இயக்கம் மற்றும் விசை (Motion and Force)
இயற்பியலின் அடிப்படைத் தூண்களாக இயக்கம் மற்றும் விசை விளங்குகின்றன. பிரபஞ்சத்தில் உள்ள அனைத்தும் ஏதோ ஒரு நிலையில் இயங்கிக்கொண்டே இருக்கின்றன. ஒரு பொருளின் நிலை மாற்றம், அதன் மீது செயல்படும் விசைகள் மற்றும் அதன் விளைவுகளைப் புரிந்துகொள்வது போட்டித் தேர்வுகளில் மிக முக்கியமான பகுதியாகும்.
1. இயக்கம் (Motion) - ஓர் அறிமுகம்
ஒரு பொருள் காலத்தைப் பொறுத்து தனது இடத்தை மாற்றிக்கொண்டால், அது இயக்கத்தில் உள்ளது என்று கூறுகிறோம். இயக்கம் என்பது சார்புநிலை கொண்டது. அதாவது, ஒருவருக்கு இயக்கமாகத் தெரிவது மற்றொருவருக்கு ஓய்வாகத் தெரியலாம்.
இயக்கத்தின் வகைகள்
- நேர்க்கோட்டு இயக்கம்: ஒரு பொருள் நேர்க்கோட்டில் பயணித்தல் (எ.கா: ஓடும் தடகள வீரர்).
- வட்ட இயக்கம்: ஒரு மையப்புள்ளியைச் சுற்றி வட்டப்பாதையில் செல்லுதல் (எ.கா: கடிகார முள்).
- சுழற்சி இயக்கம்: ஒரு அச்சை மையமாகக் கொண்டு சுழலுதல் (எ.கா: பம்பரம்).
- அலைவு இயக்கம்: ஒரு புள்ளியை மையமாகக் கொண்டு முன்னும் பின்னும் அலைதல் (எ.கா: ஊஞ்சல்).
2. தொலைவு மற்றும் இடப்பெயர்ச்சி
இந்த இரண்டிற்கும் உள்ள வேறுபாட்டைப் புரிந்துகொள்வது மிக அவசியம். தொலைவு என்பது ஒரு பொருள் பயணித்த மொத்தப் பாதையின் நீளம். இது ஒரு ஸ்கேலார் அளவு. இடப்பெயர்ச்சி என்பது ஒரு பொருளின் தொடக்க நிலைக்கும் இறுதி நிலைக்கும் இடையே உள்ள மிகக்குறைந்த நேர்க்கோட்டுத் தொலைவு. இது ஒரு வெக்டார் அளவு.
| அம்சம் | தொலைவு (Distance) | இடப்பெயர்ச்சி (Displacement) |
|---|---|---|
| வரையறை | பயணித்த மொத்தப் பாதை | குறைந்தபட்ச நேர்க்கோட்டுத் தொலைவு |
| அளவு | ஸ்கேலார் | வெக்டார் |
| மதிப்பு | எப்போதும் நேர்மறை | நேர்மறை, எதிர்மறை அல்லது பூஜ்ஜியம் |
3. வேகம் மற்றும் திசைவேகம்
வேகம் என்பது ஒரு குறிப்பிட்ட காலத்தில் கடக்கும் தொலைவு. திசைவேகம் என்பது ஒரு குறிப்பிட்ட திசையில் ஏற்படும் இடப்பெயர்ச்சி வீதம் ஆகும்.
சூத்திரம்:
- வேகம் = தொலைவு / காலம்
- திசைவேகம் = இடப்பெயர்ச்சி / காலம்
திசைவேகத்தின் அலகு மீட்டர்/வினாடி (m/s) ஆகும்.
4. முடுக்கம் (Acceleration)
காலத்தைப் பொறுத்து திசைவேகத்தில் ஏற்படும் மாற்றமே முடுக்கம் எனப்படும். திசைவேகம் அதிகரித்தால் அது நேர்மறை முடுக்கம், குறைந்தால் அது எதிர்மறை முடுக்கம் அல்லது 'மந்தம்' (Retardation) எனப்படும்.
முடுக்கம் = (இறுதித் திசைவேகம் - தொடக்கத் திசைவேகம்) / காலம்
இதன் அலகு m/s2 ஆகும்.
