நியூற்றனின் இயக்க விதிகள்
ஒரு பேருந்து திடீரெனத் தடுப்பான் போடும்போது, உள்ளே இருக்கும் பயணிகள் முன்னோக்கி தள்ளப்படுகிறார்கள். ஒரு பேருந்து திடீரெனப் புறப்படும்போது, பயணிகள் பின்னோக்கி தள்ளப்படுகிறார்கள். ஏன்? இதையெல்லாம் விளக்குவதே — நியூற்றனின் இயக்க விதிகள். நியூற்றன் என்பவர் 17-ஆம் நூற்றாண்டில் வாழ்ந்த ஆங்கில விஞ்ஞானி; இவரது மூன்று விதிகள் — விசையும் இயக்கமும் எப்படி தொடர்புபடுகின்றன என்பதை எளிதாக விளக்குகின்றன.
1. நியூற்றனின் முதலாவது விதி (சடத்துவ விதி)
"வெளியில் இருந்து ஒரு விசை செயற்படாதவரை — ஓய்விலுள்ள பொருள் ஓய்விலேயே இருக்கும்; இயக்கத்திலுள்ள பொருள் அதே வேகத்தில், அதே திசையில் தொடர்ந்து இயங்கிக்கொண்டே இருக்கும்."
இதையே சடத்துவ விதி (Law of Inertia) என்றும் அழைக்கின்றோம்.
நாள்தோறும் காணும் உதாரணங்கள்:
- பேருந்து திடீர் தடுப்பான் — பேருந்து நிற்கிறது; பயணியின் உடல் முன்னோக்கி தொடர விரும்புகிறது. ஆகவே பயணி முன்நோக்கி தள்ளப்படுகிறார்.
- பேருந்து திடீர் புறப்படுதல் — பேருந்து முன்நோக்கி நகர ஆரம்பிக்கிறது; பயணியின் உடல் ஓய்விலேயே இருக்க விரும்புகிறது. ஆகவே பயணி பின்நோக்கி தள்ளப்படுகிறார்.
- மேசை மீதான பாத்திரம் — விசை இல்லாமல் தானாக நகராது.
⭐ ஒரு வரியில் ஒவ்வொரு பொருளும் தனது இருக்கும் நிலையில் தொடர்ந்திருக்க விரும்புகின்றது. அதை மாற்ற வெளி விசை வேண்டும்.
2. சடத்துவம் (Inertia)
ஒரு பொருள் தனது இயக்க நிலையை — ஓய்வையோ, இயக்கத்தையோ — மாற்றத் தடை செய்யும் தன்மையே சடத்துவம்.
ஒரு கால்பந்தை உதைக்க எளிது; ஆனால் ஒரு கல்-கம்பத்தை உதைக்க கடினம் — அதன் சடத்துவம் கூடியது. ஏன்? பொதுவான விதி: திணிவு கூடிய பொருளுக்குச் சடத்துவம் கூட. ஆகவே ஒரு பெரிய பேருந்தை நகர்த்துவதற்கு ஒரு குழந்தையை நகர்த்துவதை விட அதிக விசை வேண்டும்.
இரு வகை சடத்துவம்:
- ஓய்வுச் சடத்துவம் (inertia of rest) — ஓய்விலுள்ள பொருள் ஓய்விலேயே தொடர விரும்புதல். உதா: மேசை மீதான கடதாசியின் கீழ் வைத்த நாணயம் — கடதாசியை வேகமாக இழுத்தால் நாணயம் அப்படியே ஓய்விலேயே நிற்கின்றது.
- இயக்கச் சடத்துவம் (inertia of motion) — இயக்கத்திலுள்ள பொருள் தொடர்ந்து இயங்க விரும்புதல். உதா: கிரிக்கெட் பந்தாட்டத்தில் அடிக்கப்பட்ட பந்து விசை இல்லாதவரை தொடர்ந்து பறக்கின்றது.
3. திணிவும் நிறையும் (Mass and Weight)
அன்றாட பேச்சில் "எடை" என்ற சொல்லை எல்லாவற்றுக்கும் பயன்படுத்துகிறோம். ஆனால் இயற்பியலில் — திணிவு வேறு, நிறை வேறு.
3.1 திணிவு (Mass)
ஒரு பொருளில் உள்ள பொருளின் அளவு. SI அலகு கிலோகிராம் (kg). திணிவு ஓர் எண்ணிக் கணியம் (scalar); திசை இல்லை. ஒரு பொருளின் திணிவு — அது புவியில் இருந்தாலும், நிலவில் இருந்தாலும், விண்வெளியில் இருந்தாலும் — மாறாமல் ஒரே மாதிரியாக இருக்கும்.
