அலகு 1: பொது அறிவியல் - இயற்பியல் அளவுகளின் அளவீடுகள் (Measurements of Physical Quantities)
அறிவியலின் அடிப்படை அளவீடு ஆகும். ஒரு பொருளின் பண்புகளை எண்கள் மற்றும் அலகுகள் மூலம் விவரிப்பதே அளவீட்டியல் எனப்படும். TNPSC குரூப் 4 தேர்வில் இயற்பியல் அளவுகளின் அளவீடுகள் தலைப்பிலிருந்து அலகுகள், மாற்றங்கள் மற்றும் கருவிகள் குறித்து வினாக்கள் கேட்கப்படுகின்றன. கூடுதல் பாடக்குறிப்புகளுக்கு TNPSC Study Material இணையதளத்தைப் பார்க்கவும். தேர்வாணையத்தின் அதிகாரப்பூர்வ அறிவிப்புகளுக்கு TNPSC Official Website செல்லவும்.
1. அளவீட்டியல் வரலாறு மற்றும் பன்னாட்டு அலகு முறை (SI System)
பண்டைய காலத்தில் மனிதர்கள் உடற்பகுதிகளை அடிப்படையாகக் கொண்டு அளந்தனர் (சாண், முழம், பாகம்). ஆனால் இவை நபருக்கு நபர் மாறுபட்டதால், ஒரு நிலையான முறை தேவைப்பட்டது. 1960-ல் எடைகள் மற்றும் அளவைகளுக்கான பொது மாநாட்டில் 'பன்னாட்டு அலகு முறை' (SI Units) உருவாக்கப்பட்டது.
- FPS முறை: அடி (Foot), பவுண்டு (Pound), விநாடி (Second) - இது பிரிட்டிஷ் அலகு முறை.
- CGS முறை: சென்டிமீட்டர், கிராம், விநாடி.
- MKS முறை: மீட்டர், கிலோகிராம், விநாடி.
- CGS, MKS மற்றும் SI முறைகள் மெட்ரிக் அலகு முறையைச் சார்ந்தவை. FPS மெட்ரிக் முறை அல்ல.
2. அடிப்படை அளவுகள் மற்றும் அவற்றின் விரிவான விளக்கம்
வேறு எந்த இயற்பியல் அளவுகளாலும் குறிப்பிட முடியாத அளவுகள் அடிப்படை அளவுகள் எனப்படும். SI முறையில் ஏழு அடிப்படை அளவுகள் உள்ளன.
| அடிப்படை அளவு | வரையறை மற்றும் விளக்கம் | அலகு |
|---|---|---|
| நீளம் (Length) | இரு புள்ளிகளுக்கு இடைப்பட்ட தொலைவு. | மீட்டர் (m) |
| நிறை (Mass) | பொருளில் உள்ள பருப்பொருட்களின் அளவு. | கிலோகிராம் (kg) |
| காலம் (Time) | இரு நிகழ்வுகளுக்கு இடைப்பட்ட இடைவெளி. | விநாடி (s) |
| வெப்பநிலை (Temperature) | பொருளின் வெப்பம் அல்லது குளிர்ச்சியின் அளவு. | கெல்வின் (K) |
| மின்னோட்டம் (Current) | மின்னூட்டங்கள் பாயும் வீதம். | ஆம்பியர் (A) |
| ஒளிச்செறிவு (Luminous Intensity) | ஒளி மூலத்திலிருந்து ஒரு திசையில் வெளிவரும் ஒளியின் அளவு. | கேண்டிலா (cd) |
| பொருளின் அளவு | பொருளில் உள்ள அணுக்கள் அல்லது மூலக்கூறுகளின் எண்ணிக்கை. | மோல் (mol) |
3. நீளத்தின் பல்வேறு அலகுகள் மற்றும் மாற்றங்கள்
மிகச்சிறிய நீளங்கள் முதல் மிகப்பெரிய வானியல் தொலைவுகள் வரை அளவிடப் பல்வேறு அலகுகள் பயன்படுகின்றன.
