கட்டுரை எண் 157 | ஒரு சிறிய சக்கரம் ஒரு கனமான கண்ணாடிக் கதவை எவ்வாறு சுமந்து செல்கிறது? உருளும் தத்துவம்
கட்டுரை எண் 157 | ஒரு சிறிய சக்கரம் ஒரு கனமான கண்ணாடிக் கதவை எவ்வாறு சுமந்து செல்கிறது? உருளும் தத்துவம்
100 கிலோகிராம் எடையுள்ள ஒரு கண்ணாடிக் கதவு, ஒரு நாணயத்தை விடப் பெரியதல்லாத நான்கு சிறிய சக்கரங்களின் ஆதரவுடன், ஒரு அலுமினியத் தண்டவாளத்தில் சத்தமின்றி சறுக்கிச் செல்கிறது. கதவின் கணிசமான எடைக்கும் அதன் சிறிய அளவுக்கும் இடையிலான முரண்பாடு...ரோல்சக்கரங்கள் பொது அறிவுக்கு முரணாகத் தோன்றுகின்றன. ஒரு சிறிய தொடுபுள்ளியில் வைக்கப்படும் கனமான பொருள் அமிழ்ந்துவிட வேண்டும், நசுங்கிவிட வேண்டும், அல்லது சிக்கிக்கொள்ள வேண்டும். ஆனாலும், உள்ளங்கையில் அடங்கும் உருளைகளின் மீது மில்லியன் கணக்கான நழுவுக் கதவுகள் பல தசாப்தங்களாகச் சீராக இயங்குகின்றன. இதற்கான விளக்கம் உருளையின் வலிமையில் மட்டும் இல்லை, மாறாக உருளும் தொடுதலின் அடிப்படை இயற்பியலில் உள்ளது—இந்தக் கோட்பாடு, பெரும் சுமைகளை மிகச்சிறிய பரப்புகளில் பரப்பி, நழுவும் உராய்வை வியத்தகு அளவில் குறைந்த உருளும் எதிர்ப்பாக மாற்றுகிறது.
சறுக்குவதற்கும் உருள்வதற்கும் உள்ள வேறுபாடு
ஒரு சிறிய விஷயத்தை எப்படி புரிந்துகொள்வதுபங்குஆர்ஒரு கனமான கதவை நகர்த்தும்போது, அது என்ன செய்யவில்லை என்பதை முதலில் கருத்தில் கொள்வது உதவியாக இருக்கும். உருளை தண்டவாளத்தில் சறுக்கிச் செல்லவில்லை. அதே 100 கிலோகிராம் எடையுள்ள கதவை சக்கரங்கள் இல்லாமல் அதன் தண்டவாளத்தில் இழுத்துச் சென்றால், சறுக்கும் உராய்வு மிக அதிகமாக இருக்கும். அதை நகர்த்துவதற்குத் தேவைப்படும் விசை, கதவின் எடையில் சுமார் 30 முதல் 40 சதவீதம் வரை இருக்கும்—அதாவது சுமார் 30 முதல் 40 கிலோகிராம் தள்ளு விசை. சில வாரங்களுக்குள் அலுமினிய தண்டவாளத்தில் கீறல்களும் பள்ளங்களும் ஏற்பட்டுவிடும். கதவு நடைமுறையில் பயன்படுத்த முடியாததாகிவிடும். ஒரு உருளும் சக்கரம் இதை முற்றிலும் மாற்றிவிடுகிறது. ஒரு சக்கரம் சறுக்காமல் உருளும்போது, சக்கரத்திற்கும் தண்டவாளத்திற்கும் இடையிலான தொடுபுள்ளி, தண்டவாளத்தின் மேற்பரப்பைப் பொறுத்து ஒரு கணம் நிலையாக இருக்கும். தொடுபுள்ளியில் சறுக்கும் இயக்கம் இருக்காது, எனவே வழக்கமான அர்த்தத்தில் சறுக்கும் உராய்வும் இருக்காது. எஞ்சியிருப்பது உருளும் எதிர்ப்பு மட்டுமே. இது, ஒரு கடினமான மேற்பரப்பில் ஒரு கடினமான சக்கரத்திற்கு, சக்கரம் இல்லாமல் இருக்கும் சறுக்கும் உராய்வில் பொதுவாக 1 முதல் 3 சதவீதம் மட்டுமே இருக்கும். சரியாக இயங்கும் உருளைகளில் பொருத்தப்பட்ட ஒரு கனமான நழுவும் கதவை ஒரு குழந்தையால் தள்ள முடிவதற்குக் காரணம் இதுதான்—அதே கதவை அதே பரப்பின் மீது இழுத்துச் செல்லத் தேவைப்படும் விசையின் ஒரு மிகச் சிறிய பகுதியை மட்டுமே அக்குழந்தை சமாளிக்கிறது.