3.2 நிறை (Weight)
ஒரு பொருளின் மீது புவி (அல்லது வேறு கோள்) செலுத்தும் புவியீர்ப்பு விசையே நிறை. SI அலகு நியூற்றன் (N). நிறை ஒரு காவிக் கணியம் (vector) — கீழ்நோக்கி.
சூத்திரம்:
நிறை W = திணிவு m × புவியீர்ப்பு ஆர்முடுகல் g
புவியில் g = 10 m s⁻² (தோராயம்). ஆகவே 1 kg திணிவுள்ள பொருளின் புவியிலான நிறை = 1 × 10 = 10 N. நிலவில் g ஏறக்குறைய 1.6 m s⁻² மட்டுமே — ஆகவே அதே பொருளின் நிலவு-நிறை ≈ 1.6 N. திணிவு மட்டுமே மாறாமல் 1 kg.
⚠ முக்கியம் நாம் "என் எடை 50 கிலோ" என்று சொல்கிறோம் — உண்மையில் அது திணிவு (50 kg). அதன் நிறை புவியில் 50 × 10 = 500 N. தராசின் காட்சி கிலோகிராமில் இருந்தாலும், அது அடிப்படையில் கீழ்நோக்கி புவியீர்ப்பு விசையையே அளக்கின்றது.
4. நியூற்றனின் இரண்டாவது விதி
"ஒரு பொருளில் ஏற்படும் ஆர்முடுகல், அதன் மீது செயற்படும் நிகர விசைக்கு நேர் விகிதாசாரம்; பொருளின் திணிவுக்கு எதிர் விகிதாசாரம்."
சூத்திரம்:
விசை F = திணிவு m × ஆர்முடுகல் a
அலகுகள்: விசை — நியூற்றன் (N); திணிவு — kg; ஆர்முடுகல் — m s⁻².
1 N என்றால் என்ன? 1 kg திணிவுள்ள பொருளில் 1 m s⁻² ஆர்முடுகலை ஏற்படுத்தும் விசையே 1 நியூற்றன்.
உதாரணம் 1
5 kg திணிவுள்ள ஒரு பொருளில் 2 m s⁻² ஆர்முடுகலை ஏற்படுத்த எத்தனை விசை தேவை?
F = m × a = 5 × 2 = 10 N
உதாரணம் 2
20 N விசையை 4 kg திணிவுள்ள பொருளில் செலுத்தினால் ஆர்முடுகல் என்ன?
a = F / m = 20 / 4 = 5 m s⁻²
⭐ ஞாபகம் அதே விசை — பெரிய திணிவுக்கு குறைந்த ஆர்முடுகல்; சிறிய திணிவுக்கு கூடிய ஆர்முடுகல். அதனாலேயே அதே எஞ்சினுள்ள ஒரு கார் காலியாக இருக்கும்போது வேகமாகவும், நிறையக் கூட்டத்துடன் இருக்கும்போது மெதுவாகவும் ஆர்முடுகுகின்றது.
5. நியூற்றனின் மூன்றாவது விதி
"ஒவ்வொரு வினைக்கும் ஒரு சம, எதிர்த் திசை மறுவினை உண்டு."
அதாவது ஒரு பொருள் A மற்றொரு பொருள் B-மீது விசையை செலுத்தினால், B-உம் A-மீது சம அளவு, எதிர் திசையில் ஒரு விசையை திருப்பி செலுத்துகிறது. இவ்விரு விசைகளும் — வினை மற்றும் மறுவினை — ஒரே நேரத்தில் நிகழ்கின்றன; வெவ்வேறு பொருள்கள் மீது செயற்படுகின்றன.
எளிய உதாரணங்கள்:
- நீச்சல்: நீச்சல்காரர் கையை பின்னோக்கி நீரில் தள்ளுகிறார் (வினை). நீர் அவரை முன்னோக்கி தள்ளுகிறது (மறுவினை). அதனாலேயே அவர் முன்னேறுகிறார்.
- பலூன்: நிரப்பிய பலூனை விட்டால் — காற்று வெளியேற்றப்படுகிறது (வினை); பலூன் எதிர்த் திசையில் பறக்கிறது (மறுவினை).
- ராக்கெட்: எரிவாயு கீழ்நோக்கி வெளியேற்றப்படுகிறது (வினை); ராக்கெட் மேல்நோக்கி தள்ளப்படுகிறது (மறுவினை).
- நடப்பது: கால் தரையைப் பின்னோக்கி தள்ளுகிறது (வினை); தரை காலை முன்நோக்கி தள்ளுகிறது (மறுவினை).
- துப்பாக்கி: குண்டு முன்னோக்கி பாய்கிறது (வினை); துப்பாக்கி பின்னோக்கி உதைக்கிறது (மறுவினை).