- 1 பெர்மி (f) = 10-15 மீ
- 1 ஆங்ஸ்ட்ரம் (Å) = 10-10 மீ
- 1 நேனோ மீட்டர் (nm) = 10-9 மீ
- 1 மைக்ரான் (μm) = 10-6 மீ
- 1 மில்லி மீட்டர் (mm) = 10-3 மீ
- 1 சென்டி மீட்டர் (cm) = 10-2 மீ
வானியல் தொலைவுகள்:
- வானியல் அலகு (AU): பூமிக்கும் சூரியனுக்கும் இடையிலான சராசரி தொலைவு. 1 AU = 1.496 × 1011 மீ.
- ஒளியாண்டு (Light Year): ஒளி ஒரு ஆண்டில் வெற்றிடத்தில் செல்லும் தொலைவு. 1 Light Year = 9.46 × 1015 மீ.
- விண்ணியல் ஆரம் (Parsec): சூரிய குடும்பத்திற்கு வெளியேயுள்ள விண்பொருட்களின் தூரத்தை அளக்கப் பயன்படுகிறது. 1 Parsec = 3.08 × 1016 மீ = 3.26 ஒளியாண்டு.
4. நிறை மற்றும் எடை - ஒரு ஒப்பீடு
இப்பகுதியிலிருந்து குரூப் 4 தேர்வில் அடிக்கடி கேள்விகள் வருகின்றன. நிறை என்பது ஒரு ஸ்கேலர் அளவு, எடை என்பது ஒரு வெக்டர் அளவு.
- நிறை: இடத்திற்கு இடம் மாறாது. ஒரு பொருளின் அடிப்படைப் பண்பு. கிலோகிராம் (kg) அலகால் அளவிடப்படுகிறது. இயற்பியல் தராசு மூலம் அளவிடலாம்.
- எடை: புவிஈர்ப்பு விசையைப் பொறுத்து இடத்திற்கு இடம் மாறும். எடை (W) = நிறை (m) × புவிஈர்ப்பு முடுக்கம் (g). இதன் அலகு நியூட்டன் (N). சுருள் வில் தராசு மூலம் அளவிடப்படுகிறது.
- நிலவில் புவிஈர்ப்பு முடுக்கம் பூமியை விட 1/6 பங்கு. எனவே நிலவில் எடை குறைவாக இருக்கும், ஆனால் நிறை மாறாது.
5. வழி அளவுகள் (Derived Quantities) மற்றும் அவற்றின் அலகுகள்
அடிப்படை அளவுகளிலிருந்து பெறப்படும் அளவுகள் வழி அளவுகள் ஆகும்.
| வழி அளவு | உற்பத்தி முறை / சூத்திரம் | SI அலகு |
|---|---|---|
| பரப்பு (Area) | நீளம் × அகலம் | மீ2 (m2) |
| பருமன் (Volume) | பரப்பு × உயரம் | மீ3 (m3) |
| அடர்த்தி (Density) | நிறை / பருமன் | கி.கி / மீ3 (kg/m3) |
| வேகம் (Speed) | கடந்த தொலைவு / காலம் | மீ / வி (m/s) |
| விசை (Force) | நிறை × முடுக்கம் | நியூட்டன் (N) |
| அழுத்தம் (Pressure) | விசை / பரப்பு | பாஸ்கல் (Pa) |
6. அளவிடும் கருவிகள் மற்றும் அவற்றின் நுட்பங்கள்
பொருட்களைத் துல்லியமாக அளவிடச் சாதாரண அளவுக்கோல் போதுமானதாக இருப்பதில்லை. அதற்குச் சிறப்பு கருவிகள் தேவை.
* ஒரு பொருளின் விட்டம், துளையின் ஆழம் ஆகியவற்றை 0.1 மி.மீ துல்லியத்துடன் அளக்கலாம்.
* மீச்சிற்றளவு (Least Count) = 0.01 செ.மீ அல்லது 0.1 மி.மீ.
* இதில் முதன்மை அளவுக்கோல் மற்றும் வெர்னியர் அளவுக்கோல் என இரண்டு உள்ளன.
