ஓய்வில் உள்ள பாய்மத்தம்பத்தினால் அழுத்தம்

ஓய்வில் உள்ள பாய்மத்தம்பத்தினால் அழுத்தம்

மலைமீது ஏறும் ஒரு மலையேற்ற வீரர் உயரத்தைப் பொறுத்து காற்றின் அழுத்தம் குறைவதை உணர இயலும். நீச்சல் குளத்தில் குதிக்கும் ஒருவர் நீர்ப்பரப்புக்கு கீழே ஆழமாக செல்லும் போது நீரின் அழுத்தம் அதிகரிப்பதை உணர்கிறார். இந்த இரு நேர்வுகளிலும், மலையேற்ற வீரர் மற்றும் நீச்சல் வீரர் எதிர்கொண்ட அழுத்தமானது நிலையாக உள்ள பாய்மங்களின் நீர்ம நிலை அழுத்தமாகும். 

நீரின் ஆழத்தைப் பொறுத்து அழுத்தம் அதிகரிப்பதைப் புரிந்துகொள்ள உருளை வடிவில் உள்ள A குறுக்குவெட்டுப்பரப்பு கொண்ட நீர் மாதிரியைக் கருதுக. படம் 7.10 (அ) இல் காட்டியுள்ளவாறு, h1 மற்றும் h2 என்பவை முறையே உருளையின் மட்டம் 1 மற்றும் 2 ஆகியவைகள் காற்று - நீர் இடைப்பகுதியிலிருந்து உள்ள ஆழங்கள் என்க. மட்டம் 1 இல் செயல்படும் கீழ்நோக்கிய விசை F1 எனவும் மேல்நோக்கிய விசை F2 எனவும் கொள்க. எனவே F1 = P1 A மற்றும் F2 = P2 A. நீர் மாதிரியின் நிறை m எனக் கருதுக. சமநிலையில் மொத்த மேல்நோக்கிய விசை (F2) ஆனது மொத்த கீழ்நோக்கிய விசையால் (F1 + mg), சமன் செய்யப்படுகிறது. மாறாக, கீழ்நோக்கி செயல்படும் புவியீர்ப்பு விசையானது விசையின் வேறுபாடு F2 – F1 ஆல் சமன் செய்யப்படுகிறது.

நீரின் அடர்த்தி ρ எனில், மாதிரியில் உள்ள நீரின் நிறை

எனவே புவியீர்ப்பு விசை

FG = ρ A (h2 – h1) g 

FG இன் மதிப்பை சமன்பாடு (7.15) இல் பிரதியிட

F2=F1+m g 

P2A = P1A + ρA(h2-h1)g 

இரு புறங்களிலும் A ஐ நீக்க

P2 = P1 + ρ(h2 – h1)g             (7.16)

நாம் மட்டம் 1 ஐ நீரின் மேற்பரப்பிலும் அதாவது காற்று நீர் இடைப்பகுதி, மட்டம் 2 ஐ மேற்பரப்பிற்கு கீழே h ஆழத்திலும் (படம் 7.10 (ஆ) இல் காட்டியுள்ளவாறு) தேர்வு செய்தால் h1 மதிப்பு சுழியாகும் (h1 = 0) மற்றும் P1 காற்றழுத்தத்தின் மதிப்பைப் பெறுகிறது Pa மேலும் h ஆழத்தில் அழுத்தம் (P2) ஆனது P என்ற மதிப்பைப் பெறும். இந்த மதிப்புகளை சமன்பாடு (7.16) இல் பிரதியிட

எனவே, h ஆழத்தில் உள்ள அழுத்தம் நீரின் மேற்பரப்பில் உள்ள அழுத்தத்தை விட அதிகமாகும். காற்றழுத்தம் புறக்கணிக்கப்பட்டால், h அழுத்தில் அழுத்தம் ஆனது 

கொடுக்கப்பட்ட திரவத்திற்கு ρ மாறிலி மற்றும் g மதிப்பும் மாறிலி , எனவே பாய்மத் தம்பத்தினால் உருவாகும் அழுத்தமானது நீர்மத்தம்பத்தின் உயரம் அல்லது செங்குத்துத் தொலைவுக்கு நேர்த்தகவில் உள்ளது. அழுத்தத்தை நிர்ணயம் செய்ய பாய்மத்தம்பத்தின் உயரமே முக்கியமாகும் மற்றும் கொள்கலனின் குறுக்குப் பரப்பு அல்லது அடிப்பரப்பு அல்லது வடிவம் ஆகியவற்றைச் சாராது என்பதைக் குறிக்கிறது. 

