அடடே அறிவியல்: பனிச்சறுக்கு விளையாட்டின் ஆஹா ரகசியம்!

சின்னக் குழந்தைகள் கால்களில் சக்கரங்கள் பொருத்தப்பட்ட ஷூக்களைக் கட்டிக்கொண்டு ஸ்கேட்டிங் செய்வதைப் பார்த்திருப்பீர்கள். இதேபோல வெளிநாடுகளில் வீரர்கள் பனியில் சறுக்கி விளையாடுவதையும் டி.வி.யில் பார்த்திருப்பீர்கள். அவர்கள் எப்படி வேகமாகவும், சில சமயங்களில் மெதுவாகவும் செல்ல முடிகிறது? அதைத் தெரிந்துகொள்ள வேண்டாமா? ஒரு சோதனை செய்தால் தெரிந்துவிடப் போகிறது.

தேவையான பொருட்கள்:

சுழல் நாற்காலி அல்லது சுழல் மேடை, தண்ணீர், இரண்டு பாட்டில்கள்.

சோதனை:

1. பள்ளி விளையாட்டுக் கூடத்தில் உடற்பயிற்சி செய்வதற்குப் பயன்படும் உராய்வின்றி சரளமாக சுழலக்கூடிய சுழல் மேடை இருக்கும். அதைச் சமதளத்தில் வைத்துக்கொள்ளுங்கள்.

2. இரண்டு பாட்டில்களிலும் தண்ணீரை நிரப்பிக்கொள்ளுங்கள்;

3. இப்போது சுழல் மேடையில் ஏறி நேராக நின்றுகொள்ளுங்கள்.

4. தண்ணீர் நிரப்பப்பட்ட இரண்டு பாட்டில்களையும் இரண்டு கைகளில் வாங்கிக்கொண்டு கைகளை விறைப்பாக வெளியே நீட்டிக்கொள்ளுங்கள்.

5. உங்கள் நண்பரைச் சுழல் மேடையைச் சுழற்றச் சொல்லுங்கள்.

6. சுழல் மேடை குறிப்பிட்ட வேகத்தில் சுழலும்போது இரண்டு பாட்டில்களையும் உடம்போடு நெருக்கமாகக் கொண்டு செல்லுங்கள். இப்போது என்ன நடக்கிறது எனக் கவனியுங்கள். சுழல் மேடை வேகமாகச் சுழல்வதைப் பார்க்கலாம்.

7. கைகளில் உள்ள பாட்டில்களை மீண்டும் வெளியே நீட்டுங்கள். இப்போது சுழல் மேடை மெதுவாகச் சுழல்வதைப் பார்க்கலாம்.

பாட்டில்களை நெருக்கமாகப் பிடித்தால் சுழல் மேடை வேகமாகவும் கைகளை விரித்து பாட்டில்களைத் தள்ளிவைத்துப் பிடித்தால் மெதுவாகவும் சுழல்கிறது. இதற்குக் காரணம் என்ன?

நடப்பது என்ன?

ஒரு பொருள் நேர்கோட்டில் குறிப்பிட்ட வேகத்தில் இயங்கும்போது அப்பொருளுக்கு உந்தமும் இயக்க ஆற்றலும் இருக்கும். உந்தம் (Momentum) என்பது அப்பொருளின் நிறை, அதன் திசைவேகம் ஆகிய இரண்டின் பெருக்குத்தொகைக்குச் சமம். எடுத்துக்காட்டாக, சைக்கிளும் பேருந்தும் இயக்கத்தில் இருந்தால் பேருந்துக்கு உந்தம் அதிகம். ஒரு பொருள் சீரான வேகத்தில் வட்டப் பாதையில் இயங்கினால் அதன் இயக்கம் வட்ட இயக்கம் எனப்படும்.

வட்ட இயக்கத்தில் பொருளின் வேகம் மாறாமல் இருக்கும். ஆனால், அதன் திசை மாறிக்கொண்டே இருக்கும். வட்டப் பாதையில் இயங்கும் பொருளின் உந்தம், கோண உந்தம் எனப்படுகிறது. பொதுவாக சுழற்சி இயக்கத்தில் உள்ள பொருளின் கோண உந்தம் பொருளின் நிறை, வேகம் சுழல், மையத்திலிருந்து பொருளின் தொலைவு ஆகியவற்றின் பெருக்குத் தொகைக்குச் சமம்.

இது ஒரு வெக்டர் ஆகும். ஒரு சுழலும் சக்கரத்தின் கோண உந்தத்தின் திசை வலக்கை விதிப்படி அமைகிறது. வலக்கையின் விரல்களை மடக்கியபடியும் பெருவிரலை நீட்டியபடியும் வைத்துக்கொண்டால், மடக்கிய விரல்கள் சக்கரம் சுழலும் திசையையும் பெருவிரல் கோணஉந்தத்தின் திசையையும் குறிக்கும். ஒரு பொருளை அச்சைப் பற்றிச் சுழலச் செல்வதற்குத் தேவையான விசையை திருப்புவிசை என்கிறோம். சுழலும் திடப்பொருளின் மீது புறத்திருப்புவிசை செயல்படாதபோது, அப்பொருளின் மொத்தக் கோண உந்தமும் மாறாமல் இருக்கும். இதுவே கோண உந்த மாறா விதி.

