செய்முறைகள் · சோதனை 3
சோதனை இல. 3
கோளவளைவளவியின் (spherometer) பயன்பாடு
🎯 நோக்கம்
கோளவளைவளவியைப் (spherometer) பயன்படுத்தி (1) ஒரு நுண்நோக்கி கண்ணாடித் தகட்டின் கனம், (2) ஒரு கோள மேற்பரப்பின் (கடிகார கண்ணாடி) வளைவாரை ஆகியவற்றைக் காணல்.
🧰 கருவிகளும் பொருட்களும்
கோளவளைவளவி, ஒளியியல் தட்டை கண்ணாடி, நுண்நோக்கி கண்ணாடித் தகடு, கடிகார கண்ணாடி, மீட்டர் அளவுகோல் / வெர்னியர் கேலிபர்.
📐 கொள்கை
திருகின் படிநிலை $x$, வட்ட அளவீட்டின் பிரிவுகள் $y$:
$\text{LC} = \dfrac{x}{y}$
மூன்று கால் முனைகளுக்கு இடையேயான தூரம் $a$ ஆகவும், அந்த தளத்திலிருந்து கோள மேற்பரப்பின் உச்சம் வரையான உயரம் $h$ ஆகவும் இருந்தால், வளைவின் ஆரை:
$R = \dfrac{a^{2}}{6h} + \dfrac{h}{2}$
🔬 செய்முறை
- குறை எண்ணிக்கையை (LC = pitch/y) கண்டறிக. மூன்று கால்களை தட்டை கண்ணாடியில் வைத்து, நடுத் திருகை அதன் சொந்த நிழலுடன் பொருந்தும்வரை இறக்கி, தொடக்க அளவீட்டை (zero reading) குறிக்க.
- தகட்டின் கனம்: திருகை சற்று மேல் தூக்கி, தகட்டை கண்ணாடியின் மீது வைக்க. திருகின் முனை தகட்டின் மேற்பரப்பைத் தொடும்வரை சுழற்றி அளவீட்டைப் படிக்க. மூன்று இடங்களில் தொடர்க; தொடக்க அளவீட்டுடனான வேறுபாட்டை அட்டவணை 3.1-இல் பதிக.
- வளைவாரை: கால்களை கடிகார கண்ணாடியின் கோள மேற்பரப்பில் வைத்து, திருக் முனை மேற்பரப்பைத் தொடும்வரை சுழற்றுக. தொடக்க அளவீட்டுடனான வேறுபாடே $h$.
- $a$ அளவீடு: கோளவளைவளவியை ஒரு காகிதத்தின் மீது அழுத்தி, மூன்று கால்களும் ஏற்படுத்திய குறிகளை வெர்னியர் கேலிபரின் உள்தாடைகளால் (அல்லது மீட்டர் அளவுகோல்) அளக்க — ஒவ்வொரு ஜோடிக்கும் இடையேயான தூரத்தை அளந்து சராசரியெடுக்க.
- சூத்திரம் மூலம் $R$ ஐக் கணக்கிடுக.
📊 அளவீடுகள்
தொடக்க அளவீடு, தகட்டின் கனம் (மூன்று இடங்கள் + சராசரி), $h$, மூன்று கால்களுக்கு இடையேயான தூரங்கள் (i)(ii)(iii) → சராசரி $a$.
🧮 கணக்கீடு
தகட்டின் கனம் = அளவீடு − தொடக்க அளவீடு (சராசரி)
$R = \dfrac{\bar{a}^{2}}{6h} + \dfrac{h}{2}$
$R = \dfrac{\bar{a}^{2}}{6h} + \dfrac{h}{2}$
⚠ முன்னெச்சரிக்கைகள்
- திருக் முனை மேற்பரப்பை வலுவாக அழுத்தாமல் தொட்ட உடனேயே நிறுத்துக — இல்லையென்றால் கால்கள் மேல் எழும்பி வழுவை ஏற்படுத்தும்.
- வட்ட அளவீட்டை சுழற்றும் திசையை கவனிக்க — எதிர்-கடிகார திசையில் சுழற்றினால் அளவீட்டை நேரடியாக எடுக்கலாம்; கடிகார திசையில் சுழற்றினால் (மொத்த பிரிவுகள் − அளவீடு).
- குழி/குவி மேற்பரப்புக்கேற்ப $h$-ஐ தொடக்க அளவீட்டிலிருந்து கூட்ட/கழிக்க வேண்டும்.
- $a$-ஐ அளக்க காகிதம் தட்டையாக இருக்க வேண்டும்; குறிகள் சரியாகத் தெரியும்வரை அழுத்த.
✅ முடிவு
நுண்நோக்கி தகட்டின் சராசரிக் கனம் (mm) மற்றும் கடிகார கண்ணாடியின் வளைவாரை $R$ (cm) ஆகியவற்றைப் பதிக. $h$ சிறிய அளவாக இருப்பதால் அதன் வழு $R$-இல் பெரிய தாக்கம் கொள்கிறது.
குறிப்பு$h$-இன் வழு சிறிதேனும் $R$-இல் பெரிய மாற்றத்தைத் தரும் — $h$-ஐ மூன்று முறை அளந்து சராசரியெடுப்பது நல்லது. $a$-ஐ வெர்னியர் கேலிபரால் அளப்பது மீட்டர் அளவுகோலை விட மிக துல்லியம்.
NIE Physics Practical Handbook (2017) · Experiment 3, pp.9–10