ප්‍රත්‍යස්ථතාව හැඳින්වීම
- බාහිර බලයක් යෙදූ විට වස්තුවක දිග , වර්ගඵලය , පරිමාව , හැඩය වැනි රාශියක් වෙනස් වී බාහිර බලය ඉවත් කල විට නැවත ඉබේම මුල් තත්වයට පත්වීමේ ගුණය ප්‍රත්‍යස්ථතාව ලෙස හැඳින්වේ.
උදා -: රබර් පටියක් ඇද නිදහස් කල විට මුල් තත්වයට පත් වේ.
රබර් කුට්ටියක් සම්පීඩනය කොට නිදහස් කල විට මුල් තත්වයට පත්වීම.
දුනු පටියක් නවා නිදහස් කල විට ඉබේම මුල් තත්වයට පත් වේ.
- ඝන , ද්‍රව හා වායු යන ඕනෑම පදාර්ථයක් සතුව යම් ප්‍රමාණයක ප්‍රත්‍යස්ථතා ගුණයක් පවති.
- බාහිර බලවලට ලක්ව ඇති වස්තූන් ප්‍රත්‍යාබල තත්වයක පවතී යැයි කියනු ලැබේ.
- එම බාහිර බලය නිසා කිසියම් වෙනසක් සිදුවී ඇත්නම් එය වික්‍රියාවකට ලක්ව ඇතැයි කියනු ලැබේ.
- ආතන්‍ය ප්‍රත්‍යාබල යටතේ ආතන්‍ය වික්‍රියාවකටද සම්පීඩන ප්‍රත්‍යාබල යටතේ සම්පීඩන වික්‍රියාවටද බඳුන් වේ.
- දණ්ඩක් , තන්තුවක් හෝ කම්බියක් මත ඉදිරි දිශාව ඔස්සේ බලයක් යෙදූ විට එහි දිග වෙනස් වේ.
- දිග වෙනස් වීම විතතිය ලෙසත් යෙදූ බලය නිසා කම්බිය හෝ දණ්ඩ තුළ හටගන්නා බලය ආතතිය ලෙසත් දක්වනු ලැබේ.
දණ්ඩක ඉදිරි දිශාව ඔස්සේ F බලයක් යෙදූ විට e දිග වැඩිවීමක් ලබා දුන්නේ යැයි සලකමු.
- මෙහිදී යම් ස්ථානයකින් කල්පිතව වෙන්කල විට එක් කොටසක් සමතුලිතව පවතින්නේ අප යෙදූ බලය හා අනෙක් කොටසේ අංශු මගින් ඇතිකරන ආකර්ෂණ බල නිසා වේ.
- මෙම ආකර්ෂණ බලවල සම්ප්‍රයුක්තය ආතතියට සමාන වේ. මේ නිසා ඕනෑම ස්ථානයක ආතතිය සමාන බැවින් ඕනෑම ස්ථානයක අංශුවක් මත ඉදිරි දිශාව ඔස්සේ ක්‍රියාකරන බලය සමාන වේ.
- මේ නිසා ඕනෑම අංශු 2ක් අතර පරතරය සමාන ලෙස වැඩිවීමෙන් මුළු දිග වැඩිවීම සිදුවේ.
- මේ නිසා මුළු දිග වැඩිවීම පහත සඳහන් සාධක මත රඳා පවති .
- දණ්ඩ සෑදී ඇති ද්‍රව්‍යය
- දණ්ඩේ හරස්කඩ වර්ගඵලය
- දණ්ඩේ මුල් දිග
- යෙදූ බලය
ප්‍රත්‍යාබලය
- පදාර්ථයේ ඒකක හරස්කඩ වර්ගඵලයක් මත ඇතිවන ප්‍රත්‍යස්ථ බලය ප්‍රත්‍යා බලය නම් වේ.
- ප්‍රත්‍යා බලයේ ඒකකය පීඩනයේ ඒකකය ම වෙයි.
