இயக்கவியல் மற்றும் பருப்பொருளின் பண்புகள்

இயற்பியலின் மிக முக்கியமான அடிப்படைப் பிரிவுகளில் ஒன்று இயக்கவியல் (Mechanics) ஆகும். இது ஒரு பொருள் அல்லது துகள் மீது விசை செயல்படும்போது அதன் நிலை மாற்றத்தை விளக்குகிறது. அதேபோல், பருப்பொருளின் பண்புகள் (Properties of Matter) என்பது திட, திரவ மற்றும் வாயு நிலைகளில் உள்ள பொருட்களின் தனித்தன்மை வாய்ந்த இயற்பியல் குணங்களை விவரிக்கிறது. போட்டித் தேர்வுகளில் இப்பாடம் மிக முக்கிய பங்கு வகிக்கிறது.

1. இயக்கவியல் (Mechanics)

இயக்கவியல் என்பது நிலைமம் (Rest) மற்றும் இயக்கம் (Motion) ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான தொடர்பை விளக்குகிறது. இதைப் புரிந்துகொள்ள நாம் நியூட்டனின் விதிகளை ஆழமாகப் பார்க்க வேண்டும்.

நியூட்டனின் இயக்க விதிகள்

1. முதல் விதி (நிலைம விதி): ஒரு பொருளின் மீது புற விசை செயல்படாதவரை, அது தனது ஓய்வு நிலையிலோ அல்லது நேர்க்கோட்டில் சீரான இயக்க நிலையிலோ தொடர்ந்து இருக்கும்.
2. இரண்டாம் விதி (விசை விதி): ஒரு பொருளின் மீது செயல்படும் விசையானது, அந்தப் பொருளின் உந்த மாறுபாட்டு வீதத்திற்கு நேர்த்தகவில் இருக்கும். (F = ma)
3. மூன்றாம் விதி (வினை-எதிர்வினை விதி): ஒவ்வொரு வினைக்கும் அதற்குச் சமமான மற்றும் எதிர் திசையில் செயல்படும் வினைகள் உண்டு.

2. வேலை, ஆற்றல் மற்றும் திறன்

இயக்கவியலில் மிக முக்கியமான மூன்று சொற்கள் இவை. ஒரு பொருளின் மீது விசை செயல்பட்டு இடப்பெயர்ச்சி ஏற்பட்டால் அது 'வேலை' (Work) எனப்படும். வேலையைச் செய்யும் திறன் 'ஆற்றல்' (Energy) ஆகும். வேலை நடைபெறும் வீதம் 'திறன்' (Power) எனப்படும்.

• வேலை (W): F × d (விசை × இடப்பெயர்ச்சி)
• இயக்க ஆற்றல் (KE): ½ mv²
• நிலை ஆற்றல் (PE): mgh

3. பருப்பொருளின் பண்புகள் (Properties of Matter)

பருப்பொருள் என்பது நிறை கொண்ட, இடத்தை அடைத்துக் கொள்ளும் ஒன்று. இதன் பண்புகளை நாம் மூன்று நிலைகளில் பிரிக்கலாம்.

அ) மீட்சித்தன்மை (Elasticity)

ஒரு பொருளின் மீது விசை செயல்படும்போது அதன் வடிவம் மாறி, விசை நீக்கப்பட்டவுடன் மீண்டும் பழைய நிலைக்கு வரும் பண்பு மீட்சித்தன்மை எனப்படும். இதற்கு ஹூக் விதி (Hooke’s Law) அடிப்படையாகும். தகைவு (Stress) மற்றும் திரிபு (Strain) ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான விகிதமே யங் குணகம் (Young's Modulus) ஆகும்.

ஆ) பாகுநிலை (Viscosity)

திரவங்களின் ஓட்டத்தை எதிர்க்கும் திரவத்தின் உள் விசை 'பாகுநிலை' எனப்படும். வெப்பநிலை அதிகரிக்கும்போது திரவங்களின் பாகுநிலை குறையும், ஆனால் வாயுக்களுக்கு அதிகரிக்கும்.

