This site is not complete. The work to converting the volumes of സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം is on progress. Please bear with us
Please contact webmastersiep@yahoo.com for any queries regarding this website.
Reading Problems? see Enabling Malayalam
ദ്രവ ബലതന്ത്രം
സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം സംരംഭത്തില്‍ നിന്ന്
(New page: ദ്രവ ബലതന്ത്രം എഹൌശറ ാലരവമിശര വിരാമാവസ്ഥയിലോ ചലനാവസ്ഥയിലോ ഉള്ള ദ്ര...) |
|||
| വരി 1: | വരി 1: | ||
| - | ദ്രവ ബലതന്ത്രം | + | =ദ്രവ ബലതന്ത്രം= |
| + | Fluid mechanics | ||
| - | + | വിരാമാവസ്ഥയിലോ ചലനാവസ്ഥയിലോ ഉള്ള ദ്രവങ്ങളിന്മേല്‍ ബലത്തിന്റെ പ്രഭാവത്തെക്കുറിച്ചുള്ള പഠനം. സ്വതന്ത്രമായി ഒഴുകാന്‍ കഴിയുന്ന പദാര്‍ഥങ്ങളെയാണ് ദ്രവങ്ങള്‍ (fluids) എന്നു വിവക്ഷിക്കുന്നത്. അതിനാല്‍ ദ്രാവകങ്ങളെയും (liquids) വാതകങ്ങളെയും (gases) ദ്രവങ്ങളുടെ വിഭാഗത്തിലുള്‍പ്പെടുത്താം. ദ്രവ്യമാനം (mass), സംവേഗം (momentum), ഊര്‍ജം (energy) എന്നിവയുടെ അടിസ്ഥാന സംരക്ഷണ നിയമങ്ങള്‍ ഖരപദാര്‍ഥങ്ങള്‍ക്കെന്നതുപോലെ ദ്രവങ്ങള്‍ക്കും ബാധകമാണ്. എങ്കിലും അവയുടെ ഗണിതീയരൂപങ്ങള്‍ക്കു വ്യത്യാസമുണ്ട്. അതിനാല്‍ ദ്രവ ബലതന്ത്രം പ്രത്യേകമായൊരു ശാഖയായി പരിഗണിക്കപ്പെടുന്നു. ദ്രാവകങ്ങളുടെയും വാതകങ്ങളുടെയും പ്രവാഹവുമായി ബന്ധപ്പെട്ട് പ്രകൃതിയില്‍ നാം കാണുന്ന ചില പ്രതിഭാസങ്ങളെ വിശദീകരിക്കുന്നതിനും വ്യവസായ-സാങ്കേതിക രംഗങ്ങളിലും ദ്രവ ബലതന്ത്ര തത്ത്വങ്ങള്‍ ഉപയുക്തമാണ്. സിവില്‍ എന്‍ജിനീയറിങ്, കെമിക്കല്‍ എന്‍ജിനീയറിങ്, എയ്റോനോട്ടിക്സ്, അസ്റ്റ്രോനോട്ടിക്സ്, ജലവിജ്ഞാനം (Hydrology), സമുദ്രശാസ്ത്രം(Oceanography), കാലാവസ്ഥാശാസ്ത്രം (Meterology) എന്നീ മേഖലകളിലെല്ലാം ഈ ശാസ്ത്രശാഖയുടെ തത്ത്വങ്ങള്‍ പ്രയോജനപ്പെടുത്തുന്നുണ്ട്. | |
