තරලවල පීඩනය, ආකිමිඩීස් මූලධර්මය හා ප්ලවනය
ගැඹුරක පීඩනය, පැස්කල් මූලධර්මය සහ ද්‍රවස්ථිතික යන්ත්‍රය, මැනෝමීටර හා බැරෝමීටර, උඩුකුරු තෙරපුම, ප්ලවනය සහ සාපේක්ෂ ඝනත්වය.
ද්‍රවයක පීඩනය
පීඩනය (Pressure) යනු ඒකක වර්ගඵලයක් මත ක්‍රියා කරන අභිලම්බ බලය යි: $P = \dfrac{F}{A}$; ඒකකය පැස්කලය ($\text{Pa} = \text{N m}^{-2}$) වේ. ඝනත්වය $\rho$ වන නිසල ද්‍රවයක: $$P = P_0 + h\rho g$$ මෙහි $P_0$ යනු ද්‍රවයේ මතුපිට පීඩනය යි; එය සාමාන්‍යයෙන් වායුගෝලීය පීඩනය වන අතර ආසන්න වශයෙන් $1.0 \times 10^5\ \text{Pa}$ කි. $h\rho g$ පදය පමණක් මානක පීඩනය (Gauge Pressure) ලෙස හැඳින්වේ.
- ලක්ෂ්‍යයක පීඩනය සෑම දිශාවකට ම සමානව ක්‍රියා කරයි.
- එකිනෙක සම්බන්ධ වී ඇති එක ම නිසල ද්‍රවයක එක ම තිරස් මට්ටමේ පිහිටි සියලු ලක්ෂ්‍යවල පීඩනය සමාන වේ. සෑම U-නළ ගැටලුවක ම ප්‍රධාන පියවර මෙය යි.
- පීඩනය භාජනයේ හැඩය හෝ පළල මත රඳා නොපවතී.
මැනෝමීටරය (Manometer): ද්‍රවයක් අඩංගු U-නළයකි. එහි එක් බාහුවකට $P$ වායු පීඩනයක් සම්බන්ධ කළ විට $h$ මට්ටම් වෙනසක් ඇති වන අතර $P = P_0 + h\rho g$ වේ. රසදිය බැරෝමීටරය: වායුගෝලීය පීඩනය මගින් ආසන්න වශයෙන් $760\ \text{mm}$ උස රසදිය කඳක් දරා තබා ගනී: $P_0 = h\rho_{Hg}g$.
උදාහරණය: $10\ \text{mmHg}$ පීඩනය පැස්කලවලින් $0.010 \times 1.36 \times 10^4 \times 10 = 1.36 \times 10^3\ \text{Pa}$ වේ.
පැස්කල් මූලධර්මය (Pascal's Principle)
සංවෘත ද්‍රවයකට යොදන පීඩනය අඩු නොවී ද්‍රවයේ සෑම කොටසකට ම සහ බිත්තිවලට සම්ප්‍රේෂණය වේ. ද්‍රවස්ථිතික යන්ත්‍රයක (Hydraulic Press) හෝ වාහන තිරිංගයක, වර්ගඵලය $A_1$ වන කුඩා පිස්ටනය මත $F_1$ බලයක් යෙදූ විට, විශාල පිස්ටනය මත $$F_2 = F_1\frac{A_2}{A_1}$$ බලයක් ඇති වේ. ශක්තිය තවමත් සංස්ථිතික වේ: විශාල පිස්ටනය චලනය වන්නේ කුඩා දුරකි.
ආකිමිඩීස් මූලධර්මය (Archimedes' Principle)
තරලයක සම්පූර්ණයෙන් හෝ අර්ධ වශයෙන් ගිලී ඇති වස්තුවක් මත, එයින් විස්ථාපනය වන තරලයේ බරට සමාන උඩුකුරු තෙරපුමක් (Upthrust) ක්‍රියා කරයි: $$U = V_{විස්ථාපිත},\rho_{තරලය},g$$ උඩුකුරු තෙරපුම ඇති වන්නේ, වස්තුවේ පතුල මත පීඩනය එහි මුදුන මත පීඩනයට වඩා වැඩි නිසා ය.
ප්ලවනය (Flotation)
පාවෙන වස්තුවක් සමතුලිතව පවතින බැවින් උඩුකුරු තෙරපුම = එහි බර වේ. එබැවින් එය තමාගේ බරට සමාන බරක් ඇති තරල ප්‍රමාණයක් විස්ථාපනය කරයි. මතුපිටට පහළින් ඇති (ගිලී ඇති) භාගය $$\frac{V_{sub}}{V} = \frac{\rho_{වස්තුව}}{\rho_{තරලය}}$$ නැවක් මිරිදියට වඩා මුහුදු ජලයේ ඉහළින් පාවේ. ඝනත්වය වැඩි ද්‍රවයක දී ද්‍රව ඝනත්වමානයක් (Hydrometer) ගිලෙන්නේ අඩුවෙනි.
තරලයට වඩා ඝනත්වය වැඩි වස්තුවක් ගිලේ. එහි දෘශ්‍ය බර (Apparent Weight) $W - U$ වේ. වාතයේ දී සහ ඉන්පසු ජලයේ දී වස්තුව කිරා බැලීමෙන් සාපේක්ෂ ඝනත්වය (Relative Density) ලබා ගත හැකි ය: $$\text{ඝන ද්‍රව්‍යයේ සාපේක්ෂ ඝනත්වය} = \frac{W_{වාතය}}{W_{වාතය} - W_{ජලය}}$$
උදාහරණය: ඝනත්වය $\beta$ වන ගෝලයක් ඝනත්වය $\rho$ වන ද්‍රවයක සම්පූර්ණයෙන් ගිලී, දණ්ඩකින් එල්ලී ඇත. දණ්ඩේ ආතතිය $W - U = V(\beta - \rho)g$ වේ. 2023 I පත්‍රයේ ප්‍රශ්නයක දී දණ්ඩ අදින බලය මෙය යි.
Exam tip: වස්තුව මත ක්‍රියා කරන බල (බර, උඩුකුරු තෙරපුම, ආතතිය හෝ පතුලෙන් ලැබෙන ප්‍රතික්‍රියාව) ඇඳ, සමතුලිත සමීකරණය ලියන්න. උඩුකුරු තෙරපුම වෙනම "නියමයක්" ලෙස නොසලකන්න. එය $\sum F = 0$ සමීකරණයේ එක් බලයක් පමණි.