* இது மில்லிமீட்டரில் நூறில் ஒரு பங்கு (0.01 மி.மீ) துல்லியத்துடன் அளக்கும் கருவி.
* மெல்லிய கம்பி, தட்டின் தடிமன் ஆகியவற்றை அளக்கப் பயன்படுகிறது.
* மீச்சிற்றளவு = 0.01 மி.மீ.
* புரிக்கோல் மற்றும் தலைக்கோல் என இரண்டு பகுதிகள் உள்ளன.
7. வெப்பநிலையின் அளவீடுகள் மற்றும் மாற்றும் முறைகள்
வெப்பநிலை என்பது துகள்களின் இயக்க ஆற்றலைக் குறிக்கும். இதன் SI அலகு கெல்வின். ஆனால் நடைமுறையில் செல்சியஸ் மற்றும் பாரன்ஹீட் அலகுகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
- தனிச்சுழி வெப்பநிலை: 0 K அல்லது -273°C. இந்த வெப்பநிலையில் துகள்களின் இயக்கம் நின்றுவிடும்.
- மனித உடலின் சாதாரண வெப்பநிலை: 37°C அல்லது 98.6°F.
- மாற்றும் சூத்திரம்: K = C + 273.15
- செல்சியஸ் ↔ பாரன்ஹீட்: F = (C × 9/5) + 32
8. காலத்தை அளவிடும் கருவிகள்
காலத்தின் அடிப்படை அலகு விநாடி. துல்லியமான காலத்தை அளக்க அணுக்கடிகாரங்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
- குவார்ட்ஸ் கடிகாரம்: குவார்ட்ஸ் படிகத்தின் அதிர்வுகளை அடிப்படையாகக் கொண்டு இயங்குகிறது. சாதாரண கடிகாரங்களை விடத் துல்லியமானது.
- அணுக்கடிகாரம்: அணுவின் உள்ளே ஏற்படும் அதிர்வுகளை அடிப்படையாகக் கொண்டது. இதன் துல்லியம் மிக அதிகம். ஜிபிஎஸ் (GPS) மற்றும் விண்வெளி ஆய்வுகளில் பயன்படுகிறது.
- ஸ்டாப் கிளாக் (Stop Clock): குறுகிய கால இடைவெளிகளை அளக்க விளையாட்டு மற்றும் ஆய்வகங்களில் பயன்படுகிறது.
9. அளவீடுகளில் பிழைகள் (Errors in Measurement)
எந்தவொரு அளவீடும் 100% துல்லியமாக இருக்க முடியாது. சில பிழைகள் ஏற்பட வாய்ப்புள்ளது.
- இடமாறு தோற்றப்பிழை (Parallax Error): கண்ணின் நிலையைச் சரியாக வைக்காமல் அளவிடுவதால் ஏற்படும் பிழை. அளக்க வேண்டிய புள்ளிக்கு நேர் செங்குத்தாகக் கண் இருக்க வேண்டும்.
- சுழிப்பிழை (Zero Error): கருவியின் ஆரம்ப நிலை சரியாக '0' இல் இல்லையெனில் ஏற்படும் பிழை. இது திருகு அளவி மற்றும் வெர்னியர் அளவியில் காணப்படும்.
- முறைசாரா பிழைகள்: கவனக்குறைவு அல்லது சுற்றுச்சூழல் மாற்றங்களால் ஏற்படுபவை.
10. SI அலகுகளை எழுதும் முறைகள் (Rules for writing SI Units)
பன்னாட்டளவில் அலகுகளை எழுதும் போது சில விதிகள் பின்பற்றப்பட வேண்டும்:
- அறிவியல் அறிஞர்களின் பெயரால் அமைந்த அலகுகளை எழுதும் போது முதல் எழுத்து பெரிய எழுத்தாக இருக்கக்கூடாது (எ.கா: newton, pascal).
- அறிவியல் அறிஞர்களின் பெயரால் அமைந்த குறியீடுகளை எழுதும் போது பெரிய எழுத்தில் எழுத வேண்டும் (N, Pa, K).