தொடர்பு அழுத்தம்: சிறிய பரப்பளவு, பெரிய எண்கள்
திரோல்சக்கரம், தடத்தில் மிகச் சிறிய பரப்பளவில்—அதாவது சில சதுர மில்லிமீட்டர்கள் மட்டுமே இருக்கக்கூடிய ஒரு தொடர்புப் பகுதியில்—தொடர்பு கொள்கிறது. ஒரு எளிய வகுத்தல், மிகப்பெரிய அழுத்தத்தை உணர்த்துகிறது. ஒரு சக்கரத்திற்கு 25 கிலோகிராம் பளுவை, சுமார் 5 சதுர மில்லிமீட்டர் தொடர்புப் பரப்பால் வகுக்கும்போது, தோராயமாக 50 மெகாபாஸ்கல்கள் தொடர்பு அழுத்தம் கிடைக்கிறது. இது ஒரு கணிசமான தகைவு என்றாலும், கடினப்படுத்தப்பட்ட எஃகு அல்லது பொறியியல் பாலிமர்களின் தாங்கும் திறனுக்குள் இது அடங்கிவிடுகிறது. தரமான உருளைகளில் பயன்படுத்தப்படும் பொருட்கள், இந்த அழுத்தங்களை நிரந்தர உருக்குலைவின்றித் தாங்குவதற்காகவே பிரத்யேகமாகத் தேர்ந்தெடுக்கப்படுகின்றன. பொதுவாக ராக்வெல் C அளவுகோலில் 58 முதல் 62 வரை முழுமையாகக் கடினப்படுத்தப்பட்ட கடினப்படுத்தப்பட்ட எஃகு உருளைகள், வளைவதற்கு முன்பு 1000 மெகாபாஸ்கல்களுக்கும் அதிகமான தொடர்பு அழுத்தங்களைத் தாங்கக்கூடியவை. குறைந்த கடினத்தன்மை கொண்ட அலுமினியத் தடம், தொடர்பின் வடிவவியலால் பாதுகாக்கப்படுகிறது: ஒரு தட்டையான அல்லது சற்றே பள்ளமிடப்பட்ட தடத்தில் உள்ள வளைந்த உருளை, ஒரு கூர்மையான முனையை அல்லாமல், ஒரு நீள்வட்டத் தொடர்பை உருவாக்குகிறது. மேலும், உருளையின் ஆரம் மற்றும் இரண்டு பொருட்களின் மீள் பண்புகளால் தீர்மானிக்கப்படும் கணக்கிடக்கூடிய ஒரு பரப்பளவில் பளு பரவுகிறது.
