பொருண்மை

பொருண்மை அல்லது திணிவு (தமிழக வழக்கு: நிறை, Mass) என்பது, இயற்பியலில் உள்ள அடிப்படைக் கருத்துருக்களில் ஒன்று. இது ஒரு பண்டத்தில் எவ்வளவு பொருள் அளவு இருக்கிறது என்பதைக் குறிக்கிறது. இது, மரபார்ந்த விசையியலுக்கும் அதனுடன் தொடர்புள்ள பிற துறைகளுக்கும் ஓர் அடிப்படைக் கருத்துருவாக விளங்கியது. சார்பு இயங்கியலில் பொருண்மைக்குப் பல வரையறைகள் உள்ளன. சார்புக் கோட்பாட்டில், பொருண்மை பற்றிய செவ்வியற்கால எண்ணக்கருவுக்கு நெருக்கமான மாறாப்பொருண்மை என்பது நோக்கர்களைப் பொறுத்து மாற்றம் அடைவதில்லை.

அன்றாடப் பொதுப் பயன்பாட்டில், திணிவு, எடை (weight) ஆகிய இரண்டுக்கும் இடையில் வேறுபாடு காட்டப்படுவது இல்லை. ஆனால், இயற்பியல், பொறியியல் ஆகிய துறைகளில், எடை என்பது ஒரு பொருள் ஆட்படும் புவியீர்ப்பு விசையின் அளவைக் குறிக்கும். பொதுவான நிலைமைகளில் ஒரு பொருளின் எடை அதன் திணிவுக்கு நேர்விகிதத்தில் இருக்கும். இதனால், இந்நிலைமைகளில் இரண்டுக்கும் ஒரே சொல்லைப் பயன்படுத்துவதில் சிக்கல்கள் எழுவதில்லை. இருப்பினும், புவியில் இடத்துக்கிடம் ஈர்ப்பு விசையில் சிறிதளவு வேறுபாடுகள் காணப்படுவதனால், துல்லியமான அளவீடுகள் தொடர்பாகவும், விண்வெளி, வேறு கோள்கள் போன்ற வான்பொருளின் மேற்பரப்புசார் இடங்களிலும், திணிவுக்கும் எடைக்கும் உள்ள வேறுபாடு முதன்மை பெறுகின்றது.

நியூட்டனியல் இயற்பியலில், பொருண்மை ஒருளில் உள்ள பொருண்மத்தின் அளவாகப் பொதுமைப்படுத்தப்படுகிறது. என்றாலும், பொருளின் மிக உயர்ந்த வேகங்களில், சிறப்புச் சார்புக் கோட்பாடு பொருளின் இயக்க ஆற்றல் பொருண்மையின் கணிசமான கூடுதல் வாயிலாக அமைவதாக்க் கூறுகிறது. எனவே, நிலையாகவுள்ள பொருளின் பொருண்மை அதற்குச் சமனான ஆற்றல் அளவைப் பெற்றுள்ளது. மேலும் ஆற்றலின் அனைத்து வடிவங்களும் முடுக்கத்தை எதிர்க்கின்றன; எனவே ஈர்ப்பு விசையைப் பெற்றுள்ளன. நிகழ்கால இயற்பியலில், வரையறுக்கவியலாமையால், பொருண்மம் ஓர் அடிப்படை கருத்துப்படிமமாக்க் கொள்ளப்படுவதில்லை.

பொருண்மையை அளக்க பல தெளிவான நிகழ்வுகளைப் பயன்படுத்தலாம். சில கோட்பாட்டாளர்கள் இவை ஒன்றையொன்று சாரதனவாகவும் கருதுகின்றனர். நடப்பு செய்முறைகள், பின்வரும் எந்தமுறையில் பொருண்மையை அளந்தாலும் முடிவுகள் மாறுவதில்லையென நிறுவியுள்ளன:

 உறழ்வுப் பொருண்மை (Inertial mass) என்பது ஒரு விசையால் பொருளில் உருவாகும் முடுக்கத்துக்கு பொருள் ஆற்றும் உறழ்வை அதாவது தடுதிறத்தை அளக்கிறது (இது F = ma எனும் உறவால் குறிக்கப்படுகிறது).
 முனைவுறு ஈர்ப்புப் பொருண்மை பொருளால் உருவாகும் ஈர்ப்பு விசையை அளக்கிறது.
 செயற்பாட்டு ஈர்ப்புப் பொருண்மை குறிப்பிட்ட ஈர்ப்புப் புலம் ஒரு பொருளின் மேல் விளைவிக்கும் ஈர்ப்பு விசையை அளக்கிறது.

