்லை: ஐந்து கிலோகிராம் = 5 kg (5 kgs அல்ல).
- அலகுகளின் பெருக்கத்தில் ஒரே ஓர் இடைவெளி: 10 m s⁻¹ (புள்ளியோ காற்புள்ளியோ இல்லை).
- முற்சேர்க்கைக்கும் அலகுக்கும் இடையில் இடைவெளி இல்லை: ms (millisecond), இடைவெளியுடன் m s = metre-second!
- kelvin-இல் டிகிரி குறி (°) தேவையில்லை: 303 K (303 °K அல்ல).
தீர்க்கப்பட்ட எடுத்துக்காட்டு
எ.கா. தரப்பட்ட தரவுகள்: ஒரு கார் 72 km h⁻¹; ஓர் உலோகத்தின் அடர்த்தி 2700 kg m⁻³.
படி 1: km h⁻¹ → m s⁻¹ எனில் ÷3.6. 72 ÷ 3.6 = 20 m s⁻¹.
படி 2: 1 kg m⁻³ = 10⁻³ g cm⁻³ → 2700 × 10⁻³ = 2.7 g cm⁻³.
தேர்வாளர் குறிப்பு
- km h⁻¹ → m s⁻¹: ÷3.6; m s⁻¹ → km h⁻¹: ×3.6.
- அலகுச் சேர்க்கையில் ஒரே இடைவெளி; முற்சேர்க்கைக்கும் அலகுக்கும் இடையில் இடைவெளி இல்லை.
- இறுதி விடையுடன் சரியான SI அலகு கட்டாயம்.
தேர்வுப் பாணி வினா
வினா
joule (J) ஐ அடிப்படை அலகுகளில் வெளிப்படுத்துக.
விடையைக் காண்க
வேலை = விசை × தூரம் = N·m = (kg m s⁻²)·m = kg m² s⁻².
🎯 MCQ பயிற்சி — 20 கேள்விகள்
விடையைத் தெரிவுசெய்யவும் — பின்னர் ஒவ்வொரு விருப்பத்துக்கும் ஏன் சரி / தவறு எனும் விளக்கமும் ஆழமான விளக்கமும் (deep explanation) தோன்றும்.
Q1 / 20
★★★★☆
ஆற்றலின் (energy) வழியலகு (derived unit) joule-ஐ அடிப்படை அலகுகளில் எழுதுக.
(2) kg m² s⁻²
சரி — J = N·m = kg m² s⁻².
(4) kg m⁻¹ s⁻²
அது pascal.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): வேலை = விசை×தூரம் = N·m = (kg m s⁻²)·m = kg m² s⁻². எனவே J = kg m² s⁻².
Q2 / 20
★★★★☆
வலுவின் (power) அலகு watt-ஐ அடிப்படை அலகுகளில் எழுதுக.
(2) kg m² s⁻³
சரி — W = J/s = kg m² s⁻³.
(4) kg m⁻¹ s⁻²
அது pascal.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): வலு = ஆற்றல்/நேரம் = J/s = (kg m² s⁻²)/s = kg m² s⁻³.
Q3 / 20
★★★★☆
அழுத்தத்தின் (pressure) அலகு pascal-ஐ அடிப்படை அலகுகளில் எழுதுக.
(1) kg m⁻¹ s⁻²
சரி — Pa = N/m² = kg m⁻¹ s⁻².
ஆழமான விளக்கம் (Deep): அழுத்தம் = விசை/பரப்பு = N/m² = (kg m s⁻²)/m² = kg m⁻¹ s⁻².
Q4 / 20
★★★☆☆
பின்வருவனவற்றுள் திசையன் அளவு (vector quantity):
(1) கதி / speed
திசையிலி.
(2) திணிவு / mass
திசையிலி.
(3) திசைவேகம் / velocity
சரி — அளவு+திசை.
(4) நேரம் / time
திசையிலி.
(5) ஆற்றல் / energy
திசையிலி.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): திசைவேகம் (velocity) அளவையும் திசையையும் கொண்டது → திசையன். கதி, திணிவு, நேரம், ஆற்றல் திசையிலிகள்.
Q5 / 20
★★★★☆
ஒரு பொருளின் அடர்த்தி 2.7 g cm⁻³. இது kg m⁻³-இல்?
(1) 2.7
அலகு மாற்றம் தேவை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): 1 g cm⁻³ = 1000 kg m⁻³ (g→10⁻³kg, cm⁻³→10⁶ m⁻³). 2.7 g cm⁻³ = 2700 kg m⁻³.
Q6 / 20
★★★☆☆
newton-ஐ அடிப்படை அலகுகளில் எழுதுக.
(2) kg m s⁻²
சரி — N = kg m s⁻².
