விசை

விசை (Force) என்பது ஒரு பொருளை ஒரு நிலையில் இருந்து இன்னொரு நிலைக்கு நகர்த்தவோ அல்லது சீரான விரைவுடன் நகர்ந்து கொண்டிருக்கும் ஒரு பொருளின் நகர்ச்சியின் விரைவை மாற்றவோ வல்ல ஒன்றாகும். சுருக்கமாகக் கூறின் ஒரு பொருளின் நகர்ச்சியில் மாற்றம் ஏற்படுத்துவதை விசை என்கிறோம்.

விசை இல்லாமல் ஒரு பொருள் தன் நிலையில் இருந்து மாறாது. மரத்தில் இருந்து பழம் கீழே விழுவது, நீரானது ஓரிடத்தில் இருந்து தாழ்வான வேறு ஓரிடத்திற்குப் பாய்வது அனைத்தும் நிலத்தின் ஈர்ப்பு விசையாலாகும். ஈர்ப்பு விசை என்பது நிலம் தன் பால் ஒரு பொருளை இழுக்கும் அல்லது ஈர்க்கும் விசை ஆகும். எல்லாப் பொருட்களுக்கும் தன் பொருட் திணிவால், பொருட் திணிவின் அளவைப் பொருத்து ஈர்ப்பு விசை உண்டு.

இது தவிர, மின் விசை, காந்த விசை, மற்றும் நாம் நம் கையால் ஒருபொருளை உந்தித்தள்ளும் விசை என்று ஒரு பொருளின் மீது எவ்வாறேனும் விசை செலுத்தப்படலாம், அல்லது தொழிற்படலாம். சுழல் வேகத்தில் மாற்றத்தை ஏற்படுத்தக் கூடிய விசையை முறுக்கு விசை என்கிறோம்.

விசையைப்பற்றி ஐசாக் நியூட்டன் கூறிய விதிகள் பரவலாக அறிந்தவை.

இவ்விதிகளைக் கீழ்க்காணுமாறு கூறலாம்:

 நியூட்டனின் முதலாவது விதி: ஒரு பொருளின் மீது வெளிப்புற நிகர சக்தி அல்லது விசை செயற்படுத்தப்படும் வரை , அப்பொருள் தான் இருந்த தன் அசையா நிலையிலோ அல்லது தான் ஒரு நேர்க்கோட்டில் ஒரே சீரான விரைவோடு முன்பு சென்று கொண்டிருந்த  தன் நிலையிலோதான் தொடர்ந்து இருந்துவரும்.
 நியூட்டனின் இரண்டாம் விதி: ஒரு விசை ஒரு பொருளின் மீது செலுத்தும் பொழுது, அப்பொருளின் நகர்ச்சியில் ஏற்படும் விரைவு முடுக்கம் அவ்விசையின் திசையிலேயே இருப்பதுடன் அவ்விசைக்கு நேர் சார்புடையதும் ஆகும். (முடுக்கம் என்பது திசைவேகம் நேரத்துடன் மாறும் வீதத்தைக் குறிக்கும்).

இந்த  நியூட்டனின் இரண்டாவது விதி விசைகளின் பலத்தை அறிய உதவுகின்றது. உதாரணமாக, கிரகங்களின் சுற்றுவட்டப் பாதைகளின் முடுக்கங்களை கணக்கிட உதவுகிறது.

 நியூட்டனின் மூன்றாம் விதி: ஒவ்வொரு வினைக்கும் (action) அதற்கு இணையான எதிர் வினை உண்டு.

நியூட்டனின் இயக்கவியல்


சர் ஐசக் நியூட்டன் அனைத்துப் பொருட்களின் இயக்கத்தையும், நிலைமம் மற்றும் விசை ஆகியவற்றின் கோட்பாடுகளைப் பயன்படுத்தி  விவரிக்க முயன்றார். அவ்வாறு செய்தபோது அவை சில காப்பு விதிகளுக்குட்பட்டு இயங்குவதைக் கண்டறிந்தார். 1687 ஆம் ஆண்டு, நியூட்டன் பிரின்சிப்பியா மாத்தமாட்டிக்கா (Principia Mathematica) எனும் தனது ஆய்வறிக்கையை வெளியிட்டார். அந்த ஆய்வறிக்கையில், தற்காலத்தில் இயற்பியலில், விசைகளை விபரிக்கும் முக்கியமான மூன்று விதிகளை வரையறுத்தார்.University Physics, Sears, Young & Zemansky, pp.18–38 This is a recent translation into English by I. Bernard Cohen and Anne Whitman, with help from Julia Budenz.