වික්‍රියාව
- බලය පදාර්ථයේ දිගක් ඔස්සේ යෙදූ විට ඒකක මුල් දිගකට අදාල විතතිය (දිගෙහි අඩුවීම හෝ වැඩිවීම) වික්‍රියාව නම් වේ.
- මෙයට ඒකක නැත.
- බාහිර බලයක් යොදා පදාර්ථයේ දිගෙහි වැඩිවීමක් හෙවත් ඇදීමක් ඇති කලේ නම් එවිට ආතන්‍ය ප්‍රත්‍යා බලයක්ද ආතන්‍ය වික්‍රියාවක්ද ඇතිවේ.
- බාහිර බලයක් යොදා පදාර්ථයේ දිගෙහි අඩුවීමක් හෙවත් සංකෝචනයක් ඇති කලේ නම් එවිට සම්පීඩන ප්‍රත්‍යා බලයක්ද සම්පීඩන වික්‍රියාවක්ද ඇතිවේ.
ප්‍රත්‍යස්ථතා සීමාව
- ප්‍රත්‍යස්ථ ගුණය සීමා සහිතව ඇතිවේ.
- එනම් පදාර්ථයක් තම ජ්‍යාමිතික මිනුම වෙනස් කර ගත් පසු බලය ඉවත් කළ විට නැවත මුල් පිහිටුමට කරා ගමන් ගන්නා යම් සීමාවක් පවතී.එය ප්‍රත්‍යස්ථතා සීමාව නම් වේ.
- මෙම යෙදූ මුල් බලය ඉවත් කලද එම පදාර්ථය තම මුල් ජ්‍යාමිතික හැඩය ලබා නොගනී නම් එවිට ප්‍රත්‍යස්ථ සීමාව ඉක්මවා යැයි සළකයි.
- බොහෝ ද්‍රව්‍ය සඳහා සමානුපාතික සීමාව දක්වා ප්‍රත්‍යාබලය වික්‍රියාවට දක්වන අනුපාතය නියතයක් වේ.
- මෙම ආතන්‍ය ප්‍රත්‍යාබලය හා ආතන්‍ය වික්‍රියාව අතරද , සම්පීඩන ප්‍රත්‍යාබලය හා සම්පීඩන වික්‍රියාව අතර ද සමානුපාතිකතාවයේ නියතය අදාළ ද්‍රව්‍යයේ යංමාපාංකය ලෙස හැඳින්වේ.
Q: පැත්තක දිග 2 cm වූ සමචතුරස්‍රාකාර හරස්කඩක් ඇති දිග 1.2 m වූ දණ්ඩකට 200kN බලයක් යෙදූ විට 22cm විතතියක් ඇතිවේ. දණ්ඩේ ආතන්‍ය ප්‍රත්‍යා බලයද, ආතන්‍ය වික්‍රියාවද, දණ්ඩ සාදා ඇති ද්‍රව්‍යයේ යංමාපාංකය ද සොයන්න.
කම්බියක ට යොදන බලය අනුව එහි විතතිය වෙනස් වන ආකාරය භාර විතති වක්‍රය
- හරස්කඩ ඒකාකාරව ප්‍රත්‍යස්ථ ද්‍රව්‍යයක කෙළවරක් ආධාරයකට ගැටගසා පහළ කෙළවරට සම්බන්ධ කළ තුලා තැටිය ට යොදන භාරය ක්‍රමයෙන් වැඩි කළ විට බලය සමග විතතිය ඒකාකාරව වැඩිවෙයි.
- ඉන්පසු යොදන බලය අනුරූපව මුල දී ට වඩා වැඩි විත්තියක් පෙන්වමින් ඒකාකාරව වැඩිවෙයි.
- බලය තවදුරටත් වැඩි කිරීමේදී සිදුවන දිගෙහි වැඩිවීම මුල දී ට වඩා බොහෝ සෙයින් වැඩි වේ. අවසානයේ යම් හරස්කඩක් හරහා තන්තුව සිහින් වී කැඩී යාම සිදුවේ.