தாங்குதலின் பங்கு
உள்ளே ஒவ்வொருரோல்சக்கரம் என்பது சக்கரத்தைப் போலவே குறைந்தபட்சம் முக்கியத்துவம் வாய்ந்த ஒரு தாங்கியாகும். சக்கரம் தண்டவாளத்தில் உருள்கிறது, ஆனால் அது அதன் அச்சைச் சுற்றி தடையின்றி சுழலவும் வேண்டும். ஒரு தாங்கி இல்லாமல், சக்கரத்தின் உட்பகுதிக்கும் அச்சுக்கும் இடையிலான உராய்வு, உருளுவதால் கிடைக்கும் பலனில் பெரும்பகுதியை எடுத்துவிடும். தரமான நழுவுக் கதவு உருளைகள் ஆழமான பள்ளம் கொண்ட பந்து தாங்கிகளைப் பயன்படுத்துகின்றன, அவை அச்சில் ஏற்படும் உராய்வை, சுமையின் ஒரு மிகச் சிறிய பகுதியாகக் குறைக்கின்றன. ஒரு பந்து தாங்கி, சக்கரத்தைப் போலவே அதே கொள்கையின் அடிப்படையில் செயல்படுகிறது—பந்துகள் உள் மற்றும் வெளி வளையங்களுக்கு இடையில் உருண்டு, அச்சு இடைமுகத்தில் நழுவும் உராய்வுக்குப் பதிலாக உருளும் எதிர்ப்பை உருவாக்குகின்றன. தாங்கி ஒரு கட்டமைப்புப் பணியையும் செய்கிறது. அது சக்கரத்தை அதன் அச்சில் துல்லியமாகப் பொருத்தி, சக்கரம் தள்ளாடாமலோ அல்லது சாயாமலோ ஒரு சீரான தளத்தில் உருள்வதை உறுதி செய்கிறது. தள்ளாடும் ஒரு சக்கரம், அதன் சுமையை தொடர்புப் பகுதியின் ஒரு சிறிய பகுதியில் குவிக்கிறது, இது உள்ளூர் அழுத்தத்தை அதிகரித்து, சக்கரம் மற்றும் தண்டவாளம் இரண்டிலும் தேய்மானத்தை விரைவுபடுத்துகிறது. ஒரு துல்லியமான தாங்கி சக்கரத்தை நேராகப் பிடித்து, ஒவ்வொரு சுழற்சியிலும் கதவின் எடையை முழு தொடர்பு அகலத்திலும் சமமாகப் பரப்புகிறது.
பொருள் ஜோடிகள் மற்றும் சுமை விநியோகம்
திரோல்சக்கர உருளை மற்றும் தண்டவாளம் ஆகியவை ஒரு பொருள் இணையை உருவாக்குகின்றன, அவற்றின் இணக்கத்தன்மை முழு சறுக்கும் அமைப்பின் ஆயுளைத் தீர்மானிக்கிறது. கட்டிடக்கலை வன்பொருளில் உள்ள பாரம்பரியமான இணைப்பு, துருப்பிடிக்காத எஃகு அல்லது ஆனோடைஸ் செய்யப்பட்ட அலுமினிய தண்டவாளத்தின் மீது இயங்கும் கடினப்படுத்தப்பட்ட எஃகு உருளை ஆகும். எஃகு உருளை அதிக சுமை தாங்கும் திறனையும் சிறந்த தேய்மான எதிர்ப்பையும் வழங்குகிறது. தண்டவாளத்தின் பொருள் அரிப்பு எதிர்ப்பு மற்றும் உருளையுடனான இணக்கத்தன்மைக்காகத் தேர்ந்தெடுக்கப்படுகிறது. அமைதியான செயல்பாட்டிற்காக வடிவமைக்கப்பட்ட அமைப்புகளில், பாலிமர் உருளைகள்—பொதுவாக அசிட்டால், பாலிஅமைடு அல்லது பாலியூரிதேன்—அலுமினியம் அல்லது துருப்பிடிக்காத எஃகு தண்டவாளங்களில் இயங்குகின்றன. இந்த பாலிமர் உருளைகள் தண்டவாளத்தை விட மென்மையானவை, இது வேண்டுமென்றே செய்யப்பட்டதாகும். சுமையின் கீழ் பாலிமர் சிறிதளவு உருமாறுகிறது, இது தொடர்புப் பரப்பை அதிகரித்து, தொடர்பு அழுத்தத்தைக் குறைக்கிறது. தார் சாலைகளில் கனரக வாகனங்களை ரப்பர் டயர்கள் சுமந்து செல்ல அனுமதிக்கும் அதே கொள்கைதான் இது. ஒரு பாலிமர் உருளை அதிர்வுகளையும் உறிஞ்சி, எஃகு உருளையை விட அமைதியாக இயங்குகிறது, இது குடியிருப்புப் பயன்பாடுகளில் ஒரு முக்கியமான அம்சமாகும். இதன் குறைபாடு என்னவென்றால், பாலிமர் உருளைகள் எஃகு உருளைகளை விட வேகமாகத் தேய்ந்துவிடும் மற்றும் அவ்வப்போது மாற்றப்பட வேண்டும். இருப்பினும், ஐந்து முதல் எட்டு ஆண்டுகளுக்கு ஒருமுறை ஒரு தொகுதி பாலிமர் உருளைகளை மாற்றுவது, கீறல்கள் உள்ள அலுமினிய தண்டவாளத்தை மாற்றுவதை விட மிகவும் குறைவான செலவாகும்.