 இயற்பியலில் விசையின் வரைவிலக்கணம் 
இயற்பியலில் விசை என்பது நேரத்துடன் உந்தம் மாறும் வீதம் ஆகும். உந்தம் () என்பது பொருட் திணிவு () , அதன் விரைவு () ஆகியவற்றின் பெருக்குத் தொகை.

 .

இங்கு,
உந்தம் , திணிவு , வேகம்  ஆகும்.

திணிவு m நேரத்துடன் ஒரு மாறிலி எனின், நியூட்டனின் இரண்டாம் விதி பின்வருமாறு தரப்படும்:



இங்கு  முடுக்கம் அல்லது ஆர்முடுகல் எனப்படும்.

 விசையைக் கணக்கிடும் போது கவனத்தில் கொள்ள வேண்டியவை 
 விசை என்பது பொருள்களுக்கிடையே ஏற்படும் செயலெதிர் செயலின் விளைவு.
 ஒரு பொருளின் மீது செயல்படும் விசைகளைக் காட்ட வேண்டும் எனில், எந்தப் பொருள்கள் கொடுக்கப்பட்டுள்ள பொருளோடு செயலெதிர் செயலில் ஈடுபடுகின்றன என்பதை முதலில் நிர்ணயித்துக் கொள்ள வேண்டும்.
 விசைகளைச் சேர்த்து வைத்தல் என்பது முடியாது; பொருள்களுக்கிடையே செயலெதிர் செயல் முடிந்தவுடன் விசை இருப்பதில்லை.
 மையநோக்கு விசை என்பது பிற விசைகளோடுகூடப் பொருளின் மீது செலுத்தப்படும் ஒரு தனிப்பட்ட விசையே இல்லை; மாறாக, சீரான நேர்த்திசைவேகத்துடன் ஒரு வட்டப்பாதையில் இயங்கிக் கொண்டிருக்கும் பொருளின்மீது செலுத்தப்படும் அனைத்து விசைகளின் தொகுவிசையே ஆகும்.

 விசையின் அலகு 
விசையின் அலகு நியூட்டன் (N) ஆகும். ஒரு நியூட்டன் என்பது ஒரு கிலோ கிராம் எடையுள்ள பொருளொன்றின் மீது ஒரு மீ/செக்2 முடுக்கத்தைத் தோற்றுவிக்கும் விசையாகும்.

அடிப்படை விசையின் வகைகள்

விசை என்பது நான்கு பெரும் பிரிவுகளைக் கொண்டதாகும்.அவை
பலவீனமான விசை,
வலுவான விசை,
மின்காந்த விசை,
ஈர்ப்பு விசை ஆகும்.

இவையே அடிப்படை விசைகளாகும்.

பலவீனமான விசை
அணுவை உருவாக்கும் துகள்கள் அல்லது மூலக்கூறுகளுக்கிடையே இடையே ஏற்படும் விசையே பலவீனமான விசை ஆகும்.

வலுவான விசை
அணு உட்கருவில் உள்ள ஈர்ப்பு விசையே வலுவான விசை ஆகும்.இது புவியீர்ப்பு விசையை விட 1040 மடங்கு அதிகம் ஆகும்.

மின்காந்த விசை
மின் மற்றும் காந்த பொருட்களால் உண்டாகும் விசை மின்காந்த விசையாகும். இலத்திரன்கள்கள்,புரோட்டான் போன்ற இரு மின்னூட்டத் துகள்களுக்கிடையே அல்லது மின்னோட்டம் நிகழும் இரு கடத்திகளுக்கிடையே செயல்படுவது மின்காந்த விசையாகும். இது வேறின மின்னூட்டங்களுக்கு கவர்ச்சி விசையாகவும், ஓரின மின்னூட்டங்களுக்கு விலக்கு விசையாகவும் இருக்கும். மின்காந்த விசை  எதிர் இருமடி விதிக்கு உட்படுகிறது. ஈர்ப்பியல் விசையுடன் ஒப்பிடும்போது, இவ்விசை மிக வலிமையுடையதாக இருக்கிறது. மின்னியல் மற்றும் காந்த விசைகளின் தொகுப்பே மின்காந்த விசையாகும்.