⚠ முக்கியக் குறிப்பு வினை-மறுவினை ஒரே நேரத்தில் இரு வேறு பொருள்கள் மீது நிகழ்கின்றன. அதனாலேயே அவை ஒன்றை ஒன்று ரத்துசெய்யாமல், ஒவ்வொன்றும் தனது பொருளை இயக்குகின்றன.
6. பரீட்சைக்கான ஒரே பக்க சுருக்கம்
நியூற்றனின் மூன்று விதிகள்:
1️⃣ வெளி விசை இல்லாதவரை, பொருள் தனது நிலையில் (ஓய்வு அல்லது இயக்கம்) தொடர்கின்றது.
2️⃣ F = m × a. விசை = திணிவு × ஆர்முடுகல்.
3️⃣ ஒவ்வொரு வினைக்கும் சம எதிர்த்திசை மறுவினை.
சடத்துவம்: பொருளின் நிலை மாற்றத்துக்கான தடை. திணிவு ↑ → சடத்துவம் ↑.
திணிவு (m): kg, scalar, மாறாதது. நிறை (W): N, vector, W = mg. புவியில் 1 kg → 10 N. நிலவில் ≈ 1.6 N (g குறைவு).
1 N: 1 kg-இல் 1 m s⁻² ஆர்முடுகலை ஏற்படுத்தும் விசை.
மறுவினை எல்லாம்: நடப்பது, நீச்சல், பலூன், ராக்கெட், துப்பாக்கி — ஒரே கொள்கை.
✅ விரைவுச் சோதனை
முக்கியக் கருத்துக்களை உறுதிப்படுத்துங்கள். தவறான விடைகள் உங்கள் தவறுக் குறிப்பேட்டில் சேமிக்கப்படும்.
🖊 கட்டுரை வினாக்கள் (பகுதி II)
பரீட்சை வடிவில் கட்டமைப்பு வினாக்கள். முதலில் நீங்களே எழுதுங்கள்; பின்னர் மாதிரி விடையைத் திறந்து சரிபாருங்கள்.
(ஆ) (i) பேருந்து திடீரெனத் தடுப்பான் போடும்போது பயணி முன்நோக்கி சாய்வதையும், (ii) பேருந்து புறப்படும்போது பின்நோக்கி சாய்வதையும் — இவ்விதியின் அடிப்படையில் விளக்குக. (6 புள்.) (10 புள்ளி)
விடைத் திட்டம் — சேர்க்க வேண்டிய புள்ளிகள்:
- 1st law: வெளி விசை இல்லாதவரை, பொருள் தனது நிலையில் தொடரும்.
- சடத்துவம் = நிலை மாற்றுவதற்கான தடை.
- பேருந்து நிற்கும்போது: உடல் இயக்கத்தில் தொடர விரும்புகிறது → முன்நோக்கி.
- பேருந்து புறப்படும்போது: உடல் ஓய்விலேயே தொடர விரும்புகிறது → பின்நோக்கி.
இவ்விதியை சடத்துவ விதி (Law of Inertia) என்று அழைக்கின்றோம். ஏனெனில் இதன்படி, ஒவ்வொரு பொருளும் தனது நிலையை — ஓய்வு அல்லது இயக்கம் — தொடர்ந்து வைத்திருக்க விரும்புகின்றது. அந்த விருப்பத்தையே சடத்துவம் (inertia) என்போம்.
(ஆ) (i) பேருந்து திடீரெனத் தடுப்பான் போடும்போது:
பேருந்தும், அதனுள் உள்ள பயணியும் ஒன்றுசேர்ந்து ஒரு குறிப்பிட்ட வேகத்தில் இயங்கிக்கொண்டிருந்தனர். தடுப்பான் போடப்பட்டபோது பேருந்து திடீரெனத் தங்கிய நிலையை அடைகிறது. ஆனால் பயணியின் உடல் அதே வேகத்தில் தொடர்ந்து இயங்க விரும்புகிறது (இயக்கச் சடத்துவம்). ஆகவே பயணி முன்நோக்கி தள்ளப்படுகிறார்.
(ii) பேருந்து திடீரெனப் புறப்படும்போது:
பேருந்தும் பயணியும் ஒன்றாக ஓய்வில் இருந்தனர். பேருந்து திடீரெனப் புறப்பட்டபோது, பயணியின் உடல் ஓய்விலேயே தொடர விரும்புகிறது (ஓய்வுச் சடத்துவம்). ஆகவே பயணி பின்நோக்கி தள்ளப்படுகிறார்.
(ஆ) 50 kg திணிவுள்ள ஒருவரின் (i) புவியிலான நிறை, (ii) நிலவிலான நிறை — கணக்கிடுக. (புவியில் g = 10, நிலவில் g = 1.6) (3 புள்.)