(5) kg m⁻¹ s⁻²
அது pascal.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): F = ma → N = kg × m s⁻² = kg m s⁻².
Q7 / 20
★★★☆☆
2.5 m²-ஐ cm²-இல் எழுதுக.
(4) 2.5×10⁴
சரி — 2.5×10⁴ cm².
ஆழமான விளக்கம் (Deep): 1 m = 100 cm → 1 m² = 10⁴ cm². 2.5 m² = 2.5×10⁴ cm².
Q8 / 20
★★★☆☆
மின்னூட்டத்தின் (charge) அலகு coulomb-ஐ அடிப்படை அலகுகளில் எழுதுக.
(1) A s
சரி — Q = It → C = A·s.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): Q = It → C = A × s = A s.
Q9 / 20
★★★☆☆
பின்வருவனவற்றுள் ஒரே பரிமாணம்/அலகு கொண்ட இணை:
(1) வேலை, வலு / work, power
வேறு.
(2) உந்தம், கணத்தாக்கு / momentum, impulse
சரி — இரண்டும் kg m s⁻¹ (N s).
(3) விசை, ஆற்றல் / force, energy
வேறு.
(4) கதி, ஆர்முடுக்கம் / speed, acceleration
வேறு.
(5) அழுத்தம், விசை / pressure, force
வேறு.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): உந்தம் p = mv = kg m s⁻¹; கணத்தாக்கு J = FΔt = N s = kg m s⁻¹. சமம்.
Q10 / 20
★★★☆☆
5 ns எத்தனை வினாடி?
(2) 5×10⁻⁹
சரி — nano=10⁻⁹.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): 1 ns = 10⁻⁹ s → 5 ns = 5×10⁻⁹ s.
Q11 / 20
★★★☆☆
அதிர்வெண்ணின் (frequency) அலகு hertz-ஐ அடிப்படை அலகுகளில் எழுதுக.
(2) s⁻¹
சரி — Hz = 1/s = s⁻¹.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): அதிர்வெண் = சுழற்சிகள்/நேரம் = 1/s = s⁻¹.
Q12 / 20
★★☆☆☆
பின்வருவனவற்றுள் திசையிலி அளவு (scalar):
(1) இடப்பெயர்ச்சி / displacement
திசையன்.
(2) விசை / force
திசையன்.
(3) வேலை / work
சரி — வேலை திசையிலி.
(4) உந்தம் / momentum
திசையன்.
(5) ஆர்முடுக்கம் / acceleration
திசையன்.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): வேலை W = F·s·cosθ — ஒரு திசையிலி (புள்ளிப் பெருக்கல் விளைவு). திசை இல்லை.
Q13 / 20
★★★☆☆
3.6 km-ஐ m-இல் எழுதுக.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): 1 km = 1000 m → 3.6 km = 3600 m.
Q14 / 20
★★☆☆☆
கோணத்தின் (angle) SI கூடுதல் அலகு (supplementary unit):
(2) radian (rad)
சரி — radian.
(3) steradian
அது திண்மக் கோணம்.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): தள கோணம் — radian (rad); திண்மக் கோணம் — steradian (sr).
Q15 / 20
★★★☆☆
ஒரு கார் 72 km h⁻¹-இல் செல்கிறது. இது m s⁻¹-இல்?
(2) 20
சரி — ÷3.6 = 20 m s⁻¹.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): km h⁻¹ → m s⁻¹: ÷3.6. 72/3.6 = 20 m s⁻¹.
Q16 / 20
★★☆☆☆
மின்தடையின் அலகு ohm-ஐ அடிப்படை அலகுகளில் எழுதுக.
(1) kg m² s⁻³ A⁻²
சரி — Ω = V/A; V = kg m² s⁻³ A⁻¹ → Ω = kg m² s⁻³ A⁻².
(4) kg m² s⁻³ A⁻¹
அது volt.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): V = கg m² s⁻³ A⁻¹ (P=VI → V=P/I). Ω = V/A = kg m² s⁻³ A⁻².
Q17 / 20
★★☆☆☆
500 g-ஐ kg-இல் எழுதுக.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): 1 kg = 1000 g → 500 g = 0.5 kg.
Q18 / 20
★★☆☆☆
1 litre எத்தனை m³?
(1) 10⁻³
சரி — 1 L = 10⁻³ m³.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): 1 L = 1000 cm³ = 10³ × 10⁻⁶ m³ = 10⁻³ m³.
Q19 / 20
★★☆☆☆
திசையன், திசையிலி வேறுபாட்டிற்கான சரியான கூற்று:
(1) இரண்டும் திசை கொண்டவை / both have direction
தவறு.
(2) திசையன் திசை கொண்டது, திசையிலி இல்லை / vectors have direction, scalars do not
சரி.