| - | + | '''വികാസ പരിണാമങ്ങള്‍'''. ബി.സി. 3-ാം ശ.-ത്തില്‍ പ്രഖ്യാപിതങ്ങളായ ആര്‍ക്കിമിഡീസിന്റെ പ്ളവന നിയമങ്ങള്‍ (laws of buoyancy) ആണ് ദ്രവ ബലതന്ത്രത്തിലെ ആദ്യപഠനങ്ങളായി അംഗീകരിക്കപ്പെട്ടിട്ടുള്ളത്. വിരാമാവസ്ഥ(rest)യിലെ ജലത്തെക്കുറിച്ചുള്ള പഠനമായ ഹൈഡ്രോസ്റ്റാറ്റിക്സ് ഒരു ശാസ്ത്രശാഖയായി ആദ്യം വികാസം പ്രാപിച്ചു. എന്നാല്‍, ചലനാവസ്ഥയിലെ ദ്രവങ്ങളെക്കുറിച്ചുള്ള പഠനം ദീര്‍ഘകാലത്തിനുശേഷം മാത്രമാണ് നടന്നിട്ടുള്ളത്. ദ്രവങ്ങളുടെ ഗുണധര്‍മങ്ങളായ ശ്യാനത (viscosity), ഇലാസ്തികത (elasticity) എന്നിവയെ തൃപ്തികരമായി വിശദീകരിക്കാന്‍ കഴിയാതിരുന്നതായിരിക്കാം അതിനു കാരണം. സ്റ്റെവിന്‍, ടോറിസെല്ലി, പാസ്കല്‍, ന്യൂട്ടണ്‍, ഓയ്ലര്‍, ബെര്‍ണൌളി, നെവിയര്‍, സ്റ്റോക്സ്, റെയ്നോള്‍ഡ്സ്, പ്രണ്ഡല്‍, കാര്‍മന്‍ എന്നീ ശാസ്ത്രജ്ഞരുടെ സംഭാവനകളാണ് പില്ക്കാലത്ത് ദ്രവ ബലതന്ത്രശാഖയെ പരിപോഷിപ്പിച്ചത്. | |
| - | + | ദ്രവങ്ങളുടെ വ്യത്യസ്ത സ്ഥിതികളെ അടിസ്ഥാനമാക്കി ദ്രവബലതന്ത്രത്തെ പല ഉള്‍പ്പിരിവുകളായി തിരിച്ചാണ് ആധുനികകാലത്ത് പഠനം നടത്തുന്നത്. അവയില്‍ പ്രധാനപ്പെട്ടവ | |
| - | + | 1. ഫ്ളൂയിഡ് സ്റ്റാറ്റിക്സ് (വിരാമാവസ്ഥയിലെ ദ്രവങ്ങളെക്കുറിച്ചുള്ള പഠനം), | |
| - | + | 2. ഫ്ളൂയിഡ് ഡൈനമിക്സ് (ഗതികാവസ്ഥയിലുള്ള ദ്രവങ്ങളെക്കുറിച്ചുള്ള പഠനം), | |
| - | + | 3. എയ്റോഡൈനമിക്സ് (വാതകങ്ങളുടെ പ്രവാഹത്തെക്കുറിച്ചുള്ള പഠനം), | |
| - | + | 4. ഗ്യാസ് ഡൈനമിക്സ് (ഗണ്യമായ സമ്മര്‍ദനീയതയുള്ള വാതകങ്ങളുടെ പ്രവാഹത്തെക്കുറിച്ചുള്ള പഠനം), | |
| - | + | 5. മാഗ്നറ്റോഹൈഡ്രോഡൈനമിക്സ് (അയോണീകൃതവാതകങ്ങളുടെ പ്രവാഹത്തെക്കുറിച്ചുള്ള പഠനം) | |
| - | + | ||
| - | + | ||
എന്നിവയാണ്. | എന്നിവയാണ്. | ||