ஈர்ப்பு விசை
உலகில் உள்ள ஏதேனும் இரு பொருள்களுக்கு இடையே செயல்படுவது ஈர்ப்பு விசையாகும். இவ்விசையானது, பொருள்களின் நிறைகளைச் சார்ந்த கவர்ச்சி விசையாகும். நியூட்டனின் ஈர்ப்பு விதிப்படி, ஈர்ப்பு விசை கணக்கிடப்படும் இரு பொருட்களின்  நிறைகளின் பெருக்கற்பலனுக்கு நேர்த்தகவிலும், அவற்றிற்கிடையேயுள்ள தொலைவின் இருமடிக்கு எதிர்த்தகவிலும் இருக்கும். அடிப்படை விசைகளில், ஈர்ப்பு விசையே மிகவும் வலிமை குன்றிய விசையாகும். ஆனால், அண்டத்திலே நெடுந்தொலைவிற்குச் செயல்படக் கூடியது. மற்ற விசைகளைப் போல் அல்லாமல், பொதுவாக அனைத்துப் பருப்பொருள்களிலும், ஏன், ஆற்றலிலும் செயல்படக்கூடிய ஒரு கவர்ச்சி விசையாக இவ்விசை இருக்கிறது.இரு பொருட்கள் அவற்றின் திணிவுகளின் பெருக்கத்துக்கு விகிதசமமாக ஒன்றுக்கொன்று ஏற்படுத்தும் விசை ஈர்ப்பு விசையாகும்.

அடிப்படை அல்லாத விசைகள்
அழுத்துவதனால் உண்டகும் விசை,முறுக்குதலினால் உண்டாகுவது, மீள்தன்மை விசை, இயல்பான விசை, ஈர்ப்பு விசை,மற்றும் உராய்வு விசை ஆகியன அடிப்படை அல்லாத விசைகளாகும்.

 இயல்பான விசை 
பொருள் மீது இயங்கும் வழக்கமான சக்தியை இயல்பான விசை அல்லது   

 சாதாரண விசை என்று கூறுவர் 

 மீள்தன்மை விசை 
இயற்பியலில் மீள் விசை (restoring force) என்பது ஒரு பொருள் தனது தொடக்க நிலைக்கு வர அதன் மீது செயற்படும் ஒரு விசை ஆகும். புறவிசை மூலம் நிலையான ஒரு பொருள் அடையப்படும் பெயர்வை அப்பொருளின் மீள் விசை சமநிலைக்கு கொண்டுவரும்

உராய்வு விசை
உராய்வு விசை என்பது ஒரு இயக்கத்திற்கு எதிராகச் செயற்படும் மேற்பரப்பு விசை ஆகும். உராய்வு விசையில் நிலையான உராய்வு, இயக்க உராய்வு என இரு வகைகள் உள்ளன.

 உராய்வு விசையின்  வகைகள் 
உராய்வு விசை என்பது இரு திடபொருள் அடுக்குகள் அல்லது திரவ அடுக்குகள் ஒன்றன்மீதொன்று சறுக்கும்போது ஏற்படும் விசையாகும். உராய்வு விசைகளில் பல வகைகள் உள்ளன:

1.உலர் உராய்வு விசை தொடர்பில் உள்ள இரண்டு திட பரப்புகளின் ஒப்புமை நகர்தலை (relative motion) தடுக்கும் வண்ணம் அமையும். உலர் உராய்வு விசை, நகரும் பரப்புகளுக்கு இடையே வரும் அசைவு உராய்வு விசை மற்றும் நகரா பரப்புகளுக்கு இடையே வரும் நிலையான உராய்வு விசை என மேலும் பிரிக்கப்படும்.

2.திரவ உராய்வு விசை ஒன்றுக்கொன்று தொடர்பிலிருக்கும், நகரும், ஒரு பிசுபிசுப்பு தன்மை கொண்ட திரவத்தில் உள்ள, அடுக்குகளுக்கு இடையில் நிகழும் விசையாகும்.

3.எண்ணெய் உராய்வு விசை (lubricated friction) என்பது இரு திடப்பொருள் பரப்புகளுக்கு இடையில் உள்ள ஒரு திரவத்தில் ஏற்படும் உராய்வு விசை ஆகும்.

4.தோல் உராய்வு விசை (skin friction) ஒரு திரவத்தில் இருக்கும் ஒரு திடப்பொருளின் இயக்கத்தை எதிர்க்கும் சக்தியைக் குறிக்கிறது.

5.அக உராய்வு விசை(internal friction) ஒரு திடப்பொருளின் உருவம் மாறுதலுக்கு உள்ளாகும் போது அத்திடப்பொருளின் கூறுகளுக்கு இடையே நிகழும் எதிர்ப்பு விசையைக் குறிக்கிறது.

