ప్ర‌శ్న‌లు - జ‌వాబులు

దీర్ఘ స‌మాధాన ప్ర‌శ్న‌లు

1. ఒక ద్రవం తలతన్యతను కనుక్కునే ప్రయోగాన్ని సిద్ధాంతంతో సహా వివరించండి.
జవాబు: నీటి తలతన్యతను ప్రయోగాత్మకంగా నిర్ణయించడం:
i) రెండుసార్లు సమకోణంలో వంచిన ఒక తీగను తీసుకుని రబ్బరు పట్టీల సాయంతో కేశనాళికకు అమర్చాలి. ఈ కేశనాళికను తలతన్యతను నిర్ణయించడానికి ఉపయోగిస్తారు.
ii) ఈ కేశనాళికను నిట్టనిలువుగా పటంలో చూపినట్లు తలతన్యత కనుక్కోవాల్సిన ద్రవంలో ఉంచాలి. అప్పుడు ద్రవం కేశనాళికలోకి కొంత ఎత్తు వరకు ఎగబాకుతుంది.
iii) తీగ చివరి కొన B ని, బీకరులోని ద్రవ ఉపరితలాన్ని స్పర్శించేలా కేశనాళిక ఎత్తును సర్దాలి.      

iv) ఒక చలన సూక్ష్మదర్శినిని కేశనాళికలోని నీటిమట్టపు చంద్రరేఖ అడుగుభాగం (A) పై కేంద్రీకరించి సరిచేసి రీడింగ్ R₁ ను గుర్తించాలి. కేశనాళికను కదల్చకుండా ద్రవం ఉన్న బీకరును తీసేసి కేశనాళికకు అమర్చిన తీగకొన B వద్ద చలన సూక్ష్మదర్శినిని కేంద్రీకరించి, సరిచేసి, తిరిగి రీడింగ్ R₂ ను గుర్తించాలి.
v) ఈ రెండు రీడింగ్‌ల వ్యత్యాసం లేదా తేడా కేశనాళికలోని ద్రవస్తంభం ఎత్తు 'h' (h = R₁  R₂) అవుతుంది.
vi) కేశనాళికను క్షితిజసమాంతంగా అమర్చి, సూక్ష్మదర్శినిని ఉపయోగించి కేశనాళిక రంధ్రం వ్యాసాన్ని, దాని నుంచి వ్యాసార్ధాన్ని కనుక్కోవాలి.
vii) ద్రవసాంద్రత d, గురుత్వత్వరణం g అయితే h, r, d, g విలువలను కింది సూత్రంలో ప్రతిక్షేపించి ద్రవం తలతన్యత 'T' కనుక్కోవచ్చు. 
                                                                                               
కేశనాళికారోహణ పద్ధతిలో తలతన్యతను కనుక్కోవడం
i) 'r' అంతర వ్యాసార్ధం ఉన్న ఒక కేశనాళికను తీసుకుని, స్పర్శకోణం θ ఉన్న ద్రవంలో నిట్టనిలువుగా అమర్చాలి. ద్రవం స్పర్శకోణం 90^o కంటే తక్కువ ఉండాలి.
ii) తలతన్యతా బలాల వల్ల ద్రవం కేశనాళికలో 'h' ఎత్తుకు ఎగబాకుతుంది. ద్రవ ఉపరితలం చంద్రరేఖ ఆకారంలో స్పష్టంగా ఉంటుంది.
iii) పటంలో చూపినట్లు, తన్యతాబలం (T) రెండు అంశాలుగా విడిపోతుంది. కేశనాళిక గోడలకు సమాంతరంగా ఉన్న అంశం T cosθ , లంబంగా ఉన్న అంశం T sinθ .
iv) A, Bల వద్ద క్షితిజ సమాంతర అంశాలు వ్యతిరేక దిశల్లో ఉండటంతో శూన్యమవుతాయి. కానీ, వృత్త పరిధి అన్ని స్పర్శ బిందువుల వద్ద ఉన్న క్షితిజ లంబంగా ఉన్న అంశాలు మిగిలి ఉంటాయి. 
                 