(இ) ஒருவர் சந்திரனுக்குச் சென்றால் அவரது திணிவு மாறுமா? நிறை மாறுமா? காரணம் கூறுக. (3 புள்.) (10 புள்ளி)
விடைத் திட்டம் — சேர்க்க வேண்டிய புள்ளிகள்:
- திணிவு: scalar, kg, மாறாது.
- நிறை: vector (கீழ்நோக்கி), N, g உடன் மாறும்.
- புவியில்: W = 50 × 10 = 500 N.
- நிலவில்: W = 50 × 1.6 = 80 N.
- திணிவு மாறாது (50 kg).
- நிறை மாறும் (g குறைவு).
| பண்பு | திணிவு (m) | நிறை (W) |
|---|---|---|
| வரையறை | பொருளில் உள்ள பொருளின் அளவு | புவி அப்பொருளில் செலுத்தும் புவியீர்ப்பு விசை |
| SI அலகு | கிலோகிராம் (kg) | நியூற்றன் (N) |
| வகை | எண்ணிக் கணியம் (scalar) | காவிக் கணியம் (vector, கீழ்நோக்கி) |
| கோளுக்கு கோள் மாற்றம் | மாறாது | மாறும் (g மாறுவதால்) |
| சூத்திரம் | — | W = m × g |
(ஆ) 50 kg ஒருவரின் நிறை:
(i) புவியில்: W = m × g = 50 × 10 = 500 N.
(ii) நிலவில்: W = 50 × 1.6 = 80 N.
(இ) திணிவு மாறாது. ஏனெனில் திணிவு என்பது அவரது உடலில் உள்ள பொருளின் அளவு; அவர் சந்திரனுக்குச் சென்றாலும் — உடலில் உள்ள பொருள் மாறவில்லை. ஆகவே திணிவு 50 kg ஆகவே தொடர்கிறது.
நிறை மாறும். ஏனெனில் நிறை = m × g. சந்திரனில் புவியீர்ப்பு ஆர்முடுகல் g குறைவு (≈ 1.6 m s⁻²) — புவியில் உள்ள 10 m s⁻²-ஐ விட சுமார் ஆறில் ஒரு பகுதியே. ஆகவே சந்திரனில் நிறை குறையும்.
(ஆ) (i) 8 kg திணிவுள்ள ஒரு பொருளில் 24 N விசை செலுத்தினால் ஆர்முடுகல் என்ன? (ii) 5 m s⁻² ஆர்முடுகலை 6 kg பொருளில் ஏற்படுத்த தேவையான விசை எவ்வளவு? (iii) ஒரே விசை (60 N) — 12 kg பொருளிலும் 20 kg பொருளிலும் — எந்தப் பொருளில் அதிக ஆர்முடுகல் வரும்? (6 புள்.) (10 புள்ளி)
விடைத் திட்டம் — சேர்க்க வேண்டிய புள்ளிகள்:
- 2nd law: F = m × a.
- 1 N = 1 kg-இல் 1 m s⁻² ஆர்முடுகலை ஏற்படுத்தும் விசை.
- (i) a = 24/8 = 3 m s⁻².
- (ii) F = 6 × 5 = 30 N.
- (iii) சிறிய திணிவு (12 kg) → அதிக ஆர்முடுகல்.
சூத்திரம்: F = m × a
அங்கு F = விசை (N), m = திணிவு (kg), a = ஆர்முடுகல் (m s⁻²).
1 N: 1 kg திணிவுள்ள ஒரு பொருளில் 1 m s⁻² ஆர்முடுகலை ஏற்படுத்தும் விசையே 1 நியூற்றன்.
(ஆ) (i) F = 24 N, m = 8 kg.
a = F / m = 24 / 8 = 3 m s⁻².
(ii) m = 6 kg, a = 5 m s⁻².
F = m × a = 6 × 5 = 30 N.
(iii) ஒரே விசை 60 N செலுத்தப்பட்டது.
12 kg-க்கு: a = 60/12 = 5 m s⁻².
20 kg-க்கு: a = 60/20 = 3 m s⁻².
ஆகவே சிறிய திணிவு (12 kg) கொண்ட பொருளில் அதிக ஆர்முடுகல் ஏற்படுகிறது. (a ஆனது m-க்கு எதிர் விகிதாசாரம்.)
(ஆ) கீழ்க்கண்ட நாள்தோறும் காணும் சம்பவங்களில் வினை-மறுவினை ஜோடியை இனங்காண்க: (6 புள்.)
