விசை, இயக்கம் மற்றும் ஆற்றல்
பொருட்களின் இயக்கத்தையும் (Motion), அதற்குக் காரணமான விசையையும் (Force), அவற்றோடு தொடர்புடைய ஆற்றலையும் (Energy) விளக்கும் இயற்பியல் பிரிவு இது. இப்பகுதி இயக்கவியல் (Mechanics) எனப்படும்.
விசை (Force)
ஒரு பொருளின் இயக்க நிலையையோ வடிவத்தையோ மாற்றும் தள்ளுதல் அல்லது இழுத்தல் விசை எனப்படும். விசை = நிறை × முடுக்கம் (F = ma). SI அலகு — நியூட்டன் (Newton, N).
நியூட்டனின் இயக்க விதிகள் (Newton's Laws of Motion)
- முதல் விதி (நிலைமத்தன்மை விதி / Law of Inertia): வெளி விசை செயல்படாதவரை, ஓய்வில் உள்ள பொருள் ஓய்விலும், இயக்கத்தில் உள்ள பொருள் சீரான இயக்கத்திலும் இருக்கும்.
- இரண்டாம் விதி: உந்த மாற்ற வீதம் (Rate of change of momentum) செலுத்தப்படும் விசைக்கு நேர்விகிதம் ஆகும் (F = ma).
- மூன்றாம் விதி: ஒவ்வொரு வினைக்கும் (Action) சமமான, எதிர்த்திசை எதிர்வினை (Reaction) உண்டு.
அடிப்படை அளவுகள் (Key Quantities)
| அளவு | சூத்திரம் | SI அலகு |
|---|---|---|
| உந்தம் (Momentum) | p = m × v | kg·m/s |
| வேலை (Work) | W = F × d | ஜூல் (Joule, J) |
| திறன் (Power) | P = W / t | வாட் (Watt, W) |
ஆற்றல் (Energy)
வேலை செய்யும் திறன் ஆற்றல் எனப்படும். முக்கிய வகைகள்:
- இயக்க ஆற்றல் (Kinetic Energy): KE = ½mv² — இயக்கத்தில் உள்ள பொருளின் ஆற்றல்.
- நிலை ஆற்றல் (Potential Energy): PE = mgh — நிலை அல்லது உயரத்தால் கிடைக்கும் ஆற்றல்.
ஆற்றல் மாறா விதி (Law of Conservation of Energy): ஆற்றலை உருவாக்கவோ அழிக்கவோ முடியாது; ஒரு வடிவத்திலிருந்து மற்றொரு வடிவத்திற்கு மாற்ற மட்டுமே முடியும்.
அன்றாடப் பயன்பாடுகள் (Applications)
- பாதுகாப்பு வார் (Seat belt) — முதல் விதி (நிலைமத்தன்மை).
- ராக்கெட் ஏவுதல் (Rocket propulsion) — மூன்றாம் விதி.
- நீச்சல், படகு செலுத்துதல் — மூன்றாம் விதி.
தேர்வுக் குறிப்புகள் (Exam Points)
- விசையின் SI அலகு — நியூட்டன் (N); 1 N = 1 kg·m/s².
- வேலை/ஆற்றலின் அலகு — ஜூல் (J); திறனின் அலகு — வாட் (W).
- உந்தம் ஓர் அழியா அளவு — உந்த அழியா விதி (Conservation of Momentum).
- "Principia Mathematica" (1687) நூலில் இயக்க விதிகளை வெளியிட்டவர் — சர் ஐசக் நியூட்டன் (Isaac Newton).