(3) திசையிலி திசை கொண்டது / scalars have direction
தவறு.
(4) அளவு திசையனுக்கு மட்டும் / only vectors have magnitude
தவறு — இரண்டும் அளவு கொண்டவை.
(5) வேறுபாடு இல்லை / no difference
தவறு.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): திசையன் = அளவு + திசை (வேகம், விசை); திசையிலி = அளவு மட்டும் (கதி, திணிவு, ஆற்றல்).
Q20 / 20
★★★☆☆
அமுக்கத்தின் (pressure) அலகு pascal-ஐ அடிப்படை அலகுகளில் எழுதுக.
(2) kg m⁻¹ s⁻²
சரி — Pa = N/m² = kg m⁻¹ s⁻².
ஆழமான விளக்கம் (Deep): அமுக்கம் = விசை/பரப்பு = (kg m s⁻²)/m² = kg m⁻¹ s⁻².
📝 கட்டமைக்கப்பட்ட வினாக்கள் — 3
கட்டமைப்பு வினா 1
7 புள்ளி
வழியலகுகளை அடிப்படை அலகுகளில் வெளிப்படுத்தல்.
(a) அழுத்தம் (pascal) ஐ அடிப்படை அலகுகளில் தருவித்துக் காட்டுக.
விடை
P = F/A = N/m²
N = kg m s⁻²
Pa = kg m s⁻²/m² = kg m⁻¹ s⁻²
(b) ஆற்றல் (joule) ஐ அடிப்படை அலகுகளில் தருவித்துக் காட்டுக.
விடை
W = F×d = N·m
= (kg m s⁻²)·m = kg m² s⁻²
(c) வலு (watt) ஐ அடிப்படை அலகுகளில் தருவித்துக் காட்டுக.
விடை
P = W/t = J/s
= (kg m² s⁻²)/s = kg m² s⁻³
கட்டமைப்பு வினா 2
6 புள்ளி
அலகு மாற்றங்கள்.
(a) 7800 kg m⁻³ அடர்த்தியை g cm⁻³-இல் எழுதுக.
விடை
1 kg m⁻³ = 10⁻³ g cm⁻³
7800 × 10⁻³ = 7.8 g cm⁻³
(b) 108 km h⁻¹-ஐ m s⁻¹-ஆக மாற்றுக.
விடை
(c) 0.75 m²-ஐ mm²-இல் எழுதுக.
விடை
1 m² = 10⁶ mm²
0.75 × 10⁶ = 7.5×10⁵ mm²
கட்டமைப்பு வினா 3
4 புள்ளி
திசையன் & திசையிலி.
(a) பின்வருவனவற்றை திசையன்/திசையிலி எனப் பிரிக்க: கதி, திசைவேகம், விசை, ஆற்றல், இடப்பெயர்ச்சி, திணிவு.
விடை
திசையன்: திசைவேகம், விசை, இடப்பெயர்ச்சி. திசையிலி: கதி, ஆற்றல், திணிவு.
(b) \"கதி\" மற்றும் \"திசைவேகம்\" வேறுபடுவது ஏன் எனக் கூறுக.
விடை
கதி = கடந்த தூரம்/நேரம் (திசையிலி, அளவு மட்டும்); திசைவேகம் = இடப்பெயர்ச்சி/நேரம் (திசையன், திசையும் உண்டு). வட்டப் பாதையில் கதி மாறாமல் இருந்தாலும் திசைவேகம் மாறலாம்.
✍️ கட்டுரை வினாக்கள் — 4
கட்டுரை வினா 1
10 புள்ளி
(a) அடிப்படை அளவு, வழியளவு வேறுபாட்டை விளக்குக. (b) விசை, அழுத்தம், ஆற்றல், வலு ஆகியவற்றை அடிப்படை அலகுகளில் தருவித்துக் காட்டுக. (c) ஒரு சமன்பாட்டின் இருபக்கமும் ஒரே அலகு இருப்பது ஏன் முக்கியம் என உதாரணத்துடன் விளக்குக.
மாதிரி விடையைக் காண்க
(a) அடிப்படை அளவுகள் (7) தனித்தனியே வரையறுக்கப்படுகின்றன (நீளம், திணிவு…). வழியளவுகள் இவற்றின் சேர்க்கையால் வரையறுக்கப்படுகின்றன (வேகம், விசை, ஆற்றல்…).
(b) விசை: F=ma = kg m s⁻²
அழுத்தம்: P=F/A = kg m s⁻²/m² = kg m⁻¹ s⁻²
ஆற்றல்: E=Fd = kg m s⁻²·m = kg m² s⁻²
வலு: P=E/t = kg m² s⁻²/s = kg m² s⁻³
(c) இயற்பியல் சமன்பாட்டில் இருபக்கமும் ஒரே அலகு (பரிமாண ஒத்திசைவு) இருக்க வேண்டும்; இல்லையேல் சமன்பாடு தவறு. எ.கா v = u + at-இல் ஒவ்வொரு உறுப்பும் m s⁻¹: u (m s⁻¹), at (m s⁻²·s = m s⁻¹) — ஒத்திசைவு உறுதி.