(i) நீச்சல்காரர் நீரில் முன்னேறுதல்
(ii) ராக்கெட் மேல்நோக்கி பறத்தல்
(iii) கால் தரையை அழுத்தி நடப்பது (10 புள்ளி)
விடைத் திட்டம் — சேர்க்க வேண்டிய புள்ளிகள்:
- 3rd law: ஒவ்வொரு வினைக்கும் சம, எதிர்த்திசை மறுவினை.
- சிறப்பு 1: சம அளவு + எதிர் திசை.
- சிறப்பு 2: இரு வேறு பொருள்கள் மீது, ஒரே நேரத்தில்.
- நீச்சல்: கை → நீர் பின் (வினை); நீர் → கை முன் (மறுவினை).
- ராக்கெட்: எரிவாயு → கீழ் (வினை); ராக்கெட் → மேல் (மறுவினை).
- நடப்பது: கால் → தரை பின் (வினை); தரை → கால் முன் (மறுவினை).
இரு முக்கிய சிறப்பியல்புகள்:
1. வினையும் மறுவினையும் சம அளவு; எதிர் திசை.
2. வினையும் மறுவினையும் ஒரே நேரத்தில் நிகழ்கின்றன; ஆனால் இரு வேறு பொருள்கள் மீது செயற்படுகின்றன. இதனாலேயே அவை ஒன்றை ஒன்று ரத்து செய்யாமல், ஒவ்வொன்றும் தனது பொருளை இயக்குகின்றன.
(ஆ) வினை-மறுவினை ஜோடிகள்:
(i) நீச்சல்காரர் நீரில் முன்னேறுதல்:
• வினை: நீச்சல்காரர் தனது கையை பின்நோக்கி நீரில் தள்ளுகின்றார்.
• மறுவினை: நீர் நீச்சல்காரரை முன்நோக்கி தள்ளுகின்றது.
ஆகவே அவர் முன்னேறுகின்றார்.
(ii) ராக்கெட் மேல்நோக்கி பறத்தல்:
• வினை: ராக்கெட்டின் எரிவாயு உச்ச அழுத்தத்தில் கீழ்நோக்கி வெளியேற்றப்படுகிறது.
• மறுவினை: எரிவாயு ராக்கெட்டை மேல்நோக்கி தள்ளுகின்றது.
ஆகவே ராக்கெட் மேலே பறக்கிறது.
(iii) நடப்பது:
• வினை: கால் தரையை பின்நோக்கி அழுத்துகின்றது.
• மறுவினை: தரை காலை முன்நோக்கி தள்ளுகின்றது.
ஆகவே நாம் முன்னேறுகின்றோம். (வழுக்கும் தரை — பனிக்கட்டி — மீது நடக்க கடினம் என்பதற்குக் காரணம் இங்கே தரை சரியாக பின்னோக்கி அழுத்த முடிவதில்லை.)
(ஆ) கீழ்வரும் பண்புகளை — திணிவு, நிறை — என எவ்விரண்டில் எதைக் கொண்டுள்ளனவென குறிப்பிடுக. (4 புள்.)
(i) SI அலகு kg.
(ii) வெக்டர் கணியம்.
(iii) கோளுக்கு கோள் மாறும்.
(iv) எண்ணிக் கணியம்.
(இ) 1 N என்றால் என்ன? அதன் கணித வரையறையை எழுதுக. (3 புள்.) (10 புள்ளி)
விடைத் திட்டம் — சேர்க்க வேண்டிய புள்ளிகள்:
- சடத்துவம் = நிலை மாற்ற எதிர்ப்பு.
- திணிவு ↑ → சடத்துவம் ↑.
- (i) திணிவு (kg).
- (ii) நிறை (vector).
- (iii) நிறை (g மாறும்).
- (iv) திணிவு (scalar).
- 1 N = 1 kg × 1 m s⁻².
திணிவுக்கும் சடத்துவத்துக்கும் இடையேயான தொடர்பு: திணிவு கூட → சடத்துவம் கூட. அதாவது திணிவு கூடிய பொருளை நகர்த்தவோ, நிறுத்தவோ, திசை மாற்றவோ அதிக விசை தேவை. அதனாலேயே ஒரு கால்பந்தை உதைப்பது எளிது; ஆனால் ஒரு பாறையை உதைப்பது கடினம்.
(ஆ) பண்பு வகைப்படுத்தல்:
(i) SI அலகு kg → திணிவு.
(ii) வெக்டர் கணியம் → நிறை (கீழ்நோக்கி விசை).
(iii) கோளுக்கு கோள் மாறும் → நிறை (g மாறுவதால்).
(iv) எண்ணிக் கணியம் → திணிவு.
(இ) 1 N (ஒரு நியூற்றன்): 1 kg திணிவுள்ள ஒரு பொருளில் 1 m s⁻² ஆர்முடுகலை ஏற்படுத்தும் விசையே 1 நியூற்றன்.
