ప్ర‌శ్న‌లు - జ‌వాబులు

దీర్ఘ సమాధాన ప్రశ్నలు 
1.  హుక్ స్థితిస్థాపక నియమాన్ని నిర్వచించండి. ఒక తీగ పదార్థ యంగ్ గుణకాన్ని కనుక్కునే సెరల్ పద్ధతి (ప్రయోగం)ని వివరించండి.
జ:  హుక్ స్థితిస్థాపక నియమం: 'స్థితిస్థాపక అవధిలోపల ప్రతిబలం వికృతికి అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది.
                              ప్రతిబలం ∝  వికృతి

                           ప్రతిబలం =  E × వికృతి

                                                         E = స్థితిస్థాపక గుణకం

యంగ్ గుణకాన్ని (Y) సెర్ల్ పరికరంతో ప్రయోగపూర్వకంగా కనుక్కోవడం
 వర్ణన : ¤ సెర్ల్ పరికరం ఒకే పదార్థంతో తయారుచేసిన రెండు సర్వసమానమైన తీగలు W₁, W₂ కలిగి ఉంటుంది.  W₁ తీగను నిర్దేశ తీగ అని,  W₂ను ప్రాయోగిక తీగ అని అంటారు. ఈ రెండు తీగలు దృఢమైన ఆధారం నుంచి కొంత దూరంలో వేలాడదీసి ఉంటాయి.
¤   A, B అనే రెండు దీర్ఘచతురస్రాకారపు లోహపు చట్రాలను రెండు తీగ కొనలకు చెక్‌నట్ల సాయంతో కలిపి ఉంచుతారు. ఈ రెండు చట్రాలను D₁, D₂ అడ్డ లింకులతో సమాంతరంగా ఉంచుతారు.
¤  B అనే చట్రంలో ఒక సూక్ష్మమాపకం అమర్చి ఉంటుంది. పటంలో చూపినట్లు ఒక సారాయి మట్టం ఒక కొన A అనే చట్రంలో స్థిరంగానూ, మరొక స్వేచ్ఛాకొన సూక్ష్మమాపకం మరపై క్షితిజ సమాంతరంగా అమర్చి ఉంటాయి.
¤  A చట్రానికి స్థిరమైన బరువును, B చట్రానికి బరువుల కొంకీని వేలాడదీయాలి.

ప్రయోగ విధానం: తీగ తొలి పొడవు (l), వ్యాసార్ధం (r) మొదట కనుక్కోవాలి.
కొంకీలో బరువు పెంచినప్పుడు ప్రయోగిక తీగ W₂ సాగి B అనే చట్రం కిందికి కదులుతుంది. అప్పుడు సారాయిమట్టంలోని బుడగ విస్థాపనం చెందుతుంది.
¤  ఇపుడు సూక్ష్మమాపకం మరను బుడగ మధ్యభాగంలోకి వచ్చేవరకూ సర్దుబాటు చేసి సూక్ష్మమాపకం రీడింగ్ గుర్తించాలి.
¤  కొంకీలో బరువు తొలగించినప్పుడు B చట్రం తిరిగి యథాస్థానానికి కదులుతుంది. అప్పుడు సారాయి మట్టంలోని బుడగ మళ్లీ విస్థాపనం చెందుతుంది. తిరిగి సూక్ష్మ మాపకం మరను బుడగ మధ్యభాగంలోకి వచ్చేవరకూ సర్దుబాటు చేసి, సూక్ష్మమాపకం రీడింగ్ గుర్తించాలి.
¤  పై విధంగా కొంకీలో బరువును 1/2 కి.గ్రా. చొప్పున పెంచుతూ ప్రయోగాన్ని చేయాలి. బరువులను పెంచుతూ, తగ్గిస్తూ సూక్ష్మమాపకం రీడింగులు తీసుకొని కింది పట్టికలో పొందుపరచాలి.

¤ మొదటి, రెండో రీడింగుల మధ్య తేడా అర కిలోగ్రామ్ భారానికి తీగలో సాగుదలకు సమానం. ఈ విధంగా ప్రతి భారానికి సాగుదల కనుక్కోవాలి. చివరికి పట్టిక నుంచి సరాసరి M /e  గణించాలి.
¤  సాగుదల (e) X - అక్షంపై, వేలాడదీసిన బరువులను (M) Y - అక్షంపై తీసుకొని గ్రాఫ్ గీయాలి. 
    గ్రాఫ్ నుంచి M/e  గణించాలి. 
                  ∴ తీగ పదార్థ యంగ్ గుణకం

                                                                               
∴ పై సూత్రాన్ని ఉపయోగించి యంగ్ గుణకాన్ని ప్రయోగం,  గ్రాఫ్ ద్వారా కనుక్కోవచ్చు.