v) క్షితిజలంబ ఫలిత బలం F = T cos θ X 2Πr  ఈ బలం వల్ల ద్రవం పైకి ఎగబాకుతుంది. కొంత ఎత్తు పైకి ఎగబాకిన తర్వాత ద్రవం బరువు ఈ బలానికి సమానమై సమతాస్థితిని చేరుతుంది.
vi) చంద్రరేఖలోని ద్రవం ఘనపరిమాణం = r పొడవు, r వ్యాసార్ధం ఉన్న స్తూపం ఘనపరిమాణం - 'r' వ్యాసార్ధం ఉన్న అర్ధగోళ ఘనపరిమాణం
                       

ఎగబాకిన ద్రవ భారం = ఘనపరిమాణం × సాంద్రత × గురుత్వత్వరణం
                        
  
vii) ద్రవం సమతాస్థితిలో ఉన్నప్పుడు, పైకి పనిచేసే ఫలితబలం = ద్రవస్తంభ భారం
                           

viii) సన్నటి కేశనాళికలకు, h తో పోలిస్తే, r/3 విలువ చాలా స్వల్పం. కాబట్టి,  ^r/3  ని వదిలేస్తే, నీటికి θ = 0^o
                                         

స్వల్ప సమాధాన ప్రశ్నలు 

1. తలతన్యత అంటే ఏమిటి? అణు సిద్ధాంతాన్ని ఉపయోగించి తలతన్యతను ఏవిధంగా వివరిస్తారు?
జవాబు: తలతన్యత: సమతాస్థితిలో ఉన్న ఒక స్వేచ్ఛాతలంపై ఒక ఊహారేఖకు రెండువైపులా రేఖకు లంబంగా ప్రమాణ పొడవుపై తలానికి స్పర్శీయంగా పనిచేసే బలాన్ని తలతన్యత అంటారు.

                                           

అణుసిద్ధాంత రీత్యా తలతన్యత వివరణ:

i) పటంలో చూపినట్లు A, B, C అనే మూడు ద్రవ అణువుల ప్రభావ గోళాలను పరిశీలిస్తే, A - ద్రవ అంతర్భాగంలో,
B - స్వేచ్ఛాతలానికి కొద్దిగా కిందికి, C - ద్రవ ఉపరితలంపై ఉన్నాయి.
ii) A అనే అణువు ప్రభావ గోళంలోని అన్ని అణువులతో, అన్ని దిశల్లో సమానంగా ఆకర్షితమవుతుంది. అందువల్ల దానిపై పనిచేసే ఫలితబలం శూన్యం.
iii) స్వేచ్ఛాతలానికి దగ్గరగా ఉన్న B అనే అణువు ప్రభావగోళంలో పై అర్ధభాగం కంటే కింది అర్ధభాగంలో అధిక సంఖ్యలో ఉండటంతో, ఫలితబలం అధో దిశలో పనిచేస్తుంది.
iv) C బిందువు ఉపరితలంపై ఉంది. ఈ బిందువు వద్ద ఉన్న ప్రభావ గోళంలో పైభాగంలో అణువులు లేవు కాబట్టి ఈ బిందువు వద్ద ఉన్న ద్రవ అణువుపై అధో దిశలో పనిచేసే బలం విలువ గరిష్ఠం.
v) ఇలా ద్రవతలం మీద అణువులు గరిష్ఠ అధోబలానికి లోబడి ఉంటాయి. ఫలితంగా ద్రవాల ఉపరితలాలు తన్యత కలిగి, సాగదీసిన చర్మపుపొరలా ప్రవర్తిస్తాయి. ఇదే తలతన్యతకు కారణం.

2. ద్రవ బిందువులోని అధిక పీడనానికి సమీకరణాన్ని ఉత్పాదించండి.
జ: 1) ద్రవ బిందువు ఉపరితలం కుంభాకారం కాబట్టి ఉపరితలంపై ఉన్న ద్రవ అణువుల మీద ఫలిత బలం ద్రవ బిందువు కేంద్రం వైపు పనిచేస్తుంది. అందువల్ల ద్రవ బిందువు లోపలి పీడనం బయటి పీడనం కంటే ఎక్కువ ఉంటుంది. ఈ అధిక పీడనం P అనుకుందాం. ద్రవ బిందువు వ్యాసార్ధ తలతన్యత T అనుకుందాం.
ii) ద్రవ బిందువును రెండు అర్ధ భాగాలుగా విభజించినప్పుడు, ద్రవబిందువు సమతాస్థితిలో ఉన్నప్పుడు అధిక పీడనం 'P' వల్ల ఊర్ధ్వ దిశలో ద్రవ అర్ధగోళంపై బలం
                      = అధో దిశలో తలతన్యత బలం    
                                                                 