| - | + | '''ദ്രവങ്ങളുടെ ഗുണധര്‍മങ്ങള്‍''' (Properties of fluids). ഖരവസ്തുക്കളില്‍നിന്നു വ്യത്യസ്തമായി ദ്രവങ്ങളില്‍ വളരെ എളുപ്പം വിരൂപണം (deformation) നടത്താന്‍ കഴിയും. ദ്രവത്തെ ചലിപ്പിക്കാനും അവയുടെ സ്വതന്ത്രമായ ഒഴുക്ക് നിലനിര്‍ത്താനും വളരെ ചെറിയ ഒരു അപരൂപണ ബലത്തിന് (shearing force) സാധിക്കുന്നു. ദ്രാവകത്തെപ്പോലെ വാതകത്തെ ഒരു പാത്രത്തില്‍നിന്നു മറ്റൊന്നിലേക്കു പൂര്‍ണമായി പകരാന്‍ കഴിയുകയില്ല. എന്നാല്‍ അപരൂപണബലത്താല്‍ വാതകത്തിനും വിരൂപണം സംഭവിക്കുന്നുണ്ട്. | |
| - | + | പ്രയോഗിക്കപ്പെട്ട ബലത്താല്‍ എളുപ്പത്തില്‍ വിരൂപണം ചെയ്യപ്പെടുമെങ്കിലും ദ്രാവകവും വാതകവും ഈ ബലത്തെ പ്രതിരോധിക്കുന്നുണ്ട്. ശ്യാനതയാണ് ഈ പ്രതിരോധബലങ്ങളില്‍ പ്രധാനം. വാതകങ്ങളുടെ ശ്യാനത ദ്രാവകങ്ങളുടേതിനെ അപേക്ഷിച്ച് വളരെ കുറഞ്ഞതാണ്. താപനില ഉയരുമ്പോള്‍ അവയുടെ ശ്യാനതയും ചെറിയ തോതില്‍ ഉയരുന്നു. എന്നാല്‍, താപനില കൂടുമ്പോള്‍ ദ്രാവകങ്ങളുടെ ശ്യാനത കുറയുകയാണു ചെയ്യുന്നത്. | |
| - | + | മര്‍ദവും സാന്ദ്രതയും ദ്രവത്തിന്റെ ബലതന്ത്ര ഗുണധര്‍മങ്ങള്‍ (mechanical properties) ആയി പരിഗണിക്കപ്പെട്ടുപോരുന്നു (ഇവയെ താപഗതിക ഗുണധര്‍മങ്ങളായും പരിഗണിക്കാറുണ്ട്). | |
| - | + | '''വിരാമാവസ്ഥയിലുള്ള ദ്രവങ്ങള്‍.''' ബാഹ്യബലങ്ങളുടെ മര്‍ദം വിരാമാവസ്ഥയിലുള്ള ദ്രവങ്ങളെ എങ്ങനെ ബാധിക്കുന്നു എന്ന് ഫ്ളൂയിഡ് സ്റ്റാറ്റിക്സില്‍ പ്രതിപാദിക്കുന്നു. ഭൂഗുരുത്വത്താലുള്ള വസ്തുവിന്റെ ഭാരം, അന്തരീക്ഷമര്‍ദം, പിസ്റ്റണ്‍ ഉപയോഗിച്ചു നല്കുന്ന ബലം എന്നിവയെല്ലാം ബാഹ്യബലങ്ങള്‍ക്ക് ഉദാഹരണങ്ങളാണ്. ഗുരുത്വബലത്തിന്റെ പ്രഭാവത്താല്‍, ആഴം കൂടുന്നതനുസരിച്ച് മര്‍ദവും വര്‍ധിക്കുന്നു. നിരീക്ഷിത ബിന്ദുവിന്റെ മുകളിലുള്ള ദ്രവത്തിന്റെ ഭാരംകൂടി കണക്കിലെടുക്കേണ്ടതുകൊണ്ടാണ് ഇപ്രകാരം സംഭവിക്കുന്നത്. | |