ප්‍රත්‍යස්ථ ද්‍රව්‍යයක් සඳහා විතතිය ඉදිරියේ භාරය වෙනස් වන ආකාරය පහත දැක්වේ.
වික්‍රියාව ඉදිරියේ ප්‍රත්‍යා බලය විචලනය ද මේ ආකාරයටම වේ.
A-සමානුපාතික සීමාව අවසන් වන ලක්ෂ්‍යය OA – සමානුපාතික සීමාව
B- ප්‍රත්‍යස්ථ සීමාව අවසන් වන ලක්ෂ්‍යය OB – ප්‍රත්‍යස්ථ සීමාව
C- අවනති ලක්ෂ්‍යය BC – සුවිකාර්ය ප්‍රදේශ
D- භේදක භාරය
E- භේදක ලක්ෂ්‍යය
සමානුපාතික සීමාව (OA)
ප්‍රස්ථාරයේ ඇති සරල රේඛීය කොටස වේ. හුක් නියමය පිළිපදින සීමාව වන අතර මෙම සීමාව තුළ ප්‍රත්‍යා බලය වික්‍රියාවට අනුලෝම ව සමානුපාතික වේ.
ප්‍රත්‍යාස්ථ සීමාව (OB)
සමානුපාතික සීමාව පසු කළ ද ප්‍රත්‍යස්ථ සීමාව දක්වා ම බලය ඉවත් කළ විට නැවත තන්තුව පැමිණි මග ඔස්සේ ම මුල් පිහිටුමට ගමන් කිරීම හෙවත් පැමිණීම වගේම නැවත යාම සිදුවේ.
එනම් B හිදී බලය ඉවත් කළහොත් නැවත මුල් මාර්ගය ඔස්සේම BAO මාර්ගය ඔස්සේ මුල් පිහිටුම පැමිණෙයි, එනම් ස්ථිර වික්‍රියාවක් හෝ විතතියක් නැත.
භංගුර ද්‍රව්‍ය සඳහා A හා B ඉතා සමීපව පිහිටයි.
අවනති ලක්ෂ්‍යය (C)
ප්‍රත්‍යා බලයේ වැඩි වීමකින් තොරව හෝ සුළු වැඩිවීමකින් වික්‍රියාව හෝ විතතිය විශාල ලෙස වැඩිවීම ඇරඹෙන ලක්ෂය මේ වේ. මෙහිදී කම්බි විතතිය ඇරඹීම කෙරෙහි ,
1. ප්‍රත්‍යස්ථ ගුණය
2. සුවිකාර්ය ගුණය යන 2 ම දායක වේ.
එනම් හරස්කඩ වර්ගඵලය අඩුවීම නිසාද විතතිය සුළු වශයෙන් වැඩි වීම ( සුවිකාර්ය ගුණය) සිදුවේ. තවද හරස්කඩ වර්ගඵලය අඩුවීම හේතුවෙන් ප්‍රත්‍යා බලයේ වැඩි වීමක්ද සිදුවේ.
සුවිකාර්ය ප්‍රදේශ (BC)
යොදනු ලබන බලයට අනුරූපව විශාල විතති පෙන්වන ප්‍රදේශයකි.බලය ඉවත් කළ විට මුල් මඟ ඔස්සේම නැවත මුල් පිහිටීමට නොපැමිණේ. උදාහරණ ලෙස C අවනති ලක්ෂයෙන් පසු භාරය ක්‍රමයෙන් ඉවත් කිරීමේදී තන්තුව CO’ මාර්ගය ඔස්සේ ගමන් කර බලය 0 වන විට OO’ විත්තියක් ඉතිරි කර ගනී.
භේදක භාරය (D)
තන්තුව ට දැරිය හැකි උපරිම භාරයට අනුරූප ලක්ෂ්‍යය වේ.
භේදක ලක්ෂය (E)
භේදක භාරයේ යෙදූ පසු කම්බිය කැඩී යන ලක්ෂය වේ. කම්බිය කැඩී යාමට පෙර ආතන්‍ය ප්‍රත්‍යා බලයේ හදිසි අඩුවීමක් සිදුවේ. අණු අතර බන්ධන කැඩී එහි ශක්තිමත් බව අඩු වී යාම ය.
