செய்முறைகள் · சோதனை 10
சோதனை இல. 10
எளிய ஊசலால் புவியீர்ப்பு ஆர்முடுக்கம் g ஐக் காணல்
🎯 நோக்கம்
எளிய ஊசலைப் பயன்படுத்தி புவியீர்ப்பு ஆர்முடுக்கம் $g$ ஐக் காணல்.
🧰 கருவிகளும் பொருட்களும்
எளிய ஊசல் (குண்டு + நூல்), மீட்டர் அளவுகோல், கைக்கடிகாரம் (stop watch), நிலைப்படுத்தும் ஊசி (locating pin), செங்குத்தாக வெட்டப்பட்ட கார்க் (cork).
📐 கொள்கை
ஊசல் நீளம் $l$, அலைவுக்காலம் $T$, புவியீர்ப்பு ஆர்முடுக்கம் $g$ எனில்:
$T = 2\pi \sqrt{\dfrac{l}{g}}$
$T^{2} = \dfrac{4\pi^{2}}{g}\, l$
$T^{2} = \dfrac{4\pi^{2}}{g}\, l$
$T^{2}$ vs $l$ வரைபடம் ஒரு நேர்கோடு — சாய்வு $= 4\pi^{2}/g$, எனவே:
$g = \dfrac{4\pi^{2}}{\text{சாய்வு}}$
🔬 செய்முறை
- ஊசலின் நூலை கார்க் வழியாக நுழைத்து, ஒரு நிலைக்காலில் தொங்கவிடுக. $l$ ஐ — தொங்கும் புள்ளியில் இருந்து குண்டின் மையம் வரை — அளக்க.
- குண்டின் இறுதிப் பாதையின் சரியாக கீழே nilaipаdுthும் ஊசியை வைக்க. குண்டை செங்குத்துக்கு ~5° – 6° சாய்த்து விடுக — செங்குத்துத் தளத்தில் அலையட்டும்.
- 25 அலைவுகளுக்கு ஆகும் நேரத்தை stop watch கொண்டு அளக்க. ஒரே $l$-க்கு இரு முறை அளந்து சராசரியெடுக்க.
- $l$ ஐ ~40 cm இலிருந்து தொடங்கி, 10 cm அதிகரித்து 6 மதிப்புகளுக்கு திரும்பத் திரும்பச் செய்க. அட்டவணை 10.1-இல் பதிக.
- $T = (\text{நேரம்})/25$, $T^{2}$ ஐக் கணக்கிட்டு, $T^{2}$ vs $l$ வரைபடம் வரைக. சாய்வை அளந்து $g = 4\pi^{2}/\text{சாய்வு}$ ஐக் கணக்கிடுக.
📊 அளவீடுகள்
அட்டவணை 10.1: $l$ (cm), 25 அலைவுகளுக்கான நேரம் (i), (ii) (s), $T$ (s), $T^{2}$ (s²) — ஆறு வரிசை.
🧮 கணக்கீடு
சாய்வு $= 4\pi^{2}/g$ (s²/m)
$g = \dfrac{4\pi^{2}}{\text{சாய்வு}}$ (m/s²)
$g = \dfrac{4\pi^{2}}{\text{சாய்வு}}$ (m/s²)
⚠ முன்னெச்சரிக்கைகள்
- அலைவுக் கோணம் சிறியதாக (~5°) இருக்க — பெரிய கோணத்தில் $T = 2\pi\sqrt{l/g}$ சூத்திரம் தோராயமாகும்.
- அலைவுகள் ஒரு செங்குத்துத் தளத்தில் இருக்க — நீள்வட்ட இயக்கம் (கூம்பு ஊசல்) ஆகாமல் இருக்க.
- நேரத்தை எண்ணும்போது 3, 2, 1, 0, 1, 2 … முறையில் எண்ணி, 0-வில் stop watch ஐ அழுத்த — தனிநபர் பிரதிபலிப்பு வழுவை குறைக்கும்.
- $l$ ஐ குண்டின் மையம் வரை அளக்க — நூலின் முடிவு வரை மட்டுமே அல்ல.
- அலைவுகளின் எண்ணிக்கையை stop watch-இன் குறை எண்ணிக்கையோடு ஒப்பிட்டு, அளவீட்டின் சார்பு வழு 1%-க்கும் குறைவாக இருக்குமாறு தேர்வுசெய்க.
✅ முடிவு
வரைபடச் சாய்விலிருந்து $g$ (m/s²) ஐக் கணக்கிடுக. இலங்கையில் $g \approx 9.78$ m/s² — அதனுடன் ஒப்பிட்டு சதவீத வழுவைப் பதிக.
குறிப்பு$T$-இன் சிறிய வழு $T^{2}$-இல் இரட்டிக்கப்படும் — எனவே நேரத்தை துல்லியமாக அளக்க அதிக அலைவுகளை எண்ண. ஊசலின் தொங்கும் புள்ளி ஒரே இடத்தில் நிலையாக இருக்க கார்க் இறுக்கமாக பொருத்தப்பட வேண்டும்.
NIE Physics Practical Handbook (2017) · Experiment 10, pp.24–25