స్థైతిక స్థిరత్వం
(Static Equilibrium)
ఒక వస్తువు స్థానాంతర, భ్రమణ చలనంలో లేకుండా ఉంటే అది స్థైతిక స్థిరత్వాన్ని పొందుతుంది. స్థానాంతర భ్రమణ చలనాలు లేకుండా ఉండాలంటే వస్తువుపై పనిచేసే నికర బలం, నికర టార్క్‌ (Torque)/ బల భ్రామకం విలువలు శూన్యం కావాలి. ఒక డిజైన్‌ ఇంజినీర్‌ కట్టడాలను, యంత్రాలను నిర్మించేటప్పుడు వాటిపై పనిచేసే బాహ్య బలాలను, బలభ్రామకాలను గుర్తించి సంతులనం చేసేవిధంగా ప్రణాళిక రూపొందిస్తాడు. అందువల్లే ట్రాఫిక్, గాలి బలాల వల్ల బ్రిడ్జి కూలిపోకుండా ఉంటుంది. బరువైన విమానం గట్టిగా నేలపై దిగినప్పుడు కూడా ఎలాంటి ఇబ్బంది లేకుండా ల్యాండింగ్‌ గేర్‌ పనిచేస్తుంది.
స్థితిస్థాపకత(Elasticity)
పంగల కర్ర (Y-shaped) మధ్యలో ఒక రబ్బర్‌ బ్యాండ్‌ని కట్టి, దానిలో చిన్న రాయిని పెట్టి వెనక్కి లాగి వదిలితే అది చాలా దూరం ప్రయాణిస్తుంది. అదేవిధంగా విల్లు, తీగ వంతెన/ వేలాడే వంతెన, బంగీ జంప్, స్ట్రెస్‌ బాల్, సాధారణ వంతెన మొదలైనవి పనిచేయడంలో స్థితిస్థాపకత ధర్మాన్ని గమనించవచ్చు. ఒక వస్తువుపై బాహ్య బలాన్ని ప్రయోగిస్తే దాని ఆకార, పరిమాణాల్లో మార్పు వస్తుంది. బాహ్య బలాన్ని తొలగించగానే అది పూర్వ స్థితిని పొందే ధర్మాన్ని స్థితిస్థాపకత (Elasticity) అంటారు. బాహ్య బలాలను తొలగించిన తరువాత కూడా వస్తువు పూర్వ ఆకారాన్ని, పరిమాణాన్ని పొందలేని ధర్మాన్ని ప్లాస్టిసిటీ అంటారు. స్థితిస్థాపకతను ప్రదర్శించే వస్తువులు ఎలాస్టిక్‌ వస్తువులైతే ప్లాస్టిసిటీని ప్రదర్శించేవి ప్లాస్టిక్‌ వస్తువులు. ప్రకృతిలో పరిపూర్ణమైన ఎలాస్టిక్‌ లేదా ప్లాస్టిక్‌ వస్తువులు లేవు. కానీ క్వార్ట్జ్‌ స్పటికాన్ని అత్యుత్తమ ఎలాస్టిక్‌ వస్తువుగా పరిగణిస్తారు. అందుకే దీన్ని రిస్ట్‌ వాచీలు, గోడ గడియారాల్లో సరైన సమయాన్ని ఎక్కువ కాలం చూపేందుకు ఉపయోగిస్తారు. అత్యుత్తమ ప్లాస్టిక్‌ వస్తువులుగా మైదా పిండి ముద్ద, పుట్టీ మొదలైన వాటిని పరిగణిస్తారు. ఘన పదార్థంలోని అణువుల మధ్య బంధాలను చిన్న స్ప్రింగ్‌లా పరిగణించవచ్చు. పదార్థంపై బలాన్ని ప్రయోగిస్తే అణువులపై ఒత్తిడి వల్ల వాటి మధ్య స్ప్రింగ్‌లు సంపీడ్యం చెందుతాయి. బలాన్ని తీసివేయగానే స్ప్రింగ్‌లు తమ పూర్వస్థితిని పొందుతాయి. స్థితిస్థాపకతను లోహాల్లో అధికంగా గమనిస్తాం.
రబ్బర్‌ కంటే ఉక్కుకు స్థితిస్థాపకత ఎక్కువ, అధిక స్థితిస్థాపకత వల్లే లోహాలు అధికంగా కంపిస్తాయి. కొత్త వంతెనలకు స్థితిస్థాపకత ఎక్కువ. అవి ట్రాఫిక్ లోడ్‌తో స్వల్పంగా కుంగినా తిరిగి పూర్వస్థితిని పొందుతాయి. కాలం చెల్లిన వంతెనలు ఎక్కువ కాలం విరూపణలు (deformation) లేదా వికృతులకు లోనుకావడం వల్ల స్థితిస్థాపకతను కోల్పోయి కూలిపోతాయి.
ప్రతిబలం (Stress)
వస్తువుపై ప్రయోగించిన బాహ్యబలం వస్తువును విరూపణం చెందిస్తుంది. విరూపణానికి వ్యతిరేకంగా సమానంగా ధృడ వస్తువులోని (స్ప్రింగ్‌ లాంటి నిర్మాణంతో) పుట్టీ బలాలను పునఃస్థాపక బలాలు అంటారు. ఏ ధృడ వస్తువునైనా లాగడం, నొక్కడం, తిప్పడం, సంపీడ్యం చెందించడం ద్వారా దాన్ని విరూపణం చెందించవచ్చు. విరూపణానికి కారణమైన దాన్ని ‘‘ప్రతిబలం’’గా నిర్వచిస్తాం.