හුක් නියමය
ප්‍රත්‍යස්ථ ද්‍රව්‍යයකට යොදනු ලබන බලය සමානුපාතික සීමාව තුළදී එහි සිදුවන විතතියට අනුලෝම ව සමානුපාතික වේ. ඒ අනුව ඉහත සඳහන් කම්බිය සඳහා හූක් නියමය යෙදූ විට.
F ∝ e
F = ke
Q: k යන සමානුපාතික නියතයේ අගය 6×1012 වන ද්‍රව්‍යයකින් සැදී කම්බියක් 2×10-2 mm විතතියක් ලබා දීමට සමත් වන්නේ කවර බලයක්ද?
F = ke
F = 6×1012 x 2×10-5
F = 1.2 x 108 N
Q: දිග 1.6 m සහ අරය 1 mm වන වානේ කම්බියක ඉහල කෙලවර අචල ආධාරකයකට සම්බන්ධ කර පහල කෙලවරට 20 kg ක භාරයක් යොදනු ලැබේ. සමානුපාතික සීමාව ඉක්ම නොවූයේ යයි සලකා කම්බියේ විතතිය සොයන්න. (වානේ වල මාපාංකය 2 x 1011 Nm-2 වේ.)
වික්‍රියා විභව ශක්තිය
- කම්බියක් මත බලයක් යෙදූ විට කම්බියේ දිග වැඩිවේ. එනම් බලය චලිත වේ.
- බලය මගින් කාර්යය කරයි.
- එම කාර්යය කම්බිය තුල ශක්තිය ලෙස ගබඩා වේ.
- එම ශක්තිය වික්‍රියා විභව ශක්තිය ලෙස හැඳින්වේ.
- මෙහිදී බලය ශුන්‍යයේ සිට වැඩිවන විට දිගෙහි වැඩිවීමක් සිදුවන හෙයින් ප්‍රත්‍යස්ථ බලයේ අගය නියත නොවේ.
- මේ නිසා මධ්‍යන්‍ය බලය මගින් කරනු ලබන කාර්යය සලකනු ලැබේ.
Q: වානේ කම්බියක එක කෙළවරක් අචල ආධාරකයකට බැඳ එහි නිදහස් කෙලවරට 200N ක බලයක් යොදා එය ඉවතට ඇදි විට එහි ඇති වූ විතතිය 5mm වේ. කම්බියේ ගබඩා වී ඇති ශක්තිය කොපමණද?
W = ½ Fe
W = ½ × ආතතිය × විතතිය
W = ½ × 200 x (5×10-3) = 0.5J
- එනම් විතතිය ඉදිරියෙන් බලය ප්‍රස්තාරගත කල විට ප්‍රස්තාරයත් x අක්ෂයත් අතර වර්ගඵලයෙන් ගබඩා වන ශක්තිය ලැබේ.
Q: එක්තරා ද්‍රව්‍යයකින් සාදන ලද කම්බියක දිග 2m ද, සමචතුරස්‍රාකාර හරස්කඩේ පැත්තක දිග 5cm ද වේ. එය සාදා ඇති ද්‍රව්‍යයේ 2.5×109 Nm-2 වේ. යම් බලයක් එයට යොදා එය ඇද්ද විට එහි ඇති වූ විතතිය 0.05 mm වේ නම් එවිට එහි ගබඩා වී ඇති වික්‍රියා විභව ශක්තිය කොපමණද?
ඒකක පරිමාවක ගබඩාවන ශක්තිය
Q: එක්තරා ලෝහයක මාපාංකය 2 x 1011 Nm-2 වේ. එහි එක් කෙළවරක් වහලයකට සම්බන්ධ කර අනෙක් කෙළවරෙන් 10kg භාරයක් එල්ලා ඇත. එවිට කම්බියේ ඒකක පරිමාවක ගබඩා වන විභව ශක්තිය සොයන්න. (කම්බියේ අරය 0.2 mmවේ.)