கணித வரையறை: 1 N = 1 kg × 1 m s⁻².
விடைத் திட்டம் — சேர்க்க வேண்டிய புள்ளிகள்:
- 1st law: வெளி விசை இல்லாதவரை, பொருள் தனது நிலையில் தொடர்வது. உதா: பேருந்து தடுப்பான்.
- 2nd law: F = ma. உதா: அதே விசை — பெரிய திணிவு, குறை ஆர்முடுகல்.
- 3rd law: ஒவ்வொரு வினைக்கும் சம எதிர்த்திசை மறுவினை. உதா: ராக்கெட்.
(1) முதலாவது விதி (சடத்துவ விதி): "வெளியில் இருந்து ஒரு விசை செயற்படாதவரை — ஓய்விலுள்ள பொருள் ஓய்விலேயே இருக்கும்; இயக்கத்திலுள்ள பொருள் அதே வேகத்தில், அதே திசையில் தொடர்ந்து இயங்குகின்றது."
உதாரணம்: ஒரு மேசை மீது வைத்த புத்தகம் — நாம் தள்ளாதவரை — அப்படியே ஓய்விலேயே இருக்கிறது. பேருந்து திடீரெனத் தடுப்பான் போடும்போது — பேருந்து நிற்கிறது; ஆனால் பயணியின் உடல் இயக்கத்தில் தொடர விரும்புவதால் முன்நோக்கி தள்ளப்படுகிறது.
(2) இரண்டாவது விதி: "ஒரு பொருளில் ஏற்படும் ஆர்முடுகல், அதன் மீது செயற்படும் நிகர விசைக்கு நேர் விகிதாசாரம்; பொருளின் திணிவுக்கு எதிர் விகிதாசாரம்."
சூத்திரம்: F = m × a.
உதாரணம்: ஒரே 100 N விசையை 10 kg பொருளில் செலுத்தினால் a = 10 m s⁻²; அதே விசையை 25 kg பொருளில் செலுத்தினால் a = 4 m s⁻² மட்டுமே. பெரிய திணிவுக்கு குறைந்த ஆர்முடுகல்.
(3) மூன்றாவது விதி: "ஒவ்வொரு வினைக்கும் சம, எதிர்த்திசை மறுவினை உண்டு."
வினையும் மறுவினையும் — சம அளவு, எதிர் திசை, ஒரே நேரத்தில், இரு வேறு பொருள் மீது.
உதாரணம்: ஒரு ராக்கெட் — எரிவாயுவை கீழ்நோக்கி பெரும் வேகத்தில் வெளியேற்றுகிறது (வினை); எரிவாயு ராக்கெட்டை மேல்நோக்கி தள்ளுகிறது (மறுவினை). ஆகவே ராக்கெட் மேலே பறக்கிறது.
நீச்சல், நடப்பது, துப்பாக்கி உதைப்பு, பலூன் பறப்பு — இவை எல்லாமே மூன்றாவது விதியின் உதாரணங்களே.
(ஆ) அதே சுவர் — பந்தின் மீது இவ்வளவு விசை செலுத்தினால், 3வது விதிப்படி பந்து சுவரின் மீது எவ்வளவு விசை செலுத்தியிருக்கும்? திசை என்ன? (3 புள்.)
(இ) ஏன் பந்து திரும்புகிறது ஆனால் சுவர் பின்நகராமல் நிற்கிறது? (2 புள்.) (10 புள்ளி)
விடைத் திட்டம் — சேர்க்க வேண்டிய புள்ளிகள்:
- வேக மாற்றம் = 4 − (−5) = 9 m s⁻¹ (திசை மாற்றம்).
- a = Δv / t = 9 / 0.1 = 90 m s⁻².
- F = ma = 2 × 90 = 180 N.
- 3rd law: பந்து சுவரில் சம 180 N, எதிர்த் திசை (சுவர் நோக்கி) செலுத்தியது.
- சுவர் மிக பெரிய திணிவு + கட்டிடத்துடன் இணைப்பு → அதன் ஆர்முடுகல் தோராயம் 0.
பந்து 5 m s⁻¹ வேகத்தில் சுவரை அடைந்து, 4 m s⁻¹ வேகத்தில் எதிர் திசையில் திரும்புகிறது. ஆகவே வேக மாற்றம் = 4 − (−5) = 9 m s⁻¹.
ஆர்முடுகல்: a = வேக மாற்றம் / நேரம் = 9 / 0.1 = 90 m s⁻².
விசை: F = m × a = 2 × 90 = 180 N.
சுவர் பந்தின் மீது 180 N விசையை — பந்து வந்த திசைக்கு எதிராக — செலுத்தியது.