- பெயரால் அமையாத அலகுகளின் குறியீடுகளைச் சிறிய எழுத்தில் எழுத வேண்டும் (m, kg, s).
- அலகுகளின் முடிவில் முற்றுப்புள்ளி இடக்கூடாது.
- அலகுகளைப் பன்மையில் எழுதக்கூடாது (10 kgs என்பது தவறு, 10 kg என்பது சரி).
11. பாடப்புத்தக மதிப்பீட்டு வினாக்கள் (Book Back Questions)
அ) சரியான விடையைத் தேர்ந்தெடு:
- ஒளிச்செறிவின் அலகு எது? (விடை: கேண்டிலா)
- கீழ்க்கண்டவற்றுள் எது மெட்ரிக் அலகு முறை அல்ல? (விடை: FPS)
- ஒரு வானியல் அலகு என்பது - 1.496 × 1011 m
- துல்லியமான காலத்தை அளவிடப் பயன்படும் கடிகாரம் - அணுக்கடிகாரம்
- பொருளின் அளவின் அலகு - மோல்
ஆ) கோடிட்ட இடங்களை நிரப்புக:
- வெப்பநிலையின் SI அலகு ______. (விடை: கெல்வின்)
- நிறையை அளக்கப் பயன்படும் தராசு ______. (விடை: இயற்பியல் தராசு)
- 1 ஆங்ஸ்ட்ரம் என்பது ______ மீட்டருக்குச் சமம். (விடை: 10-10)
- எடையின் அலகு ______. (விடை: நியூட்டன்)
12. கூற்று மற்றும் காரணம் வினாக்கள்
வினா 1:
கூற்று: ஒரு பொருளின் நிறை பூமி மற்றும் நிலவில் ஒன்றாகவே இருக்கும்.
காரணம்: நிறை என்பது பொருளில் உள்ள பருப்பொருட்களின் அளவாகும், அது ஈர்ப்பு விசையைப் பொறுத்து மாறாது.
விடை: கூற்று மற்றும் காரணம் சரி, விளக்கம் சரியானது.
வினா 2:
கூற்று: மீட்டர் என்பது நீளத்தின் SI அலகு ஆகும்.
காரணம்: பன்னாட்டு அலகு முறை 1960-ல் அங்கீகரிக்கப்பட்டது.
விடை: கூற்று மற்றும் காரணம் இரண்டும் சரி.
13. அடர்த்தி மற்றும் பருமன் குறித்த கூடுதல் தகவல்கள்
அடர்த்தி: ஓரலகு பருமனில் உள்ள நிறை அடர்த்தி எனப்படும். அடர்த்தி = நிறை / பருமன். நீரின் அடர்த்தி 1000 kg/m3. பாதரசத்தின் அடர்த்தி 13600 kg/m3.
திரவங்களின் பருமன்: திரவங்களை லிட்டர் (L) என்ற அலகால் அளவிடுகிறோம். 1 லிட்டர் = 1000 மி.லி. திரவங்களின் பருமனை அளக்கப் பியூரெட், பிப்பெட், அளவிடும் முகவை ஆகியவை பயன்படுகின்றன.
ஒழுங்கற்ற பொருட்களின் பருமன்: ஒழுங்கற்ற வடிவம் கொண்ட கல்லின் பருமனை அளக்க ஆர்க்கிமிடிஸ் தத்துவத்தின் படி நீர் இடப்பெயர்ச்சி முறை பயன்படுத்தப்படுகிறது.
பிரான்ஸ் நாட்டின் பாரிஸ் நகரில் உள்ள சர்வதேச எடைகள் மற்றும் அளவைகள் நிறுவனத்தில் பிளாட்டினம்-இரிடியம் உலோகக்கலவையால் செய்யப்பட்ட உருளையின் நிறையே ஒரு கிலோகிராம் எனக் கொள்ளப்படுகிறது.
1. TNPSC Group 4 சிலபஸ்: View Official Syllabus
2. மாதிரி தேர்வுகள்: Attend Mock Test