- වික්‍රියාවට ඉදිරියෙන් ප්‍රත්‍යාබලය ප්‍රස්තාරයත් x අක්ෂයත් අතර වර්ගඵලයෙන් ඒකක පරිමාවක ගබඩාවන ශක්තිය ලැබේ.
ලෝහ කම්බියක යංමාපාංකය සෙවීම
උපකරණ
- එකම ද්‍රව්‍යයෙන් සාදන ලද එකම දිග ඇති සිහින් ඒකාකාර කම්බි 2 ක්
- ප්‍රධාන පරිමාණයක්(මිලිමීටර වලින් ක්‍රමාංකනය කළ)
- ව’නියර් පරිමාණයක්
- ½kg පඩි කට්ටලයක්
- අමතර භාරයක්
- මීටර් රූලක්
- මයික්‍රෝමීටර ස්කුරුප්පු ආමානයක්
- බර යොදන තැටියක් (බර රඳවනයක්)
- එකම ආධාරකයක කම්බි දෙකම එල්ලන්න .
- එක් කම්බියක ප්‍රධාන පරිමාණය එල්ලා එමගින් අමතර භාරය එල්ලීමෙන් කම්බිය ඇදී පවතින සේ සකස් කරගන්න .
- අනෙක් කම්බියේ ව’නියර් පරිමාණය එල්ලන්න.
- ව’නියර් පරිමාණයෙන් බර යොදන තැටිය එල්ලන්න.
- තැටියට ආරම්භයේදි 1kg පමණ පඩියක් යොදා පාඨාංකය ප්‍රධාන පරිමාණයෙන් හා ව’නියර් පරිමාණයෙන් කියවන්න.
- ½kg ක පඩියක් යොදා නැවත පාඨාංකය කියවාගෙන ආරම්භක පාඨාංකය අඩුකොට විතතිය ලබාගන්න.
- ½kg බැගින් බර වැඩි කරමින් ඉහත ආකාරයට පරීක්ෂණය කොට අදාළ මිනුම් ලබාගන්න .
- නැවත භාරය ඉවත් ඉවත් කරමින්ද එක් එක් භාරයට අනුරූප පාඨාංක කියවාගෙන විතතිය ලබාගන්න.
- කම්බියේ ස්ථාන කිහිපයකින් විෂ්කම්භය මැන ගන්න.
|
රඳවනය ට යොදා ඇති බර (kg) |
ව’නියර් පාඨාංක |
විතතිය |
මධ්‍යන්‍ය විතතිය |
|||
|
බර එක් කිරීමේදී (mm) |
බර ඉවත් කිරීමේදී (mm) |
බර එක් කිරීමේදී (mm) |
බර ඉවත් කිරීමේදී (mm) |
|||
|
0 |
||||||
|
1/2 |
||||||
|
1 |
||||||
|
1 1/2 |
||||||
|
2 |
||||||
|
2 1/2 |
||||||
- මෙහිදී කම්බිය 3m පමණ දිගින් විය යුතු අතර කම්බියේ විෂ්කම්භය 0.5mm හෝ 1mm ප්‍රමාණයේ විය යුතුය.
- මෙහිදී සිහින් දිග කම්බියක් යොදාගන්නේ වැඩි විතතියක් ඇතිකොට එම මිනුමේ නිරවද්‍යතාවය වැඩි කරගැනීමට වේ.
- ව’නියර් මූලධර්මය යොදාගන්නේ විතතිය කුඩා මිනුමක් නිසා මිනුම නිරවද්‍යව ගැනීමට වේ.
- මෙහි ඇති කුඩාම පාඨාංක විතතිය හා විෂ්කම්භය නිසා ඒවා වැඩිම නිරවද්‍යතාවයෙන් ගත යුතුය.
