අධ්යාපන ලෝකයට
ඔබේ දැනුම වර්ධනය කරගන්නා ගමන අදම අරඹන්න. නව තාක්ෂණය සමඟ පෙරට යන්න.
සාදරයෙන් පිළිගනිමු!
ඇතුලත් වීමට ඔබගේ ගිණුමේ තොරතුරු ලබා දෙන්න
වස්තුවක් මත බල යෙදීමෙන් එම වස්තුව තල්ලු කිරීමට හෝ ඇදීමට හෝ එසවීමට පුළුවන් බව අපි දනිමු. එසේ ම වස්තුවක් මත බල යෙදීම මගින් එය කැරකැවීම ද කළ හැකි ය. එනම් බලයක් මගින් වස්තුවක් යම් ලක්ෂ්යයක් වටා කරකැවිය හැකි ය. මෙම පාඩමේ දී අප අවධානය යොමු කරන්නේ බලයක් මගින් වස්තුවක් කරකැවීමේ හැකියාව පිළිබඳව යි.
මෙහි දී දොරෙහි භ්රමණය සිදු වන්නේ එහි අසව්ව දිගේ යන සිරස් රේඛාව වටා ය. එම රේඛාවට දොරෙහි භ්රමණ අක්ෂය යැයි කියනු ලැබේ.
දොරෙහි භ්රමණ අක්ෂයේ සිට බලයේ ක්රියා රේඛාවට ඇති ලම්බක දුර වැඩි වන විට දොර විවෘත කිරීමට අවශ්ය බලය අඩු වන බව ඔබට පැහැදිලි වනු ඇත. එසේම බලයේ ක්රියා රේඛාවට දොරෙහි භ්රමණ අක්ෂයේ සිට ඇති ලම්බ දුර අඩු වන විට යෙදිය යුතු බලය වැඩි වන බව ඔබ ලබාගත් පාඨාංකවලින් පැහැදිලි වනු ඇත.
මෙයින් අදහස් වන්නේ දොරෙහි භ්රමණ අක්ෂයට ඈතින් බල යොදන විට දොර විවෘත කිරීම වඩා පහසු බවත්, අසව්ව අසලින් බල යොදන විට එය අපහසු බවත් ය.
යම් වස්තුවක් දෙන ලද අක්ෂයක් වටා භ්රමණය කිරීමට අවශ්ය බලය, වස්තුව කරකැවෙන අක්ෂයේ සිට බලයේ ක්රියා රේඛාවට ඇති ලම්බ දුර අනුව වෙනස් වන බව පැහැදිලි වේ.
අක්ෂයක සිට බලයක ක්රියා රේඛාවට පවතින ලම්බක දුර හා බලයේ විශාලත්වයෙහි ගුණිතය එම ලක්ෂ්යය වටා බලයෙහි ඝූර්ණය (Moment of force) යනුවෙන් හඳුන්වනු ලැබේ.
වස්තුවක් රේඛීය චලිතයකට යොමු කිරීමට අවශ්ය වන්නේ බලයකි. යම් අක්ෂයක් වටා වස්තුවක් භ්රමණය කරවීමට අවශ්ය වන්නේ බලයක් ම නොව බල ඝූර්ණයකි. වස්තුවක් භ්රමණය කරවීම සඳහා බල ඝූර්ණයක් ඇති කර ගන්නේ භ්රමණ අක්ෂයට යම් දුරකින් බලයක් යෙදීමෙනි. මෙලෙස වස්තුවක් මත යොදන බලයක් නිසා වස්තුව භ්රමණය වීමට පෙලඹීම බලයේ භ්රමණ ආචරණය (Rotating effect) ලෙස හැඳින්වේ.
මේ අනුව බලයක් නිසා හටගන්නා ඝූර්ණය සඳහා අපට පහත ආකාරයට සමීකරණයක් ලිවිය හැකි ය.
බලයක් නිසා හටගන්නා ඝූර්ණය = බලය (N) × අක්ෂයේ සිට බලයට ඇති ලම්බක දුර (m)
බල ඝූර්ණයේ ඒකක N m වේ.