கட்டுரை வினா 2
10 புள்ளி
(a) திசையன் மற்றும் திசையிலி அளவுகளை வரையறுத்து தலா மூன்று உதாரணம் தருக. (b) கதிக்கும் திசைவேகத்துக்கும் உள்ள வேறுபாட்டை ஒரு வட்டப் பாதை உதாரணத்துடன் விளக்குக. (c) ஒரு பொருள் 4 m கிழக்கு, பின் 3 m வடக்கு நகர்கிறது. மொத்த தூரம் மற்றும் தொகுபயன் இடப்பெயர்ச்சியைக் கணக்கிடுக.
மாதிரி விடையைக் காண்க
(a) திசையன் = அளவு + திசை (விசை, திசைவேகம், இடப்பெயர்ச்சி).
திசையிலி = அளவு மட்டும் (கதி, திணிவு, ஆற்றல்).
(b) சீரான வட்டப் பாதையில் ஒரு பொருள் மாறா
கதியில் செல்லலாம், ஆனால் திசை தொடர்ந்து மாறுவதால்
திசைவேகம் மாறுகிறது — எனவே ஆர்முடுக்கம் உண்டு.
(c) மொத்தத் தூரம் = 4 + 3 =
7 m (பாதையின் நீளம், திசையிலி). தொகுபயன் இடப்பெயர்ச்சி = செங்கோண முக்கோணம்:
R = √(4² + 3²) = √25 = 5 m
திசை: tanθ = 3/4 → θ = 37° கிழக்கிலிருந்து வடக்கு நோக்கி
கட்டுரை வினா 3
10 புள்ளி
(a) SI முன்னொட்டுகள் (prefixes) ஏன் பயன்படுத்தப்படுகின்றன எனக் கூறி, pico முதல் giga வரை ஐந்து முன்னொட்டுகளையும் அவற்றின் அடுக்குகளையும் தருக. (b) 2.4 GHz, 15 mA, 600 nm ஆகியவற்றை நெறிமுறை SI வடிவில் எழுதுக. (c) ஒரு கணினி நினைவகம் 8 GB. இது எத்தனை bytes மற்றும் bits என்பதைக் கணக்கிடுக. (1 byte = 8 bits)
மாதிரி விடையைக் காண்க
(a) மிகப் பெரிய/சிறிய மதிப்புகளைச் சுருக்கமாக எழுத முன்னொட்டுகள் உதவுகின்றன. pico=10⁻¹², nano=10⁻⁹, micro=10⁻⁶, milli=10⁻³, …, kilo=10³, mega=10⁶, giga=10⁹.
(b) 2.4 GHz = 2.4×10⁹ Hz
15 mA = 1.5×10⁻² A
600 nm = 6.0×10⁻⁷ m
(c) 8 GB = 8×10⁹ bytes = 8×10⁹ bytes
bits = 8×10⁹ × 8 = 6.4×10¹⁰ bits
கட்டுரை வினா 4
10 புள்ளி
(a) ஒரு வழியளவின் அலகைச் சரிபார்க்க அடிப்படை அலகுகள் எவ்வாறு உதவுகின்றன எனக் கூறுக. (b) கணத்தாக்கு (impulse) மற்றும் உந்தம் (momentum) ஒரே அலகைக் கொண்டவை என்பதைக் காட்டுக. (c) ஒரு மாணவன் இயக்க ஆற்றலை KE = ½mv² எனக் கணக்கிட்டு 50 J என எழுதுகிறான்; m = 4 kg, v = 5 m s⁻¹. அலகுச் சரிபார்ப்புடன் இதைச் சரிபார்க்க.
மாதிரி விடையைக் காண்க
(a) ஒவ்வொரு வழியளவையும் அடிப்படை அலகுகளில் எழுதி, சமன்பாட்டின் இருபக்கமும் ஒத்திருக்கிறதா எனப் பார்க்கலாம் — அலகு ஒவ்வாவிட்டால் சூத்திரம் தவறு.
(b) உந்தம் p = mv = kg·m s⁻¹ = kg m s⁻¹
கணத்தாக்கு J = FΔt = (kg m s⁻²)·s = kg m s⁻¹
இரண்டும்
kg m s⁻¹ — சமம்.
(c) KE = ½×4×5² = ½×4×25 = 50 J ✓
அலகு: kg × (m s⁻¹)² = kg m² s⁻² = J ✓
மதிப்பும் அலகும் சரி.