இப்போது சோதனைக்கு வருவோம். சுழல் மேடை உராய்வின்றிச் சரளமாகச் செங்குத்து அச்சில் சுழலக்கூடியது. சுழல் மேடையைக் கையால் சுழற்றுவது என்பது அதற்கு ஒரு திருப்புவிசையைக் கொடுப்பதற்குச் சமம். சுழலும் மேடையின் கோண உந்தம் மேடையின் தளத்துக்குச் செங்குத்தாக அமையும். சுழல் மேடையின் மீது நின்று பாட்டில்களை வெளியே நீட்டிப் பிடித்துக்கொண்டு மேடையைச் சுழற்றினால் சுழல் மேடையும் அதில் நின்றுகொண்டிருப்பவரும் சேர்ந்த அமைப்பு குறிப்பிட்ட வேகத்தில் சுழலும். பாட்டில்களை வெளியே நீட்டி வைக்கும்போது நிறை பரவியிருக்கும் தொலைவு அதிகரிக்கிறது.

சுழலும் அமைப்பின் மொத்த நிறை மாறாமல் இருக்கிறது. ஆனால், நிறை பரவியிருக்கும் தொலைவு மாறுகிறது. கோண உந்தம் மாறாமல் இருக்க வேண்டுமானால் தொலைவு அதிகமாகும்போது சுழலும் வேகம் குறைகிறது. எனவே, சுழலும் அமைப்பு மெதுவாகச் சுழல்கிறது. வெளிப்புறத் திருப்புதிசை ஏதும் கொடுக்காத நிலையில் பாட்டில்களை உட்புறமாகக்கொண்டு வரும்போது, நிறை பரவியிருக்கும் தொலைவு குறைகிறது. அதனால் சுழல் மேடை அமைப்பு வேகமாகச் சுழல்கிறது. நிறையின் தொலைவு மாறுவதால் சுழல் மேடையின் நிலைமத் திருப்புதிறன் மாறுகிறது.

நிலைமத் திருப்புதிறன் அதிகரிக்கும்போது சுழல் மேடையின் வேகம் குறைகிறது. நிலைமத் திருப்புத்திறன் குறையும்போது சுழல் வேகம் அதிகரிக்கிறது. அதாவது சுழலும் அமைப்பின் கோணத் திசைவேகமும் நிலைமத் திருப்புத்திறனும் எதிர்விகிதத்தில் அமையும். சுழலும் அமைப்பில் வெளியே இருந்து திருப்புவிசை செயல்படாத நிலையில் நிறைகளின் இருப்பிடத்தைப் பொறுத்து அமைப்பின் சுழலும் வேகம் மாறுபடுகிறது. இதுவே கோண உந்த மாறாவிதி ஆகும்.

பயன்பாடு:

சுவிட்சர்லாந்து போன்ற குளிர்ப்பிரதேச நாடுகளில் பனிச்சறுக்கு விளையாட்டு மிகவும் பிரபலமானது. பனிச்சறுக்கு விளையாட்டு மைதானம் முற்றிலும் பனியால் நிறைந்திருக்கும். அதாவது நீர் உறைந்த சமதள பனித்தரையாகக் காட்சி அளிக்கும் பனிச்சறுக்கு விளையாட்டு வீரர்கள் பனித்தரையில் வழுக்கிச் செல்லும் சிறப்புக் காலணிகளை அணிந்துகொண்டு பனித்தரையில் சறுக்கி இசைக்குத் தகுந்தாற்போல் நடனம் ஆடுவார்கள்.

பனிச்சறுக்கு விளையாட்டு ஒரு சாகச நிகழ்ச்சியைப் போன்று பிரமிப்பாக இருக்கும். சில நேரம் அவ்வீரர்கள் செங்குத்து அச்சில் சுழன்று ஆடுவதையும் பார்க்கலாம்.

சுழல் மேடையில் நின்று செங்குத்து அச்சில் சுழலும் நபரைப் பனித்தரையில் சுழலும் பனிச்சறுக்கு வீரராகவும் சுழலும் மேடையைப் பனிச்சறுக்கு வீரரின் காலணியாகவும் கற்பனை செய்துகொள்ளுங்கள். சுழலும் மேடை உராய்வின்றிச் சரளமாகச் சுழல்வதைப் போல, பனித்தரையில் உராய்வின்றி பனிச்சறுக்கு வீரர் சுழன்று செல்வார்.

பனிச்சறுக்கு காலணியில் உள்ள பட்டை பனித்தரையை அழுத்தும்போது பனி உருகி நீராக மாறும். உருகிய நீர் பனித்தரைக்கும் காலணியில் உள்ள பட்டைக்கும் இடையேயுள்ள உராய்வைக் குறைப்பதால் பனிச்சறுக்கு வீரர்களால் சரளமாக நகரவும் சுழலவும் முடிகிறது.

சுழல் மேடையில் நிற்கும் நபர் வெளியே பாட்டில்களை வெளியே நீட்டி இருக்கும்போது, மெதுவாக சுழன்றார் அல்லவா? அதைப் போலவே பனிச்சறுக்கு வீரர் வெளிப்புறமாகக் கைகளை நீட்டியபோது மெதுவாகச் சுழல்வார். பாட்டில்களை உடம்புக்கு அருகில் கொண்டுவரும்போது வேகமாக சுழன்றதைப் போன்று பனிச்சறுக்கு வீரரும் கைகளை மடக்கி உடம்போடு ஒட்டிவைக்கும்போது வேகமாகச் சுழல்வார். பனிச்சறுக்கு வீரரின் நடனம் ஒரு சாகச நிகழ்ச்சியாக, கண்கவர் கலைநிகழ்ச்சியாக இருக்கும். இதற்கான காரணம் கோண உந்த மாறாவிதிதான் என்பதை இப்போது புரிந்துகொண்டிருப்பீர்கள் அல்லவா?

. கட்டுரையாளர்: இயற்பியல் பேராசிரியர், அறிவியல் எழுத்தாளர்
தொடர்புக்கு: aspandian59@gmail.com