அடடே அறிவியல்: அந்தரத்தில் பறக்கும் அறிவியல்

நான்கு அல்லது ஐந்து பேர் ஒருவர் கையை மற்றொருவர் பிடித்துக்கொண்டு வானத்தில் பறப்பதை டி.வி.யில் பார்த்திருப்பீர்கள். அவர்களை வானில் பறப்பவர்கள் (Sky Diving) என்று அழைக்கிறார்கள். அவர்கள் எப்படி பறக்கிறார்கள்? அதைத் தெரிந்துகொள்ள ஒரு சோதனை செய்வோமா?

தேவையான பொருட்கள்

வெவ்வேறு நிறை கொண்ட கற்கள், A4 தாள்

சோதனை

1. வெவ்வேறு எடை கொண்ட கற்களை எடுத்துக்கொள்ளுங்கள்

2. மேசை மீது ஏறி இரண்டு கைகளிலும் கற்களைப் பிடித்துக்கொண்டு 1, 2, 3 என்று சொல்லி இரண்டு கற்களையும் கீழே போடுங்கள். இப்போது என்ன நடக்கிறது எனப் பாருங்கள். இரண்டு கற்களும் ஒரே சமயத்தில் தரையில் விழும் அல்லவா?

3. மேசை மீது நின்றுகொண்டு ஒரு கையில் சிறிய கல்லையும் மற்றொரு கையில் ஒரு ஏ4 தாளையும் பிடித்து 1, 2, 3 என்று சொல்லி இரண்டையும் கீழே போடுங்கள். இப்போது நடப்பதைப் பாருங்கள். சிறிய கல் முதலில் தரையைத் தொடும். ஏ4 தாள் ஆடி அசைந்து மெதுவாக தரையில் விழும் இல்லையா? வெவ்வேறு எடை கொண்ட கற்கள் ஒரே சமயத்தில் தரையைத் தொடுவதற்கும் தாள் மெதுவாகத் தொடுவதற்கும் காரணம் என்ன?

நடப்பது என்ன?

ஒரு பொருளைக் கையிலிருந்து விடும்போது அப்பொருளின் தொடக்கத் திசைவேகம் (Initial velocity) சுழியாக இருக்கும். பின்னர் புவுயீர்ப்பு விசையால் பொருளின் வேகம் அதிகரித்து முடுக்கம் பெறுகிறது. எந்த விசையும் கொடுக்கப்படாமல் புவியீர்ப்பு விசையால் மட்டுமே விழும் பொருளின் இயக்கம் ‘தானே விழும் இயக்கம்’ (Free fall motion) எனப்படுகிறது. இவ்வாறு புவியீர்ப்பு விசையால் விழும் பொருளின் முடுக்கம் புவியீர்ப்பு முடுக்கம் (Acceleration due to gravity) ஆகும்.

கி.மு. 4-ம் நூற்றாண்டில் தத்துவ மேதை அரிஸ்டாட்டில், விழும் பொருள்களைப் பற்றி ஒரு கருத்தைச் சொன்னார். வெவ்வேறு இரண்டு பொருள்களை ஒரு குறிப்பிட்ட உயரத்திலிருந்து போடும்போது நிறை அதிகமான பொருள் முதலிலும் நிறை குறைந்த பொருள் பின்னாலும் தரையை வந்து சேரும் என்று சொன்னார். 16-ம் நூற்றாண்டைச் சேர்ந்த இத்தாலி விஞ்ஞானி கலிலியோ பைசா நகர சாய்ந்த கோபுரத்தின்மீது ஏறி இரு வெவ்வேறு நிறையுள்ள பொருள்களை ஒரே சமயத்தில் கீழே போட்டு, இரண்டும் ஒரே நேரத்தில் தரையை வந்தடைந்தன என்று நிரூபித்தார். இதுபோன்ற சோதனையைத்தான் நீங்களும் செய்தீர்கள்.

மேசை மீது நின்றுகொண்டு இரண்டு கற்களை விடும்போது ஒரேசமயத்தில் வந்தடைந்ததற்கான காரணம், இரண்டு பொருட்கள் மீதும் செயல்படும் புவியீர்ப்பு முடுக்கம் ஒரே அளவாக இருப்பதே. விழும் பொருட்களின் புவியீர்ப்பு முடுக்கம் பொருட்களின் நிறையைப் பொறுத்தது அல்ல. அதனால்தான் வெவ்வேறு நிறையுள்ள பொருள்கள் ஒரே நேரத்தில் தரையில் விழுந்தன. ஆனால், சிறிய கல்லையும் தாளையும் மேலிருந்து விடும்போது அவை வெவ்வேறு கால அளவுகளில் தரையை அடைகின்றன. இதற்குக் காரணம் காற்றுத்தடை (Air Resistance).