3. నిత్య జీవితంలో కేశనాళికీయత ప్రాముఖ్యాన్ని వివరించండి.
జ: నిత్యజీవితంలో కేశనాళికీయత ప్రాముఖ్యతను అనేక సందర్భాల్లో గమనిస్తాం.
i) వేసవికాలంలో నూలు వస్త్రాలు ధరించడంవల్ల చర్మం నుంచి బయటకు వచ్చే చెమట నూలు వస్త్రంలోని సన్నటి రంధ్రాల ద్వారా కేశనాళికీయత వల్ల ఎగబాకుతుంది.
ii) మండుతున్న కొవ్వొత్తిలో వేడెక్కిన మైనం కరిగి వత్తి ద్వారా పైకి చేరడానికి కారణం కేశనాళికీయతే.
iii) వత్తుల్లోని సన్నటి రంధ్రాల ద్వారా కిరోసిన్ ఎగబాకి కొనకు చేరి మండటంతో కిరోసిన్ దీపం వెలుగుతూ ఉంటుంది.
iv) స్పాంజి అతి చిన్న రంధ్రాలతో ఉండటం వల్ల ఎక్కువ ద్రవాన్ని కేశనాళికీయత ధర్మం ఆధారంగా పీల్చుకుంటుంది.

3. ధారారేఖ ప్రవాహం, సంక్షుబ్ద ప్రవాహాలను వివరించండి? 
జ: (a) ధారారేఖ ప్రవాహం:
* ప్రవాహిలో ఒక బిందువు వద్ద వేగం కాలంతోపాటు దిశలో లేదా పరిమాణంలో మారకుండా స్థిరంగా ఉంటే అలాంటి ప్రవాహాన్ని ధారారేఖ ప్రవాహం అంటారు.
* ధారారేఖ ప్రవాహంలో ఒక కణం ప్రయాణించే పథాన్ని ధారారేఖ అంటారు. ధారారేఖకు ఒక బిందువు వద్ద గీసిన స్పర్శరేఖ ఆ బిందువు వద్ద ప్రవాహ వేగ దిశను సూచిస్తుంది.
* ధారారేఖ ప్రవాహంలో ప్రవాహి పొరలు ఒకదానిపై ఒకటి మృదువుగా జారతాయి. 
(b) సంక్షుబ్ద ప్రవాహం:
* ప్రవాహిలో ఒక బిందువు వద్ద వేగం కాలంతోపాటు దిశలో లేదా పరిమాణంలో మారుతూ అస్థిరంగా ఉంటే అలాంటి ప్రవాహాన్ని సంక్షుబ్ద ప్రవాహం అంటారు.
* సంక్షుబ్ద ప్రవాహంలో ఆవర్తాలు (సుడులు) ఉంటాయి.
* ధారారేఖ ప్రవాహంలో కంటే సంక్షుబ్ద ప్రవాహంలో అంతర్గత ఘర్షణ ఎక్కువ

4. గాలిలో ఆత్మభ్రమణం లేకుండా పయనించే బంతితో పోలిస్తే ఆత్మభ్రమణం చెందుతూ పయనించే బంతి మార్గం వక్రంగా ఉంటుంది. ఎందుకు?
జ: * గాలిలో ఆత్మభ్రమణం చెందుతూ పయనించే బంతి చుట్టూ ధారారేఖలు పటంలో చూపినట్లు ఉంటాయి.
                                            