| - | + | '''ഗതികാവസ്ഥയിലുള്ള ദ്രവങ്ങള്‍.''' ഒഴുക്കിന്റെ രീതിയും സംവഹന സംവിധാനത്തിന്റെ സ്വഭാവവുമനുസരിച്ച് ദ്രവങ്ങളുടെ പ്രവാഹത്തെ വിവിധ ഇനങ്ങളായി തിരിച്ച് പരിഗണിക്കുന്നു. ഇതാണ് ഫ്ളൂയിഡ് ഡൈനമിക്സിലെ പ്രതിപാദ്യം. | |
| - | + | '''വിവിധയിനം പ്രവാഹങ്ങള്‍.''' | |
| - | + | 1. '''അസമ്മര്‍ദനീയ പ്രവാഹം''' (incompressible flow). സാന്ദ്രതയും (density) വിശിഷ്ട ഭാരവും (specific weight) സ്ഥിരമായിട്ടുള്ള ദ്രവത്തിന്റെ പ്രവാഹം. സാധാരണ താപനിലയിലും മര്‍ദ | |
03:47, 5 മാര്‍ച്ച് 2009-നു നിലവിലുണ്ടായിരുന്ന രൂപം
ദ്രവ ബലതന്ത്രം
Fluid mechanics
വിരാമാവസ്ഥയിലോ ചലനാവസ്ഥയിലോ ഉള്ള ദ്രവങ്ങളിന്മേല്‍ ബലത്തിന്റെ പ്രഭാവത്തെക്കുറിച്ചുള്ള പഠനം. സ്വതന്ത്രമായി ഒഴുകാന്‍ കഴിയുന്ന പദാര്‍ഥങ്ങളെയാണ് ദ്രവങ്ങള്‍ (fluids) എന്നു വിവക്ഷിക്കുന്നത്. അതിനാല്‍ ദ്രാവകങ്ങളെയും (liquids) വാതകങ്ങളെയും (gases) ദ്രവങ്ങളുടെ വിഭാഗത്തിലുള്‍പ്പെടുത്താം. ദ്രവ്യമാനം (mass), സംവേഗം (momentum), ഊര്‍ജം (energy) എന്നിവയുടെ അടിസ്ഥാന സംരക്ഷണ നിയമങ്ങള്‍ ഖരപദാര്‍ഥങ്ങള്‍ക്കെന്നതുപോലെ ദ്രവങ്ങള്‍ക്കും ബാധകമാണ്. എങ്കിലും അവയുടെ ഗണിതീയരൂപങ്ങള്‍ക്കു വ്യത്യാസമുണ്ട്. അതിനാല്‍ ദ്രവ ബലതന്ത്രം പ്രത്യേകമായൊരു ശാഖയായി പരിഗണിക്കപ്പെടുന്നു. ദ്രാവകങ്ങളുടെയും വാതകങ്ങളുടെയും പ്രവാഹവുമായി ബന്ധപ്പെട്ട് പ്രകൃതിയില്‍ നാം കാണുന്ന ചില പ്രതിഭാസങ്ങളെ വിശദീകരിക്കുന്നതിനും വ്യവസായ-സാങ്കേതിക രംഗങ്ങളിലും ദ്രവ ബലതന്ത്ര തത്ത്വങ്ങള്‍ ഉപയുക്തമാണ്. സിവില്‍ എന്‍ജിനീയറിങ്, കെമിക്കല്‍ എന്‍ജിനീയറിങ്, എയ്റോനോട്ടിക്സ്, അസ്റ്റ്രോനോട്ടിക്സ്, ജലവിജ്ഞാനം (Hydrology), സമുദ്രശാസ്ത്രം(Oceanography), കാലാവസ്ഥാശാസ്ത്രം (Meterology) എന്നീ മേഖലകളിലെല്ലാം ഈ ശാസ്ത്രശാഖയുടെ തത്ത്വങ്ങള്‍ പ്രയോജനപ്പെടുത്തുന്നുണ്ട്.