5. நியூட்டனின் இயக்க விதிகள்
இயக்கவியலின் தந்தை என அழைக்கப்படும் சர் ஐசக் நியூட்டன் மூன்று விதிகளை முன்வைத்தார். இவை விசையின் செயல்பாட்டை விளக்குகின்றன.
முதல் விதி (நிலைம விதி)
புற விசை ஒன்று செயல்படாதவரை, ஓய்வில் இருக்கும் பொருள் ஓய்விலேயே இருக்கும், இயக்கத்தில் இருக்கும் பொருள் தொடர்ந்து சீரான இயக்கத்தில் இருக்கும்.
இரண்டாம் விதி (விசையின் விதி)
விசை என்பது உந்த மாறுபாட்டு வீதத்திற்குச் சமம். இதுவே F = ma என்ற உலகப்புகழ் பெற்ற சமன்பாட்டைத் தருகிறது.
F = m × a (விசை = நிறை × முடுக்கம்)
மூன்றாம் விதி
ஒவ்வொரு வினைக்கும் அதற்குச் சமமான எதிர்வினை உண்டு. இவை எப்போதும் வெவ்வேறு பொருட்களின் மீது செயல்படும்.
6. விசை (Force)
விசை என்பது ஒரு பொருளின் நிலையை மாற்றும் அல்லது மாற்ற முயற்சிக்கும் தள்ளுதல் அல்லது இழுத்தல் ஆகும். விசையின் SI அலகு 'நியூட்டன்' (N) ஆகும்.
விசையின் வகைகள்
- தொடர் விசை: தொடுதல் மூலம் செயல்படுவது (எ.கா: உராய்வு விசை, தசை விசை).
- புல விசை: தொடாமலேயே செயல்படுவது (எ.கா: ஈர்ப்பு விசை, காந்த விசை, மின்னியல் விசை).
7. உராய்வு விசை (Friction)
இரண்டு பரப்புகளுக்கு இடையே நடக்கும் சார்பு இயக்கத்தைத் தடுக்கும் விசை உராய்வு விசை எனப்படும். இது இயக்கத்திற்கு எதிர் திசையில் செயல்படும்.
- நிலை உராய்வு: பொருள் நகரத் தொடங்கும் முன் இருக்கும் விசை.
- இயக்க உராய்வு: பொருள் இயங்கும்போது இருக்கும் விசை.
- உருளும் உராய்வு: உருளைகள் பயன்படுத்தும்போது உராய்வு குறையும்.
8. நேர்க்கோட்டு உந்தம் (Linear Momentum)
ஒரு பொருளின் நிறை மற்றும் அதன் திசைவேகம் ஆகியவற்றின் பெருக்கற்பலன் உந்தம் எனப்படும். p = mv.
உந்த மாறாக் கோட்பாடு: புற விசை செயல்படாதவரை, ஒரு அமைப்பின் மொத்த உந்தம் மாறாமல் இருக்கும்.
9. புவி ஈர்ப்பு மற்றும் எடை
எடை என்பது ஒரு பொருளின் மீது செயல்படும் ஈர்ப்பு விசை ஆகும். w = mg. நிறை (mass) என்பது ஒரு பொருளில் உள்ள பருப்பொருளின் அளவு, அது மாறாது. ஆனால் எடை (weight) இடத்திற்கு இடம் மாறும்.
- விசை (F) = ma
- உந்தம் (p) = mv
- முடுக்கம் (a) = v - u / t
- எடை (W) = mg (இங்கு g = 9.8 m/s2)
10. சுருக்கமான நினைவூட்டல் அட்டவணை
| கருத்து | அலகு |
|---|---|
| தொலைவு | மீட்டர் (m) |
| வேகம் | m/s |
| முடுக்கம் | m/s2 |
| விசை | நியூட்டன் (N) |
| உந்தம் | kg m/s |
இந்த பாடத்தில் கொடுக்கப்பட்டுள்ள விதிகள் மற்றும் சூத்திரங்களை மீண்டும் மீண்டும் எழுதிப் பார்ப்பதன் மூலம் இயக்கம் மற்றும் விசை சார்ந்த எந்தக் கேள்விக்கும் உங்களால் எளிதில் பதிலளிக்க முடியும். குறிப்பாக நியூட்டனின் மூன்று விதிகளை நிஜ வாழ்க்கை உதாரணங்களோடு ஒப்பிட்டுப் படிப்பது தேர்வில் அதிக மதிப்பெண்களைப் பெற்றுத்தரும்.