தகைவு மற்றும் திரிபு | Stress and Strain for TNPSC

தகைவு மற்றும் திரிபு என்பது இயற்பியலில் இரண்டு சொற்கள் ஆகும், அவை பொருட்களின் உருக்குலைவை ஏற்படுத்தும் விசைகளை பற்றி விவரிக்கின்றன. உருக்குலைவு என்பது, விசைகளின் பயன்பாடுகளால் ஒரு பொருளின் வடிவத்தை மாற்றுவதாகும். மிகச் சிறிய விசைகளும், உருக்குலைவை ஏற்படுத்தும். புற விசைகளால், ஒரு பொருள் உருக்குலைவை அனுபவிக்கிறது. இந்த கட்டுரையில், நாம் தகைவு மற்றும் திரிபு தொடர்பான தகவல்களை பற்றி விரிவாக பார்க்கவுள்ளோம்.

Fill the Form and Get All The Latest Job Alerts

தகைவு என்றால் என்ன?

• தகைவு என்பது, ஒரு பொருளின் வடிவத்தை மாற்றவோ அல்லது உடைக்கவோ செய்யும் ஓரலகு பரப்பளவு மீது செயற்படும் விசை ஆகும்.
• இயந்திரவியலில் தகைவு எனப்படுவது, உருக்குலைந்த பொருளினுள் ஏற்படும் மீள் விசையை அளக்கும் அளவு ஆகும். எந்த ஒரு பொருளின் மீதும், புற விசை செயல்படும்போது, பொருளிலுள்ள மூலக்கூறுகளுக்கு இடையே, சார்பு இடப்பெயர்ச்சி ஏற்படுகிறது. இதனால், பொருளினுள் எதிர்வினை விசை (மீள் விசை) தோன்றி புறவிசையை சரி செய்கிறது. இந்த உள்விசை தான், பொருளினைத் தன் பழைய நிலைக்குக் கொண்டுவர முயற்சி செய்கிறது. இந்த மீள் விசையின் அளவு உருக்குலைவைப் பொருத்ததாகும்.
• உருக்குலைந்த பொருளின் ஓரலகு பரப்பில் செயல்படும் மீள் விசையே தகைவு ஆகும்.
• பொருளின் மீது செயல்படும் விசையை F என்றும், பரப்பளவை A என்றும் எடுத்துக்கொண்டால்,

Also Read: Education System in Tamil Nadu | தமிழ்நாட்டில் கல்வி முறை – Part 1

தகைவின் அலகு

• தகைவின் அலகு பாஸ்க்கல் (pa) எனப்படும்.
• பாஸ்க்கல் என்பது ஒரு சதுர மீட்டர் பரப்பில் செயல்படும் ஒரு நியூட்டன் அழுத்தம் ஆகும்.
• தகைவின் பரிமாணம், அழுத்தத்தின் பரிமாணம் ஆகும், ஆகையால் தகைவின் அலகு, அழுத்தத்தின் அலகாகும். அதாவது பாஸ்க்கல் (Pa) ஆகும்.
• அனைத்துலக முறை அலகுகளில், நியூட்டன் (N)/சதுர மீட்டர் என்று எழுதப்படும்.

தகைவின் வகைகள்

• குத்துத் தகைவு அல்லது சாதாரண தகைவு (Normal Stress)
• சறுக்குப் பெயர்ச்சி தகைவு (Shear Stress)
• நேர்குத்துத் தகைவு (Vertical Stress): பொருளின் உள்ளே, ஓரலகுப் பரப்பில், மேற்பரப்பிற்கு நேர்க்குத்து திசையில் தோற்றுவிக்கப்படும் மீட்பு விசையே, நேர்குத்துத் தகைவு ஆகும்.
• தொடுகோட்டுத் தகைவு (Horizontal Stress): பொருளின் பக்கங்களின் மீது, ஓரலகுப் பரப்பில் செயல்படும் தொடுகோட்டு விசை, தொடுகோட்டுத் தகைவு எனப்படுகிறது.

தகைவு ஆனது திட, திரவ, வாயுப் பொருட்களின் மீது செலுத்தப்படலாம். நிலையாக இருக்கும் திரவங்கள் சாதாரண தகைவைச் சமாளிக்கின்றன. ஆனால், சறுக்குப் பெயர்ச்சித் தகைவு செலுத்தப்படும் போது, பாய ஆரம்பிக்கின்றன. பாயும் பாகியல்தன்மை அதிகமுள்ள திரவங்கள், சறுக்குப் பெயர்ச்சித் தகைவைச் சமாளிக்கும் திறன் கொண்டவை.

திண்மங்கள் குத்து மற்றும் சறுக்குப் பெயர்ச்சித் தகைவு இரண்டையும் சமாளிக்கின்றன. நீட்டுமை அதிகமுள்ள திண்மங்கள், சறுக்குப் பெயர்ச்சித் தகைவைச் சமாளிக்க முடியாது. எளிதில் நொறுங்கும் பொருட்கள் குத்துத் தகைவைச் சமாளிக்க முடியாது. எல்லாப் பொருட்களின் தகைவும், சகிப்புத் தன்மை மற்றும் வெப்பநிலையைப் பொறுத்து வேறுபடும்.

READ MORE: Scientific facts to know

திரிபு என்றால் என்ன?

பொருளின் மீது உருக்குலைவு விசை செயல்படும் போது, அதன் பரிமாணத்தில் ஏற்படும் மாற்றத்திற்கும், ஆரம்பத்தில் இருந்த பரிமாணத்திற்கும் இடையில் உள்ள தகைவு, திரிபு எனப்படும்.

திரிபின் வகைகள்

திரிபு மூன்று வகைப்படும்.

• நீட்சித் திரிபு

ஒரு கம்பியின் ஒரு முனையை, இறுக்கமாக பொருத்தி மறுமுனையில் விசையை செயற்படுத்தும் போது, அதன் நீளம் அதிகரிக்கிறது. இதில் ஏற்படுகின்ற திரிபினை நீட்சித் திரிபு எனலாம். எனவே நீளத்தில் ஏற்படுகின்ற நீள அதிகரிப்பிற்கும், ஆரம்ப நீளத்திற்கும் இடையில் உள்ள தகைவே, நீட்சித் திரிபு ஆகும்.

• சறுக்குப் பெயர்ச்சி திரிபு

ஒரு பொருளின் மீது, விசை செயற்படும் போதும், அதன் நீளம் அல்லது பருமன் ஆகியவற்றில் மாற்றம் ஏற்படாமல், உருவத்தில் மட்டும் மாற்றம் ஏற்படலாம். பொருளின் மீது தொடுவியல் விசை செயற்படுத்தும் போது, அந்த பொருள் திருப்பு விளைவிற்கு உட்பட்டு, பொருளிலுள்ள அடுக்குகளுக்கு இடையே, சார்புப்பெயர்ச்சி தோன்றுகிறது. இதுவே சறுக்குப் பெயர்ச்சி எனப்படுகிறது. இவ்வகையான திரிபினை சறுக்குப் பெயர்ச்சி திரிபு எனலாம்.

• பருமத்திரிபு

பரும மாற்றத்திற்கும்(v), சமநிலைப் பருமனுக்கும்(V) இடையிலான தகைவு பருமத்திரிபு ஆகும்.

Also Read: பொது அறிவியல் விதிகள் | General Scientific laws FOR TNEB ASSESSOR, TNPSC EXAMS

தகைவு-திரிபு வளைவரை

தகைவு-திரிபு வளைவரை என்பது, ஒரு பொருளின் தகைவு மற்றும் திரிபுக்கு இடையிலுள்ள தொடர்பினை பற்றி விளக்கும் படம் ஆகும். தகைவு-திரிபு வளைவரையின் மூலம், ஒரு பொருளின் எந்தவொரு நிலையிலும், அதன் செயல்முறையைப் பற்றி நன்றாக அறிந்து கொள்ள முடியும். தகைவு-திரிபு வளைவரை வரைபடமானது, விசைகளின் தன்மையினை பொறுத்து மாறாது. அதாவது இழுவிசை (Tensile Force) மற்றும் குறுக்க விசைகளுக்கு (Compressive Force) எப்பொழுதும், இந்த வளைவரை மாறிலியாக இருக்கும். இந்த வளைவரையினை பயன்படுத்தி பொருட்களின் முக்கிய குணங்களான நெகிழ்வு திறன் (Yield Strength), இறுதி திறன் (Ultimate Strength), நெகிழ்வு எல்லை (Elastic Limit), நெகிழ்வுக் குணகம் (Modulus of Elasticity), நீட்சி சதவீதம் (Percentage of Elongation) போன்றவற்றை பற்றி அறிந்துகொள்ள முடியும். இவ்வரைபடம் பொருட்களின் தன்மைக்கு ஏற்றவாறு மாறுபடும். அதாவது நீளும் பொருட்கள் (Ductile Material), நொறுங்கும் பொருட்களுக்கு (Brittle Material) ஏற்றவாறு அதன் குணங்கள் வேறுபடும்.