ప్రతీ బిందువు వద్ద దిశాత్మకంగా వేగాలను కలపడంవల్ల వచ్చే ఫలిత వేగాల వితరణను ఈ ధారారేఖలు సూచిస్తాయి.
* బంతి పైభాగంలో రేఖీయ వేగం V, భ్రమణ వేగం V_R ఒకే దిశలో ఉండి ఫలిత వేగం V + V_R అవుతుంది. కింది భాగంలో రెండు వేగాలు వ్యతిరేక దిశలో ఉండి ఫలితవేగం (V - V_R) అవుతుంది. ఈ వేగాల తేడాల వల్ల బెర్నూలీ సిద్ధాంతం ప్రకారం బంతి పై భాగంలో పీడనం తక్కువగా, కింది భాగంలో ఎక్కువగా ఉంటుంది. కాబట్టి బంతి మీద నికర ఊర్ధ్వాభిముఖ బలం (F) పనిచేస్తుంది. ఈ బలాన్ని గతిక ఉత్థాపనం అంటారు.  పై కారణాల వల్ల ఆత్మభ్రమణం ఉన్న బంతి పథం వక్రంగా ఉంటుంది.

అతిస్వల్ప సమాధాన ప్రశ్నలు 

1. తలతన్యతను నిర్వచించి, మితి ఫార్ములా రాయండి.
జవాబు: తలతన్యత: ద్రవతలంపై ఏకాంక పొడవుపై ఆ పొడవుకు లంబంగా పనిచేసే బలాన్నే తలతన్యత అంటారు.
                                                                     
                                                         

2. వర్షపు బిందువులు గోళాకారంలో ఎందుకుంటాయో వివరించండి.
జ: తలతన్యతా బలం వల్ల ద్రవ ఉపరితలం కనిష్ఠ ఉపరితల వైశాల్యాన్ని ఆక్రమించడానికి ప్రయత్నిస్తుంది. ఈ కారణం వల్ల వాన చినుకులు గోళాకృతిని పొందుతాయి.

3. సంసంజన, అసంజన బలాలు అంటే ఏమిటి?
జ: సంసంజన బలాలు: ఒకే పదార్థానికి చెందిన అణువుల మధ్య ఉన్న ఆకర్షణ బలాలను సంసంజన బలాలు అంటారు.
అసంజన బలాలు: వేర్వేరు పదార్థాలకు చెందిన అణువుల మధ్య ఉన్న ఆకర్షణ బలాలను అసంజన బలాలు అంటారు.

4. బెర్నూలీ సిద్ధాంతానికి రెండు ఉదాహరణలు ఇవ్వండి? 
జ: i. బలమైన గాలులు వీచినప్పుడు ఇళ్ల కప్పులు ఎగిరిపోతాయి. 
   ii. ఫ్యాను గాలికి బల్లపై కాగితాలు ఎగిరిపోతాయి.
5. i) పీడనం  ii) పీడనశక్తిలను నిర్వచించండి.
జ: పీడనం: P = F/A ప్రమాణ వైశాల్యంలో లంబంగా పనిచేసే బలాన్ని పీడనం అంటారు. 
పీడనశక్తి:  ప్రవాహిలు, అవి కలగజేసే పీడనం కారణంగా కొంత పనిచేయగలుగుతాయి. పనిచేయడానికి ఉన్న ఈ దక్షతనే పీడనశక్తి అంటారు.

6. స్నిగ్ధత మితులు, ప్రమాణాలను తెలపండి.
జ:  స్నిగ్ధత  S.I  ప్రమాణం పాస్కల్ 
    స్నిగ్ధత మితిఫార్ములా = ML^-1 T^-1
 

7. వేగ ప్రవణత అంటే ఏమిటి? దీని ప్రమాణాలను తెలపండి.
జ: ప్రమాణ దూరంలో వేగంలో కలిగే మార్పును వేగ ప్రవణత అంటారు. ప్రమాణాలు : S^-1
 

8. వస్తువు ఉపరితల వైశాల్యం ఎక్కువైతే అంత్యవేగం ఎక్కువ. ఇది నిజమేనా? దీనికి కారణాలు ఇవ్వండి. 
జ: అంత్య వేగం V_t ∝ r². ఉపరితల వైశాల్యం ఎక్కువైతే వ్యాసార్ధం కూడా పెరుగుతుంది. కాబట్టి అంత్య వేగం ఎక్కువవుతుంది. కాబట్టి పై ప్రవచనం సత్యం.