அடடே அறிவியல்: காற்றில் பறக்கும் பாட்டில்

தேர்தலில் வெற்றிபெறும் வேட்பாளர்கள் மகிழ்ச்சியைக் கொண்டாட ராக்கெட் வெடி வெடிப்பதைப் பார்த்திருப்பீர்கள். ராக்கெட் வெடியின் பின்னால் உள்ள திரியைப் பற்ற வைத்ததும் அது எப்படி விண்ணில் சீறிப் பாய்கிறது? அதைத் தெரிந்துகொள்ள வேண்டுமா? சோதனை செய்து பார்ப்போமா?

தேவையான பொருள்கள்

ஒரு லிட்டர் பிளாஸ்டிக் பாட்டில், தண்ணீர், மீன் பிடிக்கப் பயன்படும் தக்கை அல்லது கார்க், சைக்கிள் டயருக்கு காற்றடிக்கப் பயன்படும் பம்ப், வால்வு டியூப்.

சோதனை

1. மீன் பிடிக்க மீன் வலையில் கட்டப்படும் தக்கையை எடுத்துகொள்ளுங்கள்.

2. தக்கையின் ஒரு புறம் பாட்டிலின் வாய்க்குள் நுழையும் அளவுக்கு வெட்டி எடுத்துவிடுங்கள்.

3. வெட்டி சரி செய்யப்பட்ட தக்கையின் நடுவில் சிறிய துளையிடுங்கள். அதில் சைக்கிள் டயரில் காற்று அடிக்கப் பயன்படும் வால்வு டியூபைப் பொருத்துங்கள்.

4. சைக்கிள் டயருக்குக் காற்றடிக்கும் பம்பை தக்கையில் உள்ள வால்வு டியூபோடு இணைத்துவிடுங்கள்.

5. ஒரு லிட்டர் பாட்டிலில் கால் பாகம் தண்ணீரை ஊற்றிக்கொள்ளுங்கள்.

6. காற்றடிக்கும் பம்புடன் இணைக்கப்பட்ட தக்கையைத் தண்ணீருள்ள பாட்டிலின் வாயில் வைத்து பாட்டிலைத் தலைகீழாகப் பிடித்துக்கொள்ளுங்கள்.

7. உங்கள் நண்பரின் உதவியுடன் பம்பில் உள்ள கைபிடியை மேலும் கீழும் அழுத்தி பாட்டிலுக்குள் காற்றை நிரப்புங்கள்.

8. இப்போது உங்கள் ராக்கெட் தயார். பத்து முறை பம்பை அடித்து முடித்தவுடன் கவுண்ட் டவுன் (count down) செய்து 10, 9, