சோதனை இல. 5

விசைகளின் இணைகரவிதியைச் சரிபார்த்து ஒரு பொருளின் திணிவைக் காணல்

🎯 நோக்கம்

விசைகளின் இணைகரவிதியைச் சரிபார்த்து, அதன் மூலம் ஒரு பொருளின் திணிவைக் காணல்.

🧰 கருவிகளும் பொருட்களும்

இணைகரவிதிக் கருவி (இரு கப்பிகளும் தட்டுக்களும்), அறியப்படாத திணிவுள்ள பொருள் (சிறிய கல்/கண்ணாடி அடைப்பான்), மூன்று அறியப்பட்ட நிறைகள், செங்கோணி அல்லது தட்டை கண்ணாடி, அரை-மீட்டர் அளவுகோல், ஊசிகள், A4 வெள்ளைத் தாள், மூன்று-தண்டு தராசு.

📐 கொள்கை

O புள்ளியில் இரு விசைகள் $w_1$, $w_2$ செயல்படுகின்றன — அவற்றை இணைகரத்தின் இரு பக்கங்களாக ஒரு துல்லியமான அளவீட்டில் (scale) வரைந்தால், மூலைவிட்டம் $OC$ அவற்றின் தொகுவிசையைக் (resultant) குறிக்கும்.

இணைகரவிதி: $\vec{R} = \vec{w_1} + \vec{w_2}$
$|R| = OC \times$ scale
சமநிலையில்: $|R| = w_3$ (செங்குத்தாக)

இரண்டாம் பகுதியில் $w_3$-க்குப் பதிலாக அறியாத பொருள் $w$-ஐ வைக்க, புதிய $OC^{\prime}$ அதன் எடையைக் குறிக்கும் → $m = OC^{\prime} \times$ scale / g.

🔬 செய்முறை

A4 தாளை பலகையில் பொருத்துக. $w_1$, $w_2$, $w_3$ ஐ தட்டுகளில் வைக்க. நடுத் தட்டை சற்று கீழே இழுத்து விட்டு, மீண்டும் அதே நிலைக்கு வருகிறதா எனப் பார்த்து உராய்வை சரிபார்க்க.
செங்கோணியை ஒவ்வொரு கம்பிக்கும் (string) செங்குத்தாக வைத்து (அல்லது தட்டை கண்ணாடியில் கம்பி தனது சொந்த நிழலுடன் பொருந்தும்போது) ஒவ்வொரு கம்பியின் பிரதிபலிப்பையும் இரு புள்ளிகளால் தாளில் குறிக்க.
தாளை எடுத்து, புள்ளிகளை இணைத்து O-வில் சந்திக்கும் மூன்று கோடுகளை வரைக. தட்டுகளின் நிறையை சேர்த்து $w_1, w_2, w_3$ மதிப்புகளைக் கணக்கிட.
பொருத்தமான scale-ஐ தேர்வுசெய்து, $w_1$, $w_2$ நீளத்தில் $OA$, $OB$ ஐ வரைக. இணைகரம் $OACB$ ஐ முடிக்க. $OC$ ஐ அளந்து $w_3$-ஐ ஒப்பிட்டு விதியைச் சரிபார்க்க.
பின்னர் $w_2$ ஐ எடுத்துவிட்டு அறியாத பொருள் $w$ ஐ வைக்க. அதே நடைமுறையை மீண்டும் செய்து, அதே scale-இல் இணைகரம் $OA^{\prime}CB^{\prime}$ உருவாக்கி $OC^{\prime}$-ஐ அளந்து திணிவைக் கணக்கிடுக.

📊 அளவீடுகள்

பயன்படுத்திய scale (1 cm ≡ ? g), $OC$ (cm), $OC^{\prime}$ (cm) ஆகியவற்றைப் பதிக. தட்டுகளின் நிறை $w_1, w_2, w_3$, பொருளின் கணக்கிட்ட திணிவு.

🧮 கணக்கீடு

$|R| = OC \times$ scale → $w_3$-உடன் ஒப்பிடல்
அறியாத பொருள்: $m = OC^{\prime} \times$ scale (g)

⚠ முன்னெச்சரிக்கைகள்

கப்பிகளில் உராய்வு இருந்தால் சமநிலை சரியாக அமையாது — நடுத் தட்டை இழுத்து விடுவித்து சரிபார்த்து, தேவையெனில் சிறிது நயவான் (lubricant) தடவுக.
கம்பிகளின் நிறையும் அதன் முடிவில் சேர்க்கப்படும் — கம்பிகள் முடிந்தளவு இலகுவாக (light) இருக்க வேண்டும்.
கம்பியின் நிழலை குறிக்கும்போது நேர் கோணப் பார்வை (parallax இல்லாமல்) தேவை.
திசையில் (direction) வரையக்கூடிய scale-ஐ தேர்வுசெய்க — மிக சிறியதாகவோ அல்லது மிக பெரியதாகவோ இல்லாமல், தாளில் ஒழுங்காக அமையட்டும்.

✅ முடிவு

முதல் சோதனையில் $OC \times$ scale-ஐ $w_3$-உடன் ஒப்பிட்டு இணைகரவிதியைச் சரிபார்க்க. இரண்டாம் சோதனையில் கணக்கிட்ட திணிவை, தராசில் அளந்த உண்மையான திணிவுடன் ஒப்பிட்டு சதவீத வழுவைக் காண்க.

குறிப்புமிகுந்த விசையோ அல்லது மிகச்சிறிய விசையோ பயன்படுத்தினால் இணைகரம் ஒடுங்கி, $OC$-ஐ துல்லியமாக அளக்க முடியாமல் போய்விடும். $w_1 \approx w_2$ ஆக இருந்தால் சிறந்தது, மற்றும் $w_1 + w_2 > w_3 > |w_1 - w_2|$ எனும் முக்கோண சமனிலையை மீற வேண்டும்.

NIE Physics Practical Handbook (2017) · Experiment 5, pp.14–15

← 4 அனைத்து செய்முறைகள் 6 →