செயல்முறை

பொருளின் மீது இழுவிசை சோதனை செய்வதாக எடுத்துக்கொள்வோம். அதாவது, பொருளின் அச்சின் மீது கொடுக்கப்படும் இழுவிசையானது (Axial Force) சிறிது சிறிதாக அதிகரிக்கபடுகிறது. இவ் விசையானது பொருள் உருக்குலையும் (Deformation) வரை கொடுக்கப்படுகிறது. சோதனைக்காக எடுத்துக்கொள்ளப்பட்ட மாதிரியின் தொடக்க அளவுகளான நீளம் மற்றும் விட்டம் குறித்துக்கொள்ளப்படுகிறது. சோதனை மாதிரியினை இழுவிசை சோதனை இயந்திரத்தில் வைத்து சோதனைக்குட்படுத்தப்பட்ட பிறகு, அதன் அளவுகளான நீளம் மற்றும் அகலம் குறித்துக்கொள்ளப்படுகிறது. அதன் பின்பு ”’உடைதல்”’ (Fracture) நடைபெறும் வரை விசையானது கொடுக்கப்பட்டு, அதன் அளவுகள் குறிக்கப்பட்டு, அவ்வளவீடுகளின் மூலம் வரைபடம் வரையப்படுகிறது. இவ்வரைபடம் கிடைமட்ட அச்சில், திரிபு மதிப்பைனையும், செங்குத்து அச்சில் தகைவு மதிப்பினையும் கொண்டுள்ளது.

READ MORE: Alkaline Earth Metals

நெகிழ்வுக் குணகம் (Elastic Modulus)

யங் குணகம் அல்லது நீட்சிக் குணகம் அல்லது நெகிழ்வுக் குணகம் என்பது தகைவுக்கும் திரிபுக்கும் இடையேயுள்ள விகிதமாகும். படத்தில் E என்ற எழுத்தின் மூலம் குறிக்கப்பட்டது யங் குணகம் ஆகும். யங் அல்லது நீட்சிக் குணகம், நீட்சி எல்லை வரை மாறிலியாக இருக்கும். இதன் அலகு விசை/மீ² ஆகும். இது பொதுவாக நீட்சி பொருட்களுக்கு மட்டும் பொருந்தும். நீட்சிக் குணகத்தின் மதிப்பானது நெகிழ்வு எல்லை வரைமட்டுமே மாறிலியாக இருக்கும்.

நெகிழ்வு எல்லை (Elastic Limit)

பொருட்களின் மீது கொடுக்கப்படும் விசையின் பெரும விசையினால்(Maximum Force), பொருட்களின் நிலையில் எந்தவொரு உருக்குலைவும் ஏற்படவுமில்லை எனில், அவ்வெல்லை நெகிழ்வு எல்லை எனப்படும். இது பெரும்பாலும் நீட்சிப் பொருட்களுக்கு மட்டுமே பொருந்தும். நெகிழ்வு எல்லை என வரையறுக்கப்படும் பகுதியில் திரிபு-தகைவு தொடர்பு மாறிலியாக இருக்கும். அதாவது தகைவின் மதிப்பு அளிக்கப்படும் விசைகளுக்கு ஏற்றவாறு மாறினால், அதன் திரிபு மாற்றமும் சரியான விகிதத்தில் மாறுபடும்.

Also Read: Newton’s Laws of Motion (நியூட்டனின் இயக்க விதிகள்) | TNPSC | RRB NTPC

நீட்சி சதவிகிதம் (Percentage of Elongation)

பொருட்களின் உடைதல் நிகழ்ந்த பிறகு, சோதனை மாதிரியின் நீளமானது அளவிடப்படுகிறது. சோதனைக்கு முன் எடுத்துக்கொள்ளப்பட்ட மாதிரியின் நீளத்தினை L0 எனவும், சோதனைக்கு பின் உடைபட்ட மாதிரியின் நீளத்தினை L எனவும் எடுத்துக்கொண்டால், நீட்சி சதவிகிதமானது, இரு நீளங்களின் வித்தியாசத்திற்கும் சோதனைக்கு முன் எடுக்கப்பட்ட நீளத்திற்கும் இடையேயுள்ள விகிதம் ஆகும்.

தகைவு மற்றும் திரிபுக்கான ஹூக்கின் விதி

ஹூக்கின் விதி என்பது, ஒரு மெல்லிய கம்பி அல்லது கம்பிச் சுருள் அல்லது ரப்பர் நாண், ஒரு இழுவிசைக்கு உட்படுத்தப்படும்போது, அதில் தோன்றும் நீட்சி மாறுபாடு (l), அதனைத் தோற்றுவிக்கும் விசைக்கு (F), நேர் வீதத்தில் இருக்கும். அதாவது l/F ஒரு மாறிலி ஆகும். இந்த விதி, பிரிட்டிஷ் இயற்பியலாளர் ராபர்ட் ஹூக் அவரது பெயரில் வழங்கப்படுகிறது.

ஹூக்கின் விதி “மீட்சியல் எல்லைக்குள் தகைவும், திரிபும் ஒன்றுக்கொன்று நேர்விகிதத்தில் இருக்கும்” என்று கூறுகிறது.