ஒரு பொருளின் பொருண்மை அதன்மீது விசை செயல்படும்போது ஏற்படும் முடுக்கத்தைத் தீர்மானிக்கிறது. உறழ்வும் உறழ்வுப் பொருண்மையும் புறப்பொறுலின் அதே இயல்புகளை முறையே பண்பியல், அள்வியல் மட்டங்களில் விவரிக்கின்றன. சுருங்க, பொருண்மை உறழ்வை அளவியலாக விவர்இக்கிறது எனலாம்.  நியூட்டனின் இரண்டாம் இயக்க விதிப்படி, நிலையான m பொருண்மை வாய்ந்த ஒரு பொருள் ஓர் F எனும் ஒற்றை விசைக்கு ஆட்படும்போது அதன் முடுக்கம் a   F/m ஆல் தரப்படும்.ஒரு பொருளின் பொருண்மை ஈர்ப்புப் புலத்தை உருவாக்கும் அல்லது அதனால் விளைவுக்குள்ளாகும் அளவையும் கூடத் தீர்மானிக்கிறது.  mA பொருண்மையுள்ள முதல் பொருளில் இருந்து, mB பொருண்மையுள்ள இரண்டாம் பொருள்  r (பொருண்மை மையத்தில் இருந்து பொருண்மை மையத்துக்கு இடையிலான) தொலைவில் வைக்கப்பட்டால்  இவற்றில் ஒவ்வொரு பொருளும்
 Fg = GmAmB/r2}} 
ஈர்ப்பு விசைக்கு ஆட்படும். இங்கு, 
G = }} ஆகும். இது "பொது ஈர்ப்பு மாறிலி" எனப்படுகிறது. இது சில வேளைகளில் ஈர்ப்புப் பொருண்மை எனப்படுகிறது. 17 ஆம் நூற்றாண்டில் இருந்து தொடர்ந்து திரும்பத் திரும்பச் செய்யப்பட்ட செய்முறைகள் உறழ்வுப் பொருண்மையும் ஈர்ப்புப் பொருண்மையும் முற்றொருமித்தன என்பதை நிறுவியுள்ளன; 1915 ஆம் ஆண்டில் இருந்து இந்த நோக்கீடு பொதுச் சார்புக் கோட்பாட்டின் சமன்மை நெறிமுறையில் அடிக்கோளாக ஏற்கப்பட்டுள்ளது.

பொருண்மை அலகுகள் 

அனைத்துலக முறை அலகுகள் (SI) இல் பொருண்மை அலகு கிலோகிராம் (கிகி - kg) ஆகும். ஒரு கிலோகிராம் என்பது 1000 கிராம் (g) ஆகும், கிலோகிராம் 1795 இல் முதன்முதலாக நீரின் ஒரு பருடெசிமீட்டர் (மீ3) பருமன் வாய்ந்த பனிக்கட்டி ஒன்றின் உருகுநிலையில் அமையும் பொருண்மையாக வரையறுக்கப்பட்டது. பிறகு, 1889 இல் கிலோகிராம் பன்னாட்டு முன்வகைமைக் கிலோகிராமின் பொருண்மையாக மீள்வரையறை செய்யப்பட்டது. இந்த வரையறை மீட்டரையோ, நீரின் இயல்புகளையோ சாராத ஒன்றாகும். 2013 ஆம் ஆண்டளவில், பிளாங்கு மாறிலியால் (:en:Planck constant) வரையறுக்கும் முன்மொழிவு உட்பட கிலோகிராமை மீள வரையறுப்பதற்கான பல முன்மொழிவுகள் உள்ளன.
இது தவிர, பொருண்மைக்கு பன்னாட்டுச் செந்தர முறை ஏற்கும் வேறு அலகுகளும் உண்டு.