ඝූර්ණය යනු භ්රමණයට පෙලඹවීමක් නිසා භ්රමණය සිදුවන්නේ වාමාවර්තව ද දක්ෂිණාවර්තව ද යන්න අනුව ඝූර්ණය වාමාවර්ත හෝ දක්ෂිණාවර්ත වේ.
බල ඝූර්ණය කෙරෙහි බලයේ විශාලත්වය බලපාන බව පරීක්ෂා කිරීමට පහත ක්රියාකාරකමෙහි යෙදෙමු.
මෙහි දී පහත වගුවේ පරිදි අගයන් ලැබුණේ යැයි සිතමු. (ඔබ සකස් කර ගන්නා ඇටවුම අනුව ලැබෙන පාඨාංක මීට වඩා වෙනස් අගයන් විය හැකි ය.)
| අවස්ථාව | බලය |
|---|---|
| ආරම්භක අවස්ථාව | 2 N |
| ඉස්කුරුප්පු ඇණය වට භාගයක් කරකවා තද කළ විට | 5 N |
| ඉස්කුරුප්පු ඇණය වටයක් කරකවා තද කළ විට | 9 N |
ඒ අනුව පටිය ක්රමයෙන් තද කිරීමත් සමග භ්රමණ ආචරණය ඇති කිරීම සඳහා අවශ්ය බලය වැඩි වන බව ඔබට පෙනෙනු ඇත. මෙහි දී බලයේ ක්රියා රේඛාවට ඇති දුර නියත ව පවත්වා ගත් බැවින් බල ඝූර්ණය, බලයේ විශාලත්වය මත රඳා පවතින බව තහවුරු වේ.
බල ඝූර්ණය විවර්තනය කර ඇති අක්ෂයේ සිට ඇති ලම්බක දුර මත රඳා පවතින බව පරීක්ෂා කිරීමට පහත ක්රියාකාරකමෙහි යෙදෙමු.
මේ අනුව පෙනී යන්නේ ලී පටිය තද කිරීමත් සමග භ්රමණ ආචරණය ඇති කිරීම සඳහා අවශ්ය බලය නියත ව තබා ගත් විට, ලී පටිය භ්රමණය කිරීම සඳහා දුනු තරාදියට ඇති ලම්බක දුර වැඩි කිරීමට සිදු වී ඇති බවයි.
මේ අනුව බල ඝූර්ණය විවර්තන (අසව්) කර ඇති ලක්ෂ්යයේ සිට බලයට ඇති ලම්බක දුර මත ද රඳා පවතින බව තහවුරු වේ.
වස්තුවක් මත බලයක් ක්රියා කරන විට, වස්තුව භ්රමණය වන දිශාව අනුව බලය මගින් ඇති කරන බල ඝූර්ණයේ දිශාව තීරණය වේ. වස්තුව භ්රමණය වීමට පෙළඹෙන්නේ වාමාවර්තව නම්, ඝූර්ණය වාමාවර්තව වන අතර වස්තුව භ්රමණය වන්නේ දක්ෂිණාවර්තව නම් ඝූර්ණය දක්ෂිණාවර්ත වේ.
රූපයේ ආකාරයට 0හි දී අසව් කර ඇති ලී පටියක් මත යෙදෙන F1 සහ F2 බල සලකන්න.
දක්ෂිණාවර්ත බල ඝූර්ණය = F1 × d1
වාමාවර්ත බල ඝූර්ණය = F2 × d2
මෙම බල දෙක ම එකවර යෙදෙන විට,
සම්ප්රයුක්ත බල ඝූර්ණය = F1 × d1 - F2 × d2
මෙහි දී දක්ෂිණාවර්ත ඝූර්ණය ධන ලෙස සලකා ඇත.
ප්රතිවිරුද්ධ බල ඝූර්ණ සමාන නම් (එනම් F1 × d1 = F2 × d2 ) වස්තුව භ්රමණය නොවේ. එවිට එය සමතුලිතතාවේ පවතී යැයි කියනු ලැබේ.