(ஆ) நியூற்றனின் மூன்றாவது விதிப்படி: சுவர் பந்தின் மீது 180 N செலுத்தினால், பந்து சுவரின் மீது சம 180 N — ஆனால் எதிர் திசையில் (அதாவது சுவரை நோக்கி) — செலுத்தியிருக்க வேண்டும்.
(இ) பந்து திரும்புகிறது — சுவர் நகராதது:
F = m × a → a = F / m.
• பந்துக்கு: திணிவு 2 kg மட்டுமே; ஆகவே 180 N விசை பெரும் ஆர்முடுகலை (90 m s⁻²) ஏற்படுத்துகிறது. பந்து வேகத்தை மாற்றி திரும்புகிறது.
• சுவருக்கு: சுவர் கட்டிடத்துடன் (மற்றும் பூமியுடன்) இணைக்கப்பட்டுள்ளது. ஆகவே அதன் பயனுள்ள திணிவு மிகப் பெரியது. சம 180 N விசை செலுத்தப்பட்டாலும் — m மிக பெரிய எண் என்பதால் a ≈ 0. ஆகவே சுவர் தோராயம் நகராமல் நிற்கிறது.
இதனாலேயே ஒரே விசை இரு வேறு பொருளில் வெவ்வேறு விளைவுகளை ஏற்படுத்துகிறது.
🔥 மீட்டல் மையம்
பரீட்சைக்கு முன் இறுதி ஒரு நிமிடம் — மறக்கக்கூடாதவை மட்டும்.
- 1வது விதி (சடத்துவ விதி): வெளி விசை இல்லாதவரை, பொருள் தனது நிலையில் (ஓய்வு / இயக்கம்) தொடரும்.
- 2வது விதி: F = m × a. அலகுகள்: N = kg × m s⁻².
- 3வது விதி: ஒவ்வொரு வினைக்கும் சம, எதிர்த்திசை மறுவினை.
- சடத்துவம்: நிலை மாற்றத்துக்கான தடை. திணிவு ↑ → சடத்துவம் ↑.
- திணிவு (m): SI = kg, scalar, மாறாது.
- நிறை (W): SI = N, vector (கீழ்நோக்கி), W = m × g. g உடன் மாறும்.
- புவியில் g = 10 m s⁻²: 1 kg → 10 N. நிலவில் g ≈ 1.6 → 1 kg → 1.6 N.
- 1 N: 1 kg-இல் 1 m s⁻² ஆர்முடுகலை ஏற்படுத்தும் விசை.
- 1வது விதி உதா: பேருந்து தடுப்பான் (முன்நோக்கி சாய்வு); பேருந்து புறப்பாடு (பின்நோக்கி சாய்வு).
- 3வது விதி உதா: நீச்சல், நடப்பது, ராக்கெட், பலூன், துப்பாக்கி உதைப்பு.
- ⚠ வினை-மறுவினை எப்போதும் இரு வேறு பொருள் மீது.
- ⚠ "என் எடை 50 கிலோ" உண்மையில் 50 kg திணிவு; நிறை 500 N.
அலகின் முதுகெலும்பு — கருத்துக்களும் தொடர்புகளும்.
- 1வது விதி கூற்று: "வெளியில் இருந்து ஒரு விசை செயற்படாதவரை — ஓய்விலுள்ள பொருள் ஓய்விலேயே இருக்கும்; இயக்கத்திலுள்ள பொருள் அதே வேகத்தில், அதே திசையில் தொடர்ந்து இயங்கும்."
- சடத்துவம்: பொருளின் இயக்க நிலை மாற்றுவதற்கு எதிர்க்கும் தன்மை. ஓய்வுச் சடத்துவம் = ஓய்வில் தொடர விரும்புதல் (கடதாசி-நாணய சோதனை). இயக்கச் சடத்துவம் = இயக்கத்தில் தொடர விரும்புதல் (பந்து சுருண்டு செல்லல்).
- திணிவு: பொருளில் உள்ள பொருளின் அளவு. kg. Scalar. மாறாதது (புவி, நிலவு, விண்வெளி எல்லாம்).
- நிறை: புவி (அல்லது வேறு கோள்) பொருளின் மீது செலுத்தும் புவியீர்ப்பு விசை. W = m × g. N. Vector (கீழ்நோக்கி). g-உடன் மாறும்.
- புவி vs நிலவு: 60 kg ஒருவருக்கு — புவியில் 600 N, நிலவில் 60 × 1.6 = 96 N. திணிவு 60 kg இரு இடத்திலும்.
- 2வது விதி கூற்று: "ஒரு பொருளில் ஏற்படும் ஆர்முடுகல் நிகர விசைக்கு நேர் விகிதாசாரம்; திணிவுக்கு எதிர் விகிதாசாரம்."