 தொடர்பில் இருக்கும் பரப்புகள் ஒன்றுக்கொன்று நகரும்போது, அவ்விரண்டு பரப்புகளுக்கு இடையே, உராய்வு விசை வெப்பம் மூலம் இயக்க ஆற்றலை வெளிப்படுத்துகிறது. இப்பண்பு பெரிய விளைவுகளை ஏற்படுத்தலாம், உதாரணத்திற்கு இரு மரத்துண்டுகளை தேய்ப்பதன் மூலம் தீயை உண்டாக்கிவிடலாம். இயக்க ஆற்றல் உராய்வு விசை உள்ள இடங்களில் வெப்பமாக மாற்றப்படுகிறது. உதாரணத்திற்கு ஒரு பிசுபிசுப்பு தன்மை கொண்ட திரவத்தை கிளறும்போது அத்திரவம் வெப்பமடைதலைக் காணலாம்.

விசையை பகுத்தல்
ஒரு விசையை இரு கூறுகளாகப் பகுக்கமுடியும். இதை, விசையைப் பகுத்தல் (Resolution of a force) எனக் கூறலாம். புள்ளி ஒன்றில் செயல்படும் இரு விசைகளின் தெகுபயன் விசையினை இணைகர விதியிலிருந்து காணமுடியும். அதுபோல் விசையினை இரு கூறுகளாக பிரிக்கமுடியும். பலவாறாக இதனை பெறமுடியும். இதற்கு விசையின் -திசை அளவு- தெடக்கப் புள்ளியில் ஒரு கிடைக்கோடு வரையப்படுகிறது. விசைக்கும் கிடைக்கோட்டிற்கும் இடைப்பட்ட கோணம் θ என்று கொள்வோம். இந்நிலையில் விசையில் தொடக்கப் புள்ளியிலிருந்து ஒரு செங்குத்துக் கோடு வரையப்படுகிறது. எக்சு மற்றும் ஒய் அச்சுகளுக்குப் இணையாக இரு கோடுகள் விசையின் தலைப் பகுதியைத் தொட்டு இருக்குமாறு ஒரு நாற்கரத்தினை வரையவும். விசையை (F) ஒன்றிற்கொன்று செங்குத்தாக உள்ள இரு கூறுகளாகப் (Fcosθ, Fsinθ) பகுக்கமுடியும்.

 விசைகளின்  இணைகர  விதி  

ஒரு புள்ளியில் செயல்படும் இரு
விசைகள், இணைகரம்  ஒன்றின் அடுத்தடுத்த
பக்கங்களாக எண்மதிப்பிலும் திசையிலும்
குறிப்பிடப்பட்டால், அவற்றின் தொகுபயன்,
இரு விசைகளின் பொதுவான வால்பகுதி
வழியேச் செல்லும் மூலை விட்டத்தினால்
எண் மதிப்பிலும் திசையிலும்
குறிப்பிடப்படும்.

 விசைகளின் முக்கோண விதி 
ஒரு புள்ளியில் செயல்படும் இரு விசைகளின் தொகுபயனை முக்கோண
விதியைக் கொண்டும் அறியலாம்.
எண் மதிப்பிலும் திசையிலும் குறிக்கப்பட்ட இரு விசைகள், வரிசைப்படி, ஒரு
முக்கோணத்தின் அடுத்தடுத்தப் பக்கங்களாகக் கருதப்பட்டால் அவற்றின் தொகுபயன்
எதிர்ப்புறமாக அந்த முக்கோணத்தின் மூடிய பக்கமாக இருக்கும்.

 அளவீட்டு அலகுகள் 
அனைத்துலக முறை அலகுகள் எனப்படும் முறையில், விசையின் அலகு நியூட்டன் ஆகும். ஒரு நியூட்டன் எனப்படுவது, ஒரு கிலோ கிராம் திணிவை, ஒரு மீட்டர்.செக்கன்−2 முடுக்கத்துடன் அசைப்பதற்குத் தேவையான விசையாகும்.

மேற்கோள்கள்

மேலும் படிக்க

See also Ton-force.
வெளியிணைப்புகள்
Video lecture on Newton's three laws  by Walter Lewin from MIT OpenCourseWare
A Java simulation on vector addition of forces
Force demonstrated as any influence on an object that changes the object's shape or motion


பகுப்பு:விசைகள்