- එකම ආධාරකයක එල්ලීමෙන් බර යෙදීමේදී ආධාරකය පහත් වූ විට ප්‍රධාන හා ව’නියර් පරිමාන එකම ප්‍රමාණයකින් පහත් වන නිසා විතතියට දෝෂයක් ඇති නොවේ.
- එකම දිග ඇති එකම ද්‍රව්‍යයෙන් සැදි කම්බි දෙකක් යොදාගත්විට උෂ්ණත්වය වෙනස් වන විට සිදුවන ප්‍රසාරණය නිසා ප්‍රධාන හා ව’නියර් පරිමාණ එකම ප්‍රමාණයකින් වෙනස් වන නිසා දෝෂයක් ඇති නොවේ.
- මෙහිදී භාරය එක් කරමින් එක් වතාවක් ද, භාරය ඉවත් කරමින් තවත් වතාවක්ද පාඨාංක ලබාගන්නේ ප්‍රත්‍යාස්ථ සීමාව ඉක්මවා ඇත්දැයි බැලීමටත්, නැම්මක් දිගහැරීම හෝ සම්බන්ධක ලිස්සීමක් සිදුවී ඇත්දැයි බැලීමටත් වේ.
- මෙවැනි අවස්ථා වල රේඛීයව පවතින එක් කොටසක් පමණක් යොදාගෙන ගණනය කිරීම් කළ හැකිය.
උෂ්ණත්වය වෙනස් වීම නිසා දණ්ඩක ගොඩනැගෙන ප්‍රත්‍යාබලය
ඉහත 1 රූපයේ ආකාරයට 25 °C දී දෙපසින් කලම්ප කළ දණ්ඩක් 0 °C දක්වා අඩු කිරීමේදී, එහි ආතති බලය ගොඩනැගේ. එසේම දණ්ඩේ උෂ්ණත්වය 50°C දක්වා වැඩි කිරීමේදී දණ්ඩේ දිග වැඩිවීමට පෙළඹෙන නිසා එහි තෙරපුම් බල ඇතිවේ. තන්තුවක ඇති වන්නේ ආතති බලය පමණි.
ඉහත ( I ) රූපයේ දක්වා ඇති පරිදි θ1 උෂ්ණත්වයේදී lo දිගැති දණ්ඩක් සලකමු. දණ්ඩ කලම්ප නොකළේ නම් (II) රූපයේ අයුරු එහි දිග lo+ Δl දක්වා වැඩිවේ. එහෙත් (III) රූපයේ අයුරු දෙපස කලම්ප කර තිබුණි නම්, θ2 උෂ්ණත්වයේ දී ද එහි දිග lo ම විය යුතු ය එසේ වීමට නම් දණ්ඩේ ගොඩනැගෙන F තෙරපුම් බලය මගින් දණ්ඩේ දිග lo+ Δl සිට lo දක්වා අඩු කර දණ්ඩ සම්පිණ්ඩනය කළ යුතුය.
දණ්ඩේ සිදුවන උෂ්ණත්ව වැඩිවීම t = (θ2 – θ1) ද රේඛීය ප්‍රසාරණතාව α ද නම්,
- දණ්ඩ සිසිල් කිරීමේ දී එය මත ගොඩනැගෙන ආතතිය ද ඉහත ආකාරයටම ලබාගත හැකි අතර එහි 1+ αt වෙනුවට1-αt යෙදේ. කෙසේ වුවද α ඉතා කුඩා බැවින් ආතතියද,
F=YAαt මගින් ලැබේ.
- මේ අනුව, දෙපසින් කලම්ප කර ඇති දණ්ඩක උෂ්ණත්වය වෙනස්වීමක් නිසා දණ්ඩේ ඇතිවන ආතතිය හෝ තෙරපුම් බලය F නම්,
F=YAαt
Y =යංමාපාංකය
A = හරස්කඩ වර්ගඵලය
α = රේඛීය ප්‍රසාරණතාව
t = උෂ්ණත්ව වෙනස
ඔබට මෙම කොටස වීඩියෝ මගින් අධ්‍යයනය කිරීමට :