- F = m × a: நேரடிக் கணக்குகள் — m, a, F மூன்றில் இரண்டு தெரிந்தால் மூன்றாவதை கண்டறிய. உதா: 5 kg + 2 m s⁻² → 10 N; 24 N + 8 kg → 3 m s⁻².
- 1 நியூற்றன் வரையறை: 1 kg திணிவில் 1 m s⁻² ஆர்முடுகலை ஏற்படுத்தும் விசை.
- 3வது விதி கூற்று: "ஒவ்வொரு வினைக்கும் சம, எதிர்த்திசை மறுவினை உண்டு."
- வினை-மறுவினை விளக்கம்: சம அளவு + எதிர் திசை + ஒரே நேரம் + இரு வேறு பொருளில். அதனாலேயே ரத்தாகாமல் ஒவ்வொரு பொருளும் இயங்கும்.
- 3rd law உதாரணங்கள் விரிவாக:\n • நீச்சல்: கை → நீர் (பின்); நீர் → கை (முன்).\n • நடப்பது: கால் → தரை (பின்); தரை → கால் (முன்).\n • பலூன்: காற்று → வெளி; பலூன் → எதிர் திசை.\n • ராக்கெட்: எரிவாயு → கீழ்; ராக்கெட் → மேல்.\n • துப்பாக்கி: குண்டு → முன்; துப்பாக்கி → பின் (உதைப்பு).
- 1st law பேருந்து உதாரணங்கள்:\n • தடுப்பான் போடுதல் → பயணி முன்நோக்கி (இயக்கச் சடத்துவம்).\n • திடீர் புறப்பாடு → பயணி பின்நோக்கி (ஓய்வுச் சடத்துவம்).\n • திடீர் திருப்பம் → பயணி எதிர் திசையில் சாய்வு.
- சா/த கணக்கு வகைகள்: F = ma நேரடி; W = mg நிறை; வேக மாற்றம் → ஆர்முடுகல் → விசை; சம்பவ விசை (impulse) = F × t.
பரீட்சைக்கு முந்தின இரவு முழு அலகையும் ஓட்டிப் பார்.
- 4.1 1வது விதி: நிலை தொடரும் (வெளி விசை இல்லை). சடத்துவம் = நிலை மாற்ற எதிர்ப்பு. திணிவு ↑ → சடத்துவம் ↑.
- 4.2 திணிவு vs நிறை: m (kg, scalar, மாறாது) vs W (N, vector, W=mg, மாறும்).
- 4.3 2வது விதி: F = m × a. 1 N = 1 kg × 1 m s⁻². உதா: 8 kg + 24 N → a = 3.
- 4.4 3வது விதி: சம எதிர்த்திசை மறுவினை, இரு வேறு பொருளில். உதா: நீச்சல், ராக்கெட், பலூன், நடப்பது.
- நாள்தோறும் உதாரணங்கள்:\n • தடுப்பான் (1st) — பயணி முன்.\n • புறப்பாடு (1st) — பயணி பின்.\n • கடதாசி-நாணய சோதனை (1st) — நாணயம் ஓய்வில்.\n • பெரிய பேருந்து நகர்த்த அதிக விசை (2nd) — F = ma.\n • நீச்சல் முன்னேற்றம் (3rd) — நீர் தள்ளுகிறது.\n • ராக்கெட் (3rd) — எரிவாயு கீழ்.\n • துப்பாக்கி உதைப்பு (3rd) — பின்னோக்கி.
- புவி vs நிலவு: 50 kg → புவி 500 N, நிலவு 80 N (g = 1.6). திணிவு மட்டுமே மாறாமல்.
- சா/த சூத்திரம் மூன்று: F = ma | W = mg | a = (v − u)/t (Ch 2-உடன் சேர்த்து).
- ⚠ தவறான கூற்றுகள் (நினைவில் கொள்ளுங்கள்): "திணிவு கோளுக்கு மாறும்" (தவறு); "வினை-மறுவினை ஒரே பொருளில்" (தவறு); "உச்சத்தில் ஆர்முடுகல் 0" (தவறு — Ch 2).
- ⭐ வரையறை மாதிரிகள்: சடத்துவம் = பொருளின் இயக்க நிலை மாற்றத்துக்கான தடை. நிறை = புவி பொருளில் செலுத்தும் புவியீர்ப்பு விசை. 1 N = 1 kg-இல் 1 m s⁻² ஆர்முடுகலை ஏற்படுத்தும் விசை.
- 📋 கலைச்சொற்கள்: விசை = force; திணிவு = mass; நிறை = weight; சடத்துவம் = inertia; ஆர்முடுகல் = acceleration; வினை = action; மறுவினை = reaction; புவியீர்ப்பு ஆர்முடுகல் = g.