அழுத்தம் மற்றும் உராய்வு (Pressure and Friction)

இயற்பியலில் அழுத்தம் மற்றும் உராய்வு ஆகிய இரண்டு கருத்துக்களும் நமது அன்றாட வாழ்வில் மிக முக்கியமான பங்கினை வகிக்கின்றன. ஒரு பொருளின் மீது செயல்படும் விசைக்கும், அந்த விசை செயல்படும் பரப்பிற்கும் உள்ள தொடர்பே அழுத்தம் எனப்படும். அதேபோல, இரண்டு பரப்புகளுக்கு இடையே ஏற்படும் இயக்கத்தைத் தடுக்கும் விசையே உராய்வு ஆகும். இந்த இரண்டு பாடங்களையும் விரிவாகப் பார்ப்போம்.

1. அழுத்தம் (Pressure)

அழுத்தம் என்பது ஓரலகு பரப்பின் மீது செங்குத்தாகச் செயல்படும் விசை என வரையறுக்கப்படுகிறது. கணித ரீதியாக, அழுத்தம் (P) = விசை (F) / பரப்பு (A) என்று குறிக்கப்படுகிறது. இதன் அலகு பாஸ்கல் (Pa) அல்லது நியூட்டன்/மீட்டர்² (N/m²) ஆகும்.

அழுத்தத்தின் முக்கிய பண்புகள்

• பரப்பு குறையும்போது அழுத்தம் அதிகரிக்கும்.
• விசை அதிகரிக்கும்போது அழுத்தம் அதிகரிக்கும்.
• திரவங்கள் மற்றும் வாயுக்கள் அனைத்து திசைகளிலும் அழுத்தத்தைச் செலுத்துகின்றன.
• உயரம் அதிகரிக்க அதிகரிக்க வளிமண்டல அழுத்தம் குறைகிறது.

2. திரவங்களின் அழுத்தம் (Liquid Pressure)

ஒரு கொள்கலனில் உள்ள திரவம், அதன் சுவர்கள் மற்றும் அடிப்பகுதியின் மீது அழுத்தத்தைச் செலுத்துகிறது. திரவ அழுத்தம் திரவத்தின் அடர்த்தி மற்றும் ஆழத்தைப் பொறுத்தது. ஆழம் அதிகரிக்க அதிகரிக்க திரவ அழுத்தம் அதிகரிக்கிறது.

பாஸ்கல் விதி (Pascal's Law)

மூடப்பட்ட திரவத்தின் மீது ஒரு புள்ளியில் கொடுக்கப்படும் அழுத்தம், திரவத்தின் அனைத்துப் பகுதிகளுக்கும் சமமாகப் பரவுகிறது. இதுவே பாஸ்கல் விதியாகும். இதன் அடிப்படையில் ஹைட்ராலிக் பிரஸ், தானியங்கி வாகனங்களின் பிரேக் அமைப்புகள் செயல்படுகின்றன.

3. வளிமண்டல அழுத்தம்

பூமியைச் சுற்றியுள்ள காற்று அடுக்குகள் பூமியின் மேற்பரப்பின் மீது செலுத்தும் அழுத்தமே வளிமண்டல அழுத்தம் ஆகும். இதைக் கண்டறிய பாரோமீட்டர் (Barometer) பயன்படுகிறது. கடல் மட்டத்தில் வளிமண்டல அழுத்தம் சுமார் 101,325 Pa ஆகும்.

4. உராய்வு (Friction)

இரண்டு பரப்புகள் ஒன்றுடன் ஒன்று தொடும்போது, அவற்றின் இயக்கத்தை எதிர்க்கும் விசை உராய்வு விசை ஆகும். இது எப்போதும் இயக்கத்திற்கு எதிர் திசையில் செயல்படும்.

உராய்வின் வகைகள்

1. நிலை உராய்வு (Static Friction): ஒரு பொருள் நகர்வதற்கு முன்பாக உள்ள உராய்வு.
2. இயங்கு உராய்வு (Kinetic Friction): பொருள் நகரும்போது ஏற்படும் உராய்வு. இதில் நழுவு உராய்வு மற்றும் உருள் உராய்வு என இருவகை உண்டு.
3. உருள் உராய்வு (Rolling Friction): சக்கரங்கள் உருளும்போது ஏற்படும் உராய்வு. இது மற்ற உராய்வுகளை விட மிகக் குறைவு.

5. உராய்வின் நன்மைகள் மற்றும் தீமைகள்

உராய்வு ஒரு அவசியமான தீமை என்று அழைக்கப்படுகிறது. ஏன் தெரியுமா?

• நன்மைகள்: நாம் நடப்பதற்கும், வாகனங்கள் சாலையில் செல்வதற்கும், தீப்பெட்டி எரிவதற்கும் உராய்வு தேவை.
• தீமைகள்: இயந்திரங்களின் பாகங்கள் தேய்மானம் அடைவதற்கும், தேவையற்ற வெப்பம் உருவாவதற்கும் உராய்வு காரணமாகிறது.

6. அழுத்தம் மற்றும் உராய்வு - கணக்கீடுகள்

ஒரு பொருளின் எடை 500 N, அது 2 m² பரப்பளவில் வைக்கப்பட்டால் அழுத்தம் எவ்வளவு?
தீர்வு: P = F / A = 500 / 2 = 250 Pa.

7. அன்றாட வாழ்வில் அழுத்தம்

கத்தி கூர்மையாக இருந்தால் காய்கறிகளை எளிதாக வெட்ட முடியும். ஏனெனில், கத்தியின் முனை பரப்பு குறைவாக இருப்பதால், கொடுக்கப்படும் விசை அதிக அழுத்தத்தை உருவாக்கி வெட்டுவதை எளிதாக்குகிறது. அதேபோல், ஒட்டகத்தின் அகன்ற பாதங்கள் மணலில் அழுத்தம் குறைந்து அது எளிதாக நடக்க உதவுகிறது.

8. உராய்வை அதிகரிக்கும் முறைகள்

சில நேரங்களில் உராய்வு தேவைப்படுகிறது. உதாரணமாக, வாகனங்களின் டயர்களில் பள்ளங்கள் (Treads) இருப்பது உராய்வை அதிகரித்து வழுக்காமல் இருக்க உதவுகிறது. காலணிகளின் அடிப்பகுதியில் உள்ள பள்ளங்களும் இதற்காகவே வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன.

9. திரவ இயக்கவியல் மற்றும் உராய்வு (Viscosity)

திரவங்களின் அடுக்குகளுக்கு இடையே செயல்படும் உராய்வு விசை பாகுநிலை (Viscosity) எனப்படும். தேன் நீரை விட அதிக பாகுத்தன்மை கொண்டது. இது திரவத்தின் ஓட்டத்திற்கு எதிர்ப்பு தெரிவிக்கிறது.

10. தேர்வுக்கான முக்கியக் குறிப்புகள்

இந்த பாடத்தில் அழுத்தத்தின் அடிப்படை சூத்திரங்கள், பாஸ்கல் விதி, உராய்வின் வகைகள் மற்றும் அவற்றின் பயன்களை நன்கு புரிந்துகொண்டால், போட்டித் தேர்வுகளில் கேட்கப்படும் எந்த வினாவிற்கும் எளிதாக விடையளிக்க முடியும். அடிப்படைக் கோட்பாடுகளைத் தெளிவாக வைத்திருப்பது மிக அவசியம்.