 கிராம் (g) என்பது 0.001 கிலோகிராமுக்குச் சமமாகும்.
  டன் (t)  அல்லது தொன்(அல்லது "பதின்மத் தொன்")  1000 கிகி (kg) பொருண்மைக்குச் சமமாகும்.
 இலத்திரன்வோல்ட் (eV) என்பது ஆற்றலின் அலகாகும். ஆனால், பொருண்மை-ஆற்றல் சமனால் இதை பொருண்மை அலகாக மாற்றலாம். இந்நிலையில், பொருண்மையின் அலகு, eV/c2 என்பதன் அலகாகும் (இங்கு, c என்பது ஒளியின் வேகம்). இலத்திரன்வோல்ட்டும் அதன் பெருக்கலாகிய MeV (megaelectronvolt) போன்ற அலகும் வழக்கமாக துகள் இயற்பியல் துறையில் பயன்படுகின்றன.
அணுப்பொருண்மை அலகு (u) என்பது கரிமம்-12 தனிம அணுவின் பொருண்மையில் 1/12 பங்காகும். இதன் மதிப்பு தோராயமாக  ஆகும். அணு, மூலக்கூறுகளின் பொருண்மைகளைக் குறிக்க, அணுப்பொருண்மை அலகு மிகவும் ஏற்றதாகும்.

பன்னாட்டுச் செந்தர (SI) அலகு முறைக்கு வெளியே, தேவையைப் பொறுத்துப் பின்வரும் பலவகையான அலகுகள் பயன்படுகின்றன.
 
  சுளகு (slug) (sl)  என்பது பொருண்மையின் பேரரசு (இம்பீரியல்) முறை மதிப்பாகும். இதன் மதிப்பு ஏறத்தாழ, 14.6 கிகி (kg) ஆகும்.
  பவுண்டு (lb) அல்லது இறாத்தல் என்பது பொருண்மை, விசை ஆகிய இரண்டின் அலகாக ஐக்கிய அமெரிக்காவில் பயன்படுகிறது. இது, ஏறத்தாழ, 0.45 கிகி (kg)  அல்லது 4.5 நியூட்டன் (N) மதிப்புக்குச் சமமாகும். அறிவியல் பயன்பாடுகளில் பவுண்டு விசையையும் பவுண்டு பொருன்மையையும் தெளிவாகப் பிரித்துப் பார்க்கவேண்டும். மாறாக, பசெ (SI) அலகுகள் வழக்கமாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
 (mP) எனும் பிளாங்கு பொருண்மை புள்ளித் துகள்களின் பெருமப் பொருண்மை ஆகும். இது ஏறத்தாழ, ( ) ஆகும். இது துகள் இயற்பியலில் பயன்படுகிறது.
 சூரியப் பொருண்மை சூரியனின் பொருண்மையாக வரையறுக்கப்படுகிறது. இது வானியலில் விண்மீன்கள், பால்வெளிகள் ஆகியவற்றின் பேரளவுப் பொருண்மைகளைக் குறிக்கப் பயன்படுகிறது. இதன் மதிப்பு, ≈ ஆகும்.
மிகச் சிறிய அணுத்துகளின் பொருண்மை காம்ப்டன் அலைநீளத்தின் தலைக்கீழ் மதிப்பால் இனங்காணப்படுகிறது. இங்கு, 1 cm−1 ≈  ஆகும்.
கருந்துளை அல்லது மிகப் பெரிய விண்மீனின் பொருண்மை அதன் சுவார்சுசைல்டு ஆரத்தால் குறிப்பிடப்படுகிறது. இங்கு, 1 cm ≈  ஆகும்.

சார்புக் கோட்பாட்டு அடிப்படையில் பொருண்மைக்கும் ஆற்றலுக்கும் இடையே உள்ள  தொடர்பு காரணமாக ஆற்றலுக்கான அலகு எதையும் பொருண்மைக்கான அலகாகவும் பயன்படுத்த முடியும். எடுத்துக்காட்டாக, eV ஆற்றல் அலகை பொருண்மைக்கான அலகாகவும் பயன்படுத்துவது உண்டு. இது ஏறத்தாழ 1.783 × 10−36 கிலோகிராமிற்குச் சமமாகும்.

பொருண்மை வரையறைகள் 

இயற்பியலில், கருத்தியலாக, ஏழு வேறுபட்ட பொருண்மையின் கூறுபாடுகளால்  தெளிவாகப் பிரித்து  அதை இயற்பியல் குறிமானங்களால் சுட்டலாம்: இந்த வகை ஏழு மதிப்புகளும் விகித சமத்திலோ அல்லது சமமாகவோ அமைவதாக ஒவ்வொரு செய்முறையும் நிறுவியுள்ளது. இந்த விகித சமம் பொருண்மை குறித்த நுண்ணிலைக் கருத்துப்படிமத்துக்கு இட்டுச் செல்கிறது.  எனவே பொருண்மையை அளக்க அல்லது நடைமுறையில் வரையறுக்க பின்வரும் பல வழிமுறைகள் உள்ளன:

 உறழ்வுப் பொருண்மை என்பது ஒரு பொருளின் மீது விசை செலுத்தப்படும்போது உருவாகும் முடுக்கத்துக்கு அப்பொருள் ஆற்றும் தடுதிறமாகும். ஒரு பொருளுக்கு விசையைச் செலுத்தி, அப்போது அந்த விசை உருவாக்கும் முடுக்கத்தை அளந்து உறழ்வுப் பொருண்மையைத் தீர்மானிக்கலாம். ஒரே பருமையுள்ள விசை செயல்படும்போது, சிறிய உறழ்வுப் பொருண்மையுள்ள பொருள் பெரிய உறழ்வுப் பொருண்மையுள்ள பொருளைவிட கூடுதலாக முடுக்கம் அடையும். எனவே பெரிய பொருண்மை வாய்ந்த பொருள் பேரலவு உறழ்வைப் பெற்றுள்ளது எனலாம்.
 முனைவுறு ஈர்ப்புப் பொருண்மை என்பது ஒரு பொருளின் ஈர்ப்புப் பெருக்கின் வலிமையின் அளவாகும். ஈர்ப்புப் ப்ருக்கு அல்லது ஈர்ப்புப் பாயம் என்பது மூடிய பரப்புக்குள் அமையும் ஈர்ப்புப் புலத்தின் பரப்புத் தொகையம் ஆகும். ஈர்ப்புப் புலத்தைஒரு சிறு பொருளை கட்டற்று விழவைத்து அந்தக் காட்டற்ற வீழ்ச்சி முடுக்கத்தை அளந்து கண்டறியலாம். எடுத்துகாட்டாக, நிலாவில் கட்டற்று வீழும் ஒரு பொருள், புவியில் கட்டற்று வீழும் பொருளைவிட குறைவான ஈர்ப்புப் புலத்துக்கு ஆட்படும். நிலா குறைந்த முனைவுறு ஈர்ப்புப் பொருண்மையைப் பெற்றுள்ளதால் அதன் மேற்பரப்பில் அமையும் ஈர்ப்புப் புலம் வலிமை குன்றி அமையும்.
 செயற்பாட்டு ஈர்ப்புப் பொருண்மை (Passive gravitational mass) என்பது பொருளின் ஈர்ப்புப் புலத்துடனான ஊடாட்ட வலிமையின் அளவாகும். இதன் பருமையை பொருளின் எடையை கட்டற்ற வீழ்ச்சி முடுக்கத்தால் வகுத்துப் பெறலாம். ஒரே ஈர்ப்புப் புலத்துக்கு ஆட்படும் இரண்டு பொருள்கள் ஒரே முடுக்கத்தை அடையும்; என்றாலும் சிறிய செயற்பாட்டு ஈர்ப்புப் பொருண்மையுள்ள பொருள் சிறிய விசையையும் பெரிய செயற்பாட்டு ஈர்ப்புப் பொருண்மையுள்ள பொருள்  பெரிய விசையையும் கொண்டிருக்கும்.
 பொருண்மை-ஆற்றல் சமனின்படி, ஆற்றலும் பொருண்மையைப் பெற்றுள்ளது.
கால-வெளிசார் வளைமை என்பது பொருண்மை நிலவலின் சார்பியல் கோட்பாட்டுநிலை வெளிப்பாடாகும். இந்த வளைமை மிகவும் வலிமை குன்றியமைவதால் அதை அளத்தல் அரிது.
 குவையப் பொருண்மை (Quantum mass) என்பது ஒரு பொருளின் குவைய அலைவெண்ணுக்கும் அதன் அலைநீள தலைக்கீழ் மதிப்புக்கும் உள்ள வேறுபாடாக வெளிப்படுத்திக் கொள்கிறது.

எடையும் பொருண்மையும் 

ஒரு பொருளில் உள்ள பொருண்ம அளவே அப்பொருளின் பொருண்மை எனப்படும்.

ஒரு பொருளில் உள்ள பொருண்மத்தின் மீது செயற்படும் புவியீர்ப்புவிசை எடை எனப்படும்.

குறிப்புகள்

மேற்கோள்கள்

வெளி இணைப்புகள் 

 
 
 
 
 
 
 

 
இயற்பியல் கணியங்கள்
SI அடிப்படைக் கணியங்கள்