நீர்மநிலையியல் முரண்புதிர்

ஓய்வில் உள்ள திரவத்தைப் பற்றிக் கூறினால் ஒரே கிடைமட்டத்தில் உள்ள அனைத்துப் புள்ளிகளிலும் (சம் ஆழத்தில்) திரவ அழுத்தம் சமமாக உள்ளது. இந்த கூற்றை ‘நீர்மநிலையியல் முரண்புதிர்’ எனப்படும் சோதனை மூலம் விளக்கலாம். படம் 7.11 இல் காட்டியுள்ளவாறு A,B மற்றும் C ஆகிய மாறுபட்ட வடிவங்களைக் கொண்ட மூன்று கலன்களைக் கருதுவோம். இந்த கலன்கள் அடிப்பகுதியில் ஒரு கிடைத்தள குழாய் மூலம் இணைக்கப்பட்டுள்ளன. இவை ஒரு திரவத்தால் (நீர்) நிரப்பப்பட்டால் கலன்கள் மாறுபட்ட பருமனுள்ள நீரைக் கொண்டிருந்தாலும் சமஅளவிலான நீரின் மட்டத்தைக் கொண்டுள்ளன. ஏனென்றால் ஒவ்வொரு கலனின் அடிப்பகுதியில் உள்ள திரவம் சமமான அழுத்தத்தை உணர்கிறது.

ஒரு இடத்தில் உள்ள உங்களுக்குத் வளிமண்டல அழுத்தம் தெரியுமா? என்பது அந்த இடத்திற்கு மேல் உள்ள காற்றினால் ஓரலகு மேற்பரப்பில் செலுத்தப்படும் புவியீர்ப்பு விசை ஆகும். இது உயரம் மற்றும் வானிலை காற்றின் அடர்த்தி ஆகியவற்றை சார்ந்து மாறுகிறது. உண்மையில் உயரம் அதிகரிக்கும்போது காற்றழுத்தம் குறைகிறது. 

உயரத்தைப் பொறுத்து காற்றழுத்தம் குறைவது அன்றாட வாழ்வில் விரும்பத்தகாத விளைவைக் கொண்டுள்ளது. உதாரணமாக, மிக உயரமான இடங்களில் சமைப்பதற்கு நீண்ட நேரம் ஆகிறது. காற்றழுத்தத்திற்கும் இரத்த அழுத்தத்திற்கும் இடையே அதிக வேறுபாடு காரணமாக உயரம் அதிகமுள்ள இடங்களில் மூக்கில் இரத்தம் வடிதல் மற்றொரு பொதுவான நிகழ்வாகும். புவிப்பரப்பில் கடல் மட்டத்தில் அதன் மதிப்பு 1atm ஆகும்.

1 atm அழுத்தம் = 1.013 × 105 pa

செயல்பாடு 1 

ஒரு திறப்பைக் கொண்டுள்ள ஒரு உலோகக் கலனை (டின்) எடுத்துக்கொள்க. ஒரு வெற்றிட இறைப்பானை திறப்பில் இணைக்கவும். கலனின் உள்ளே இருக்கும் காற்றை வெளியேற்றவும். உலோகக் கலனின் வடிவம் தகர்க்கப்படுவது ஏன்?

அறிந்து கொள்வது: 

உட்பரப்பில் அழுத்தம் குறைகிறது. எனவே, வெளிப்புற காற்றழுத்தத்தின் விசை சமன் செய்யப்படாமல் செயல்படுவதால் கலனின் வடிவம் தகர்க்கப்படுகிறது.

செயல்பாடு 2

ஒரு கண்ணாடிக்குவளையை எடுத்துக்கொள்க. அதன் விளிம்புவரை நீரால் நிரப்புக. ஒரு காகித அட்டையை அதன் விளிம்பில் குவளைக்கும் அட்டைக்கும் இடையே காற்று இல்லாதவாறு வைக்கவும். குவளையை தலைகீழாக திருப்புகள் நீர் கீழே விழாமல் இருக்கும்.

அறிந்து கொள்வது: 

குவளையில் உள்ள நீரின் எடையை காற்றில் மோதிக்கொண்டுள்ள காகித அட்டையின் கீழ் பரப்பில் செயல்படும் மேல் நோக்கிய காற்றழுத்தம் காரணமாக கிடைக்கும் மேல்நோக்கிய விசை சமன்படுத்துவதால் இது நிகழ்கிறது.