വികാസ പരിണാമങ്ങള്‍. ബി.സി. 3-ാം ശ.-ത്തില്‍ പ്രഖ്യാപിതങ്ങളായ ആര്‍ക്കിമിഡീസിന്റെ പ്ളവന നിയമങ്ങള്‍ (laws of buoyancy) ആണ് ദ്രവ ബലതന്ത്രത്തിലെ ആദ്യപഠനങ്ങളായി അംഗീകരിക്കപ്പെട്ടിട്ടുള്ളത്. വിരാമാവസ്ഥ(rest)യിലെ ജലത്തെക്കുറിച്ചുള്ള പഠനമായ ഹൈഡ്രോസ്റ്റാറ്റിക്സ് ഒരു ശാസ്ത്രശാഖയായി ആദ്യം വികാസം പ്രാപിച്ചു. എന്നാല്‍, ചലനാവസ്ഥയിലെ ദ്രവങ്ങളെക്കുറിച്ചുള്ള പഠനം ദീര്‍ഘകാലത്തിനുശേഷം മാത്രമാണ് നടന്നിട്ടുള്ളത്. ദ്രവങ്ങളുടെ ഗുണധര്‍മങ്ങളായ ശ്യാനത (viscosity), ഇലാസ്തികത (elasticity) എന്നിവയെ തൃപ്തികരമായി വിശദീകരിക്കാന്‍ കഴിയാതിരുന്നതായിരിക്കാം അതിനു കാരണം. സ്റ്റെവിന്‍, ടോറിസെല്ലി, പാസ്കല്‍, ന്യൂട്ടണ്‍, ഓയ്ലര്‍, ബെര്‍ണൌളി, നെവിയര്‍, സ്റ്റോക്സ്, റെയ്നോള്‍ഡ്സ്, പ്രണ്ഡല്‍, കാര്‍മന്‍ എന്നീ ശാസ്ത്രജ്ഞരുടെ സംഭാവനകളാണ് പില്ക്കാലത്ത് ദ്രവ ബലതന്ത്രശാഖയെ പരിപോഷിപ്പിച്ചത്.
ദ്രവങ്ങളുടെ വ്യത്യസ്ത സ്ഥിതികളെ അടിസ്ഥാനമാക്കി ദ്രവബലതന്ത്രത്തെ പല ഉള്‍പ്പിരിവുകളായി തിരിച്ചാണ് ആധുനികകാലത്ത് പഠനം നടത്തുന്നത്. അവയില്‍ പ്രധാനപ്പെട്ടവ
1. ഫ്ളൂയിഡ് സ്റ്റാറ്റിക്സ് (വിരാമാവസ്ഥയിലെ ദ്രവങ്ങളെക്കുറിച്ചുള്ള പഠനം),
2. ഫ്ളൂയിഡ് ഡൈനമിക്സ് (ഗതികാവസ്ഥയിലുള്ള ദ്രവങ്ങളെക്കുറിച്ചുള്ള പഠനം),
3. എയ്റോഡൈനമിക്സ് (വാതകങ്ങളുടെ പ്രവാഹത്തെക്കുറിച്ചുള്ള പഠനം),
4. ഗ്യാസ് ഡൈനമിക്സ് (ഗണ്യമായ സമ്മര്‍ദനീയതയുള്ള വാതകങ്ങളുടെ പ്രവാഹത്തെക്കുറിച്ചുള്ള പഠനം),
5. മാഗ്നറ്റോഹൈഡ്രോഡൈനമിക്സ് (അയോണീകൃതവാതകങ്ങളുടെ പ്രവാഹത്തെക്കുറിച്ചുള്ള പഠനം)
എന്നിവയാണ്.
ദ്രവങ്ങളുടെ ഗുണധര്‍മങ്ങള്‍ (Properties of fluids). ഖരവസ്തുക്കളില്‍നിന്നു വ്യത്യസ്തമായി ദ്രവങ്ങളില്‍ വളരെ എളുപ്പം വിരൂപണം (deformation) നടത്താന്‍ കഴിയും. ദ്രവത്തെ ചലിപ്പിക്കാനും അവയുടെ സ്വതന്ത്രമായ ഒഴുക്ക് നിലനിര്‍ത്താനും വളരെ ചെറിയ ഒരു അപരൂപണ ബലത്തിന് (shearing force) സാധിക്കുന്നു. ദ്രാവകത്തെപ്പോലെ വാതകത്തെ ഒരു പാത്രത്തില്‍നിന്നു മറ്റൊന്നിലേക്കു പൂര്‍ണമായി പകരാന്‍ കഴിയുകയില്ല. എന്നാല്‍ അപരൂപണബലത്താല്‍ വാതകത്തിനും വിരൂപണം സംഭവിക്കുന്നുണ്ട്.
പ്രയോഗിക്കപ്പെട്ട ബലത്താല്‍ എളുപ്പത്തില്‍ വിരൂപണം ചെയ്യപ്പെടുമെങ്കിലും ദ്രാവകവും വാതകവും ഈ ബലത്തെ പ്രതിരോധിക്കുന്നുണ്ട്. ശ്യാനതയാണ് ഈ പ്രതിരോധബലങ്ങളില്‍ പ്രധാനം. വാതകങ്ങളുടെ ശ്യാനത ദ്രാവകങ്ങളുടേതിനെ അപേക്ഷിച്ച് വളരെ കുറഞ്ഞതാണ്. താപനില ഉയരുമ്പോള്‍ അവയുടെ ശ്യാനതയും ചെറിയ തോതില്‍ ഉയരുന്നു. എന്നാല്‍, താപനില കൂടുമ്പോള്‍ ദ്രാവകങ്ങളുടെ ശ്യാനത കുറയുകയാണു ചെയ്യുന്നത്.
മര്‍ദവും സാന്ദ്രതയും ദ്രവത്തിന്റെ ബലതന്ത്ര ഗുണധര്‍മങ്ങള്‍ (mechanical properties) ആയി പരിഗണിക്കപ്പെട്ടുപോരുന്നു (ഇവയെ താപഗതിക ഗുണധര്‍മങ്ങളായും പരിഗണിക്കാറുണ്ട്).
വിരാമാവസ്ഥയിലുള്ള ദ്രവങ്ങള്‍. ബാഹ്യബലങ്ങളുടെ മര്‍ദം വിരാമാവസ്ഥയിലുള്ള ദ്രവങ്ങളെ എങ്ങനെ ബാധിക്കുന്നു എന്ന് ഫ്ളൂയിഡ് സ്റ്റാറ്റിക്സില്‍ പ്രതിപാദിക്കുന്നു. ഭൂഗുരുത്വത്താലുള്ള വസ്തുവിന്റെ ഭാരം, അന്തരീക്ഷമര്‍ദം, പിസ്റ്റണ്‍ ഉപയോഗിച്ചു നല്കുന്ന ബലം എന്നിവയെല്ലാം ബാഹ്യബലങ്ങള്‍ക്ക് ഉദാഹരണങ്ങളാണ്. ഗുരുത്വബലത്തിന്റെ പ്രഭാവത്താല്‍, ആഴം കൂടുന്നതനുസരിച്ച് മര്‍ദവും വര്‍ധിക്കുന്നു. നിരീക്ഷിത ബിന്ദുവിന്റെ മുകളിലുള്ള ദ്രവത്തിന്റെ ഭാരംകൂടി കണക്കിലെടുക്കേണ്ടതുകൊണ്ടാണ് ഇപ്രകാരം സംഭവിക്കുന്നത്.
ഗതികാവസ്ഥയിലുള്ള ദ്രവങ്ങള്‍. ഒഴുക്കിന്റെ രീതിയും സംവഹന സംവിധാനത്തിന്റെ സ്വഭാവവുമനുസരിച്ച് ദ്രവങ്ങളുടെ പ്രവാഹത്തെ വിവിധ ഇനങ്ങളായി തിരിച്ച് പരിഗണിക്കുന്നു. ഇതാണ് ഫ്ളൂയിഡ് ഡൈനമിക്സിലെ പ്രതിപാദ്യം.
വിവിധയിനം പ്രവാഹങ്ങള്‍.
1. അസമ്മര്‍ദനീയ പ്രവാഹം (incompressible flow). സാന്ദ്രതയും (density) വിശിഷ്ട ഭാരവും (specific weight) സ്ഥിരമായിട്ടുള്ള ദ്രവത്തിന്റെ പ്രവാഹം. സാധാരണ താപനിലയിലും മര്‍ദ