விழும் பொருள் மீது காற்று மூலக்கூறுகளினால் புவியீர்ப்பு விசைக்கு எதிராக மேல் நோக்கி செயல்படும் விசையே காற்றுத்தடையாகும். விழும் பொருள்களின்மீது செயல்படும் காற்றுத்தடை பொருளின் வடிவம் (Shape) பரப்பு (Area) மற்றும் வேகம் (Speed) ஆகியவற்றைப் பொறுத்தது. சிறிய கல்லின் பரப்பு குறைவு. தாளின் பரப்பு அதிகம். அதனால் அதன்மீது செயல்படும் காற்றுத்தடை விசையும் அதிகம். ஆகவேதான் மெதுவாக தரையை அடைகிறது.

சோதனையைத் தொடர்க.

4. தாளை நன்றாக சிறிய பந்துபோல் சுருட்டிக்கொள்ளுங்கள். தாள் பந்தையும் சிறிய கல்லையும் மேலிருந்து கீழே விடுங்கள். இப்போது நடப்பதைப் பாருங்கள். தாள் பந்தும் சிறிய கல்லும் ஏறத்தாழ ஒரே நேரத்தில் தரையை வந்தடைவதைப் பார்க்கலாம்.

தாள் பந்தின் அளவும் பரப்பும் குறைவாக உள்ளதால் அதன்மீது செயல்படும் காற்றுத்தடையும் குறைவாகவே இருக்கும். எனவே, நிறையில் மாற்றம் இல்லாமல் வடிவத்திலும் பரப்பிலும் மாற்றம் கொண்ட தாள் பந்தும் கல்லும் ஒரே நேரத்தில் விழுந்ததற்குக் காரணம் காற்றுத்தடை மிகமிகக் குறைவாக இருந்ததுதான்.

காற்றே இல்லாத வெற்றிடத்தில் எந்த பொருளை விட்டாலும் அவை ஒரே சமயத்தில் தரையை அடையும் என்பதைத்தான் கலிலியோ கண்டுபிடித்தார். இந்தக் கருத்தின் அடிப்படையில் டேவிட் ஸ்காட் என்ற அமெரிக்க விண்வெளி வீரர் 1971-ல் சந்திரனில் இறங்கியபோது ஒரு கனமான சுத்தியையம், பறவையின் இறகையும் மேலிருந்து விட்டு இரண்டுமே ஒரே சமயத்தில் தரையை அடைந்ததைக் கண்டுபிடித்தார். குறைவான காற்று மண்டலத்தைக் கொண்ட சந்திரனின் தரையிலும் கலீலியோவின் விதிகள் நன்றாக வேலை செய்தன என்பதை நாம் புரிந்துகொள்ள முடியும்.

பயன்பாடு

வானில் பறக்கும் சாகச நிகழ்ச்சியில் தனியாகவோ அல்லது பலபேர் சேர்ந்தோ சாகசம் செய்வார்கள். ஏ4 தாளை வானில் பறக்கும் வீரராக (Sky diver) கற்பனை செய்து கொள்கிறீர்களா? காற்றுத்தடையால் ஏ4 தாள் மெதுவாக விழுந்தது அல்லவா? அதைப் போலத்தான் வானில் பறப்பவர் காற்றுத் தடையால் மெதுவாகப் பறந்து செல்வார். மேலும் வானில் பறப்பவர் பாராசூட்டை விரித்தவுடன் பறப்பவரும் அவருடன் இணைக்கப்பட்ட பாராசூட்டின் பரப்பும் அதிகமாவதால் மேல்நோக்கிய காற்றுத்தடை அதிகமாகி, பறப்பவரின் கீழ் நோக்கி விழும் வேகம் குறைந்துவிடும்.

ஒரு நிலையில் மேல்நோக்கிய காற்றுத்தடையும் பறப்பவரின் எடையும் சமமாகி பறப்பவரின் எடையும் சமமாகி பறப்பவரின் வேகம் மாறாமல் சீராக இருக்கும். இந்த வேகம் பறப்பவரின் முற்றுத் திசைவேகம் எனப்படுகிறது. இதற்குப் பிறகு பறப்பவரின் முடுக்கம் சுழியாகி மெதுவாகவும் பாதுகாப்பாகவும் பாராசூட்டுடன் தறையிறங்கிவிடுவார்.

கட்டுரையாளர்: இயற்பியல் பேராசிரியர், அறிவியல் எழுத்தாளர்.

தொடர்புக்கு: aspandian59@gmail.com