ஏன் ஒரு சக்கரம் அல்ல, நான்கு சக்கரங்கள்?
ஒரு நெகிழ் கண்ணாடி கதவு பொதுவாக நான்கு சக்கரங்களில் இயங்குகிறது.ரோல்இரண்டு தொடர் இணைப்புகளில் ஒவ்வொன்றிலும் இரண்டு சக்கரங்கள் உள்ளன. இந்த நான்கு-புள்ளி ஆதரவு தேவையற்றது அல்ல. ஒரு ஒற்றை உருளை கதவின் முழு எடையையும் தாங்கினால், தொடர்பு அழுத்தம் நான்கு மடங்காக அதிகரித்து, தண்டவாளப் பொருளின் திறனை மீறிவிடும். இந்த நான்கு-சக்கர அமைப்பு நிலைத்தன்மையையும் வழங்குகிறது. தண்டவாளத்தில் ஏதேனும் சமமற்ற தன்மை இருந்தால், ஒவ்வொரு முனையிலும் ஒற்றை உருளையால் ஆதரிக்கப்படும் ஒரு கதவு ஆடுவதற்கு வாய்ப்புள்ளது. ஒவ்வொரு இணைப்பிலும் நேர்கோட்டில் இரண்டு சக்கரங்கள் கொண்ட இந்த தொடர் அமைப்பு, சிறிய தண்டவாள ஒழுங்கற்ற தன்மைகளை இணைக்கும் ஒரு நிலையான தளத்தை உருவாக்குகிறது. ஒவ்வொரு சக்கரமும் சிறிதளவு உயரலாம் அல்லது தாழலாம், அதே நேரத்தில் இணைப்பு அதன் ஒவ்வொரு முனையிலும் குறைந்தபட்சம் ஒரு சக்கரத்தின் மூலம் ஒட்டுமொத்த தொடர்பைப் பராமரிக்கிறது. இதனால்தான், தண்டவாளத்தில் சிறிய குறைபாடுகள் இருந்தாலோ அல்லது சிறிய அளவிலான குப்பைகள் சேர்ந்திருந்தாலோ கூட ஒரு நழுவுக் கதவு தொடர்ந்து சீராக இயங்க முடியும். இந்த நான்கு-சக்கர அமைப்பின் தேவையற்ற தன்மை ஒரு பாதுகாப்பு அம்சமாகவும் உள்ளது. ஒரு சக்கரம் செயலிழந்தால் அல்லது பழுதடைந்தால், மீதமுள்ள மூன்று சக்கரங்களும் தற்காலிகமாக கதவைத் தாங்கி, கண்ணாடிப் பலகையை உடைக்கக்கூடிய திடீர் சரிவைத் தடுக்கின்றன.