స్వల్ప సమాధాన ప్రశ్నలు 4 మార్కులు
2. క్రమంగా భారానికి లోనైన తీగ ప్రవర్తనను వివరించండి?
జ. ఒక లోహపు తీగను దృఢమైన ఆధారం నుంచి వేలాడదీసి, తీగ రెండో చివర భారాన్ని ఉంచాలి. సున్నా నుంచి తీగ తెగే దాకా ఒక క్రమ పద్ధతిలో భారాన్ని పెంచుతూ పోవాలి. ప్రతిబలం Y - అక్షంపైన, వికృతి X - అక్షంపైన తీసుకొని గీసిన రేఖాచిత్రం నుంచి తీగలో ఏర్పడే వివిధ పరిస్థితులను తెలుసుకోవచ్చు.

ఈ గ్రాఫ్ ఆకారం వేర్వేరు లోహాలకు వేర్వేరుగా ఉంటుంది.
¤ అనుపాత అవధి (A) లేదా హుక్ నియమం: ఏ గరిష్ఠ ప్రతిబల ప్రయోగం వద్ద ప్రతిబలం, వికృతి అనులోమానుపాతంలో ఉండి, హుక్ నియమాన్ని పాటిస్తుందో, దాన్ని 'అనుపాత అవధి' అంటారు.

గ్రాఫ్‌లో 'O' నుంచి 'A' వరకు ఒక సరళరేఖ. కాబట్టి 'A' బిందువు వరకు ప్రతిబలం, వికృతి అనులోమానుపాతంలో ఉంటాయి.

ఇక్కడ బిందువు 'A'ను అనుపాత అవధి అంటారు.    
¤ స్థితిస్థాపక అవధి (B): అనుపాత బిందువు Aను దాటి ప్రతిబలాన్ని పెంచుతూ పోతే 'B' బిందువు వరకు తీగ హుక్ నియమాన్ని పాటించదు. ఇప్పుడు ప్రతిబలాన్ని తగ్గిస్తూ పోతే, తీగ ప్రవర్తన BAO మార్గాన్ని అనుసరించి, తిరిగి యథాస్థితికి వస్తుంది. అంటే తీగ స్థితిస్థాపక ధర్మాన్ని కలిగి ఉంది. అందువల్ల 'B' బిందువును 'స్థితిస్థాపక అవధి' అంటారు.
¤ శాశ్వత స్థితి (OO'): ప్రతిబలాన్ని స్థితిస్థాపక అవధి (B) దాటి పెంచితే, తీగలో శాశ్వత విరూపణ కలిగి సాగుదల ఏర్పడుతుంది. ఈ స్థితిని 'శాశ్వత స్థితి'' అంటారు.
¤ ఈగే స్థానం (C): ప్రతిబలాన్ని 'C' బిందువు వరకు పెంచితే, తీగలో సాగుదల (ఈగుబాటు) ప్రతిబలాన్ని పెంచకపోయినా కలుగుతుంది. ఏ ప్రతిబలం వద్ద ప్రతిబలం పెంచకపోయినా తీగలో సాగుదల కలుగుతుందో ఆ ప్రతిబలాన్ని 'ఈగే స్థానం' (C) అంటారు.
విచ్ఛేదన ప్రతిబలం: 'C బిందువు దాటిన తర్వాత కొద్ది ప్రతిబలాన్ని కలుగజేస్తే తీగ సన్నబడుతూ ఒక ప్రత్యేక దశలో 'E' వద్ద తెగిపోతుంది. ఏ ప్రతిబలం వద్ద తీగ తెగిపోతుందో ఆ ప్రతిబలాన్ని 'విచ్ఛేదన ప్రతిబలం' అంటారు.

అతిస్వల్ప సమాధాన ప్రశ్నలు (2 మార్కులు)
3. రబ్బరు కంటే స్టీలు స్థితిస్థాపకత ఎక్కువ. వివరించండి.
జ.  
                                                              
ఒకే పొడవు, వ్యాసం ఉండే రబ్బరు, ఉక్కు తీగలకు ఒకే విధమైన ప్రతిబలాన్ని ప్రయోగిస్తే రబ్బరులో సాగుదల ఎక్కువగా ఉంటుంది. అంటే వికృతి ఎక్కువ. ఉక్కుతీగలో సాగుదల తక్కువగా ఉంటుంది. అంటే ఉక్కు తీగలో వికృతి తక్కువ. యంగ్ గుణకం ప్రతిబలం, వికృతిల నిష్పత్తి కాబట్టి ఉక్కుకు యంగ్ గుణకం ఎక్కువ. అందువల్ల ఉక్కు రబ్బరు కంటే ఎక్కువ స్థితిస్థాపకత కలిగి ఉంటుంది.

4. హుక్ స్థితిస్థాపక నియమాన్ని నిర్వచించండి.
జ. స్థితిస్థాపక అవధిలోపల ప్రతిబలం వికృతికి అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది.
              ప్రతిబలం  ∝  వికృతి 

                          
               E =  స్థితిస్థాపక గుణకం

5. పాయిజాన్ నిష్పత్తి సైద్ధాంతిక అవధులు తెలపండి.
జ. పాయిజాన్ నిష్పత్తి సైద్ధాంతిక అవధులు - 1 నుంచి + 0.5

6. పాయిజాన్ నిష్పత్తి ప్రాయోగిక అవధులు తెలపండి.
జ. పాయిజాన్ నిష్పత్తి ప్రాయోగిక అవధులు 0 నుంచి +0.5