தகைவு ∝ திரிபு

தகைவு = E x திரிபு

தகைவு / திரிபு = E

இங்கு, E என்பது ஒரு மாறிலி ஆகும். இது மீட்சிக் குணகம் எனப்படும். மீட்சிக் குணகத்தின் அலகு நியூட்டன்/சதுர மீட்டர் அல்லது பாஸ்கல் ஆகும்.

Read More: CORPORATIONS IN TAMILNADU

மீட்சி குணகங்களின் வகைகள்

தகைவினால் ஏற்படும் திரிபுவின் தன்மையைப் பொறுத்து மீட்சிக் குணகங்களை மூன்று வகைகளாகப் பிரிக்கலாம்.

• யங் குணகம்
• பருமக் குணகம்
• விறைப்புக் குணகம்

யங் குணகம்

ஒரு நீளமுள்ள கம்பியின், ஒரு முனை உறுதியாகப் பொருத்தப்பட்டுள்ளது. அந்த கம்பியின் மறுமுனையில், ஒரு எடையைத்(mg) தொங்க விட்டால், கம்பியின் நீளம் அதிகரிக்கும். நீள வேறுபாட்டை ‘l’ என்போம். இங்கு கம்பி அடையும் திரிபை, நீட்சித் திரிபு என்றும், தகைவை, நீட்சித் தகைவு என்றும் கூறலாம்.

நீட்சித் திரிபு = நீள மாறுபாடு / ஆரம்ப நீளம் (l / L )

கம்பியின் குறுக்குப் பரப்பில் செயல்படும் விசை F = mg

நீட்சித் தகைவு = F / a = mg / a

யங் குணகம், q = நீட்சிதகைவு / நீட்சித் திரிபு = (mg / a ) / (l / L )

Also Read: ஒடுக்க-ஏற்ற வேதிவினைகள் | Redox Reactions | TNPSC Group 2 and 2a

பருமக் குணகம்

V கன அளவுள்ள ஒரு பொருளின் புறப்பரப்பு(a) முழுவதும், சீராகவும் நேர்குத்தாகவும் ஒரு விசை (F) செயல்படும் போது, அதன் உருவம் மாறாமல், பருமன் மட்டும் மாறுபடுகின்றது. v என்பது பரும மாறுபாடு எனக் கொள்வோம், அங்கு ஏற்படும் திரிபு, பருமத்திரிபு எனவும் தகைவு, பருமத்தகைவு எனவும் அழைக்கப்படுகிறது.

பருமத்திரிபு = பரும மாற்றம் / தொடக்கப் பருமன் = v / V

பருமத் தகைவு = F / a

பருமக் குணகம் K= பருமத் தகைவு / பருமத் திரிபு = (F/a ) / (v/V ) = FV /av பாஸ்கல்

பருமக் குணகத்தின் தலைகீழ் மதிப்பு இறுக்கத் திறன் எனப்படும்.

K = 1 / இறுக்கத் திறன்

விறைப்புக் குணகம்

ABCDEFGH என்பது ஒரு கனசதுரம் ஆகும். அதன் அடிப்பரப்பான CDHG நிலையாக பொருத்தப்பட்டுள்ளது. பரப்பு ABEFன் மீது ஒரு தொடுவியல் விசை செயல் படுகிறது எனக் கொண்டால், விசை செயல்பட்டவுடன் கனசதுரம் A’B’C’D’E’F’G’H’ என்ற நிலையை அடைகிறது. அதாவது பொருளின் பருமன் மாறாமல் அதன் வடிவம் மாறுகிறது. ACGF, BDHF என்ற பரப்புகள் Ɵ கோண அளவு சருக்கமடைகிறது. Ɵ என்பது சறுக்கத் திரிபு ஆகும்.

விறைப்புக் குணகம் = சருக்க தகைவு / சருக்க திரிபு

தகைவு மற்றும் திரிபு முடிவுரை

போட்டித் தேர்வுகளுக்கு தயாராகும் மாணவர்களுக்கு பயன்படும் வகையில் உருவாக்கப்பட்டுள்ளது.  இக்கட்டுரை TRB, TNPSC GROUP 2 & 2A, GROUP 1, க்கு தயாராகும் மாணவர்களுக்கு பயன்படும் வகையில் கொடுக்கப்பட்டுள்ளது.

Coupon code- NOV75-75% OFFER

*இப்போது உங்கள் வீட்டில் தமிழில் நேரடி வகுப்புகள் கிடைக்கின்றன*

Check Live Classes in Tamil

*பயிற்சி மட்டுமே தேர்வுர உங்களுக்கு உதவ முடியும் | Adda247 தமிழ் மூலம் உங்கள் பயிற்சியை இப்போது தொடங்கவும்*

Practice Now

Adda247App |  Adda247 Tamil Youtube

Adda247 Tamil telegram group –Tnpsc sure shot selection group