உருளும் கொள்கையின் வரம்புகள்
ஒரு சிறிய உருளும் கொள்கைரோல்ஒரு கனமான கதவைத் தாங்குவதற்கு வரம்புகள் உள்ளன, அவற்றை மீறுவது விரைவான செயலிழப்புக்கு வழிவகுக்கிறது. நடைமுறையில் எதிர்கொள்ளப்படும் மிகவும் பொதுவான வரம்பு, தண்டவாளத்தின் உருக்குலைவு ஆகும். உருளையின் சுமை தண்டவாளப் பொருளின் திறனை மீறினால், தண்டவாளத்தின் மேற்பரப்பு வளைந்து, ஒரு பள்ளத்தை உருவாக்குகிறது. ஒருமுறை பள்ளம் உருவானதும், ஒவ்வொரு முறையும் உருளை அதிலிருந்து மேலே ஏற வேண்டும், மேலும் மென்மையான உருளும் இயக்கம் தொடர்ச்சியான மோதல்களாகச் சிதைந்துவிடுகிறது. இந்த மோதல் சுமைகள் நிலையான சுமையை விட மிக அதிகமாக இருப்பதால், உருளை மற்றும் தண்டவாளம் இரண்டையும் விரைவாக அழித்துவிடும். மற்றொரு வரம்பு மாசுபடுதல் ஆகும். உருளும் கொள்கையானது சுத்தமான, மென்மையான மேற்பரப்புகளைக் கருதுகிறது. மசகுப் படலத்தின் தடிமனை விடப் பெரிய குப்பைத் துகள்கள் தொடர்புப் பகுதிக்குள் நுழையும்போது, அவை மென்மையான உருளும் இயக்கத்தைச் சீர்குலைக்கின்றன. கடினமான துகள்கள் தண்டவாளத்தின் மேற்பரப்பில் பள்ளங்களை ஏற்படுத்தலாம். மென்மையான துகள்கள் குவிந்து ஒரு அடுக்கை உருவாக்கலாம், அதை உருளை கடந்து செல்ல வேண்டியிருக்கும், இது எதிர்ப்பை அதிகரிக்கிறது. இதனால்தான் நழுவுக் கதவுத் தண்டவாளங்கள் சுத்தமாக வைத்திருக்கப்பட வேண்டும், மேலும் தூசி நிறைந்த சூழல்களில் உள்ள உருளைகளுக்கு அடிக்கடி பராமரிப்பு தேவைப்படுகிறது.
முடிவு
சிறியரோல்கனமான கண்ணாடிக் கதவுகளைத் தாங்கும் சக்கரங்கள் வெறும் உடல் வலிமையைச் சார்ந்திருப்பதில்லை. அவை உருளும் தொடர்பின் நேர்த்தியான இயற்பியலின் மூலம் செயல்படுகின்றன; இது, நழுவும் உராய்வின் அதிக விசைகளுக்குப் பதிலாக, உருளுதலின் வியத்தகு குறைந்த எதிர்ப்பைப் பயன்படுத்துகிறது. தொடர்புப் பகுதியில் குவிந்துள்ள சுமையானது, போதுமான கடினத்தன்மை கொண்ட பொருட்களைத் தேர்ந்தெடுப்பதன் மூலமும், சீரமைப்பைப் பராமரிக்கும் துல்லியமான தாங்கிகளைப் பயன்படுத்துவதன் மூலமும் நிர்வகிக்கப்படுகிறது. நான்கு சக்கர அமைப்பு, சுமையைப் பகிர்ந்தளித்து, கூடுதல் பாதுகாப்பை வழங்குகிறது. இதன் விளைவாக, ஒரு மனிதனின் எடைக்குச் சமமான எடையுள்ள ஒரு கதவை, ஒரே ஒரு விரல் முயற்சியால் நகர்த்தக்கூடிய ஒரு அமைப்பு உருவாகிறது. சிறியதாக இருந்தாலும், இந்த உருளை, அன்றாட கட்டிடக்கலைப் பயன்பாடுகளில் செவ்வியல் இயக்கவியலின் மிகவும் திறமையான பயன்பாடுகளில் ஒன்றாக விளங்குகிறது.