තනි බලයකින් වස්තුවක් භ්රමණය කිරීමට නම් එම වස්තුව එක් ස්ථානයකින් අසව් කර හෝ එවැනි වෙනත් ආකාරයකින් රඳවා තිබිය යුතු ය. එකිනෙකට විරුද්ධ දිශාවලට යෙදෙන බල දෙකක් මගින් එසේ රඳවා ඇති හෝ රඳවා නැති වස්තුවක් භ්රමණය කළ හැකි ය.
ලී පටියක හරි මැද සිදුරු කර රූපයේ පරිදි ඉස්කුරුප්පු ඇණයක් මගින් මේසයකට සවි කර ඇති අවස්ථාවක් සලකමු. රූපයේ පරිදි හි දී දුනු තරාදියක් සවිකර ලී පටිය යන්තම් කැරකෙන අවස්ථාවේ බලය මැන ගත හැකි ය. ඉන්පසු හා A ලක්ෂ්ය දෙකේ දී ම දුනු තරාදි දෙකක් සවිකර දෙපසට අදින අවස්ථාවේ දී ලී පටිය යන්තමින් කැරකීමට අවශ්ය බල මැන ගත හැකි ය. පළමු අවස්ථාව හා සැලකීමේ දී තනි දුනු තරාදියක් මගින් ලී පටිය චලනය කිරීමට අවශ්ය බලය F නම්, දුනු තරාදි 2ක් මගින් ප්රතිවිරුද්ධ දිශාවකට බලය යොදන විට ලී පටිය චලනය කිරීමට දුනු තරාදියක් මගින් යෙදිය යුතු බලය F/2 වේ. මෙහි දී බල දෙකම එකම තලයක ක්රියා කරයි.
වස්තුවක් යම් අක්ෂයක් වටා කරකැවීමට හෝ හැරවීමට බල යෙදීමේ දී එක් බලයක් වෙනුවට සමාන බල දෙකක් වස්තුව මත ප්රතිවිරුද්ධ දිශාවලින් යෙදීමෙන් එය වඩා පහසුවෙන් කළ හැකි බව මෙයින් පැහැදිලි වේ.
එකිනෙකට යම් පරතරයක් සහිත ක්රියා රේඛා දිගේ වස්තුවක් මත ප්රතිවිරුද්ධ දිශාවලට ක්රියා කරන සමාන විශාලත්වයෙන් යුතු බල දෙකක්, බල යුග්මයක් ලෙස හැඳින්වේ.
බල යුග්මයක් වස්තුවක් මත යෙදෙන විට එම බල දෙක එකිනෙකට ප්රතිවිරුද්ධ දිශාවලට පවතින අතර විශාලත්වයෙන් සමාන බැවින් සම්ප්රයුක්තය ශූන්ය වේ. ඒ නිසා බල යුග්මය මගින් වස්තුවක් රේඛීය ව චලනය නොකරයි. නමුත් වස්තුව බල දෙක අතර වූ ලක්ෂ්යයක් වටා කරකැවේ.
බල යුග්මයක ඝූර්ණය, එහි එක් බලයක විශාලත්වය හා බල දෙක ක්රියාකරන රේඛා අතර ලම්බ දුරේ ගුණිතය ට සමාන වන බව පෙන්විය හැකි ය.
ඉහත උදාහරණයේ A ලක්ෂ්යයට පමණක් දුනු තරාදියක් සවිකර අදින අවස්ථාවේ මෙන් තනි බලයකින් වස්තුවක් භ්රමණය කිරීමට අවශ්ය නම් වස්තුව එක් ස්ථානයකින් විවර්තනය කර හෝ අසව් කර තිබිය යුතු ය. (මෙහි දී සිදුවනුයේ නිව්ටන්ගේ 3වන නියමය අනුව අප යොදන බලය ක්රියාව ලෙසත් අසව් කළ ස්ථානයෙන් ඇතිවන ප්රතික්රියා බලයත් නිසා බල යුග්මයක් නිර්මාණය වීම යි.) නමුත් A සහ B ලක්ෂ්ය දෙකට ම දුනු තරාදි සවිකර අදින අවස්ථාවේ මෙන් බල යුග්මයක් යෙදීමෙන් නිදහසේ තිබෙන වස්තුවක් වුව ද භ්රමණය කළ හැකි ය.