இ) பரப்பு இழுவிசை (Surface Tension)

திரவங்களின் மேற்பரப்பு ஒரு இழுவிசைக்கு உட்பட்டு, குறைந்த பரப்பளவை அடைய முயற்சிக்கும் பண்பு இது. மழைத்துளி கோள வடிவில் இருப்பதற்கும், தாவரங்களில் நீர் மேலேறுவதற்கும் இதுவே காரணம்.

4. ஆர்க்கிமிடிஸ் தத்துவம் மற்றும் மிதத்தல்

ஒரு பொருள் திரவத்தில் மூழ்கும்போது, அது வெளியேற்றும் திரவத்தின் எடைக்குச் சமமான மேல்நோக்கிய உந்துவிசையை உணரும். இதுவே ஆர்க்கிமிடிஸ் தத்துவம். கப்பல்கள் கடலில் மிதப்பதற்கும், நீர்மூழ்கிக் கப்பல்கள் இயங்குவதற்கும் இதுவே அடிப்படை.

5. அழுத்தத்தின் முக்கியத்துவம்

அழுத்தம் (Pressure) = விசை / பரப்பு. இதன் அலகு பாஸ்கல் (Pascal). திரவங்களில் அழுத்தம் ஆழத்தைப் பொறுத்து மாறுபடும். பாஸ்கல் விதிப்படி, மூடப்பட்ட திரவத்தின் மீது கொடுக்கப்படும் அழுத்தம் அனைத்து திசைகளிலும் சமமாகப் பரவும். இதுவே ஹைட்ராலிக் பிரேக் (Hydraulic Brake) மற்றும் ஜாக் (Jack) ஆகியவற்றின் தத்துவம்.

6. பருப்பொருளின் நிலைகள் மற்றும் மாற்றம்

திட, திரவ மற்றும் வாயு நிலைகளுக்கு இடையே நிகழும் மாற்றங்கள் வெப்ப இயக்கவியலோடு தொடர்புடையவை. உருகுதல், ஆவியாதல், பதங்கமாதல் (Sublimation) போன்றவை இதில் அடங்கும். பதங்கமாதலுக்கு சிறந்த உதாரணம் கற்பூரம் மற்றும் உலர் பனிக்கட்டி (Dry Ice) ஆகும்.

7. மையநோக்கு மற்றும் மையவிலக்கு விசை

வட்டப்பாதையில் இயங்கும் பொருளுக்கு மையத்தை நோக்கி செயல்படும் விசை 'மையநோக்கு விசை'. இதற்கு எதிர் திசையில் செயல்படுவது 'மையவிலக்கு விசை'. துணி துவைக்கும் இயந்திரம் (Washing Machine) மற்றும் தயிரிலிருந்து வெண்ணெய் எடுக்கும் கருவி ஆகியவை மையவிலக்கு விசை அடிப்படையில் இயங்குகின்றன.

8. உராய்வு (Friction)

இரு பரப்புகளுக்கு இடையே ஏற்படும் சார்பு இயக்கத்தை எதிர்க்கும் விசை உராய்வு. இது தேவையற்றது மட்டுமல்ல, சில இடங்களில் அவசியமானது (எ.கா: நடப்பதற்கு உராய்வு அவசியம்). உராய்வைக் குறைக்க உயவுப்பொருட்கள் (Lubricants) பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

9. தொகுப்பு மற்றும் விரைவு பார்வை

இயக்கவியலில் விசை, நிறை, முடுக்கம் ஆகியவற்றைத் தொடர்புபடுத்தி கணக்குகளை அணுக வேண்டும். பருப்பொருளின் பண்புகளில் பாகுநிலை மற்றும் பரப்பு இழுவிசை தொடர்பான அன்றாட நிகழ்வுகளைத் தெரிந்து வைத்திருப்பது தேர்வில் அதிக மதிப்பெண் பெற உதவும்.

இறுதியாக, இப்பாடத்தில் உள்ள சூத்திரங்களை ஒரு காகிதத்தில் எழுதி அடிக்கடி பயிற்சி செய்வது, தேர்வில் கேட்கப்படும் கணக்குகளை எளிதாகத் தீர்க்க உதவும். குறிப்பாக, SI அலகுகளில் கவனமாக இருக்க வேண்டும்.