* వస్తువు ఏకాంక వైశాల్యంపై పనిచేసే బాహ్యబలం లేదా ఉత్పన్నమైన అంతర్‌ పునఃస్థాపక బలాన్ని ‘ప్రతిబలం’ అంటారు.
ప్రతిబలాలు మూడు రకాలు. అవి:
1) అనుదైర్ఘ్య ప్రతిబలం(Longitudinal /Tensile Stress)
2) ఘనపరిమాణ (స్థూల) ప్రతిబలం (Volume/ Bulk Stress)
3) విమోటన ప్రతిబలం (Shearing Stress)
* ఒక స్తూపాకార దిమ్మెను సాగదీయడానికి లేదా సంపీడ్యం చేయడానికి దాని పొడవు దిశలో పనిచేసే ప్రతిబలం అనుదైర్ఘ్య ప్రతిబలం.
* ఒక దిమ్మెను లేదా ప్యాక్‌ ఆఫ్‌ ప్లేయింగ్‌ కార్డులను బల్లపై అమర్చి కింది తలాన్ని స్థిరంగా ఉంచి పైతలంపై స్పరీయంగా బలాన్ని ప్రయోగిస్తే దిమ్మె లేదా కార్డులు కొంత పక్కకి వాలడానికి తోడ్పడే ప్రతిబలమే విమోటన ప్రతిబలం.
* ఒక బంతిని నీటిలో ఉంచి, ఒత్తిడికి గురిచేస్తే దాని ఘనపరిమాణం తగ్గే విధంగా పనిచేసే ప్రతిబలమే ఘనపరిమాణ ప్రతిబలం.
వికృతి (Strain)
ప్రతిబలం వల్ల వస్తువు పొందిన విరూపణానికి కొలమానం, వస్తువులో వచ్చిన మార్పుకి, తొలి విలువలకి మధ్య నిష్పత్తి వికృతి.
ప్రతిబలాలు మూడు రకాలు కాబట్టి వికృతులూ మూడు రకాలు. అవి:
1) అనుదైర్ఘ్య వికృతి (Longitudinal Strain)
2) స్థూల (ఘనపరిమాణ) వికృతి(Bulk Strain)
3) విమోటన వికృతి (Shearing Strain)
హుక్‌ నియమం
ప్రతిబలం కారణమైతే వికృతి ఫలితం. దీన్నే రాబర్ట్‌ హుక్‌ అనే శాస్త్త్ర్రవేత్త స్ప్రింగ్‌లకి నిలువుగా భారాలను కట్టి, ప్రతిబలం వికృతుల మధ్య సంబంధాన్ని అనుభావిక (Emperical) ఫార్ములాగా ప్రతిపాదించాడు.
‘స్థితిస్థాపక అవధిలో వస్తువు పొందిన వికృతి దానిపై ప్రయోగించిన ప్రతిబలానికి అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది’
స్ప్రింగ్‌ త్రాసు హుక్‌ నియమం ఆధారంగా పనిచేస్తుంది. దీన్నే స్థితిస్థాపక గుణకం అంటారు.
గరిమనాభి - స్థిరత్వం
పెద్ద పరిమాణంలోని ధృడ వస్తువులను పరిగణించిన ప్రతిసారి దానిపై పనిచేసే గురుత్వాకర్షణ బలాలను ఉపేక్షించలేం. వస్తువులోని ప్రతి కణాన్ని భూమి ఆకర్షిస్తుంది. ఆకర్షించే బలం కణ భారానికి సమానం. అన్ని కణాలపై పనిచేసే బలాల ఫలితమే వస్తువు భారం. వస్తువు మొత్తం భారం ఏ బిందువు వద్దనైతే కేంద్రీకృతమై ఉంటుందో ఆ బిందువును గురుత్వ కేంద్రం లేదా గరిమనాభి (Centre of Gravity) అంటారు. ఫలిత భారం (బలం) దిశ భూమివైపు నిటారుగా పనిచేస్తుంది.
ఫలిత భారం దిశ (రేఖ) వస్తువు ఆధారం నుంచి వెళ్తే ఆ వస్తువుకి స్థిరత్వం అధికంగా ఉంటుంది. పొట్టి, వెడల్పాటి వస్తువులకు స్థిరత్వం పొడవైన, సన్నని వస్తువుల కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది.
* వేగంగా వెళ్లే రేసు కార్లు వెడల్పుగా, చాలా తక్కువ ఎత్తులో ఉంటాయి.
* ఎత్తయిన వెదురు బొంగులతో వెళ్లే లారీలు మూలమలుపుల వద్ద బోల్తాపడటాన్ని మనం చూస్తాం.
* నాటు పడవల్లో ప్రయాణించే వారిని నిలుబడనివ్వరు. కూర్చునప్పుడు గరిమనాభి కిందికి ఉండటంతో పడవకి స్థిరత్వం ఎక్కువ.
*పర్వతారోహకులు ముందుకు వంగి నడుస్తారు. దీంతో వారి గరిమనాభి నుంచి భూమికి వెళ్లే లంబరేఖ వారి రెండు పాదాల మధ్య ఉంటుంది. దీంతో వారు పడిపోరు.
* తాడు/తీగపై నడిచే బాలిక తన చేతిలోని పొడవాటి, సమాంతర కర్ర సహాయంతో తన భారం పనిచేసే చర్యారేఖ తాడుపై ఉండేటట్లు జాగ్రత్త వహించి స్థిరత్వాన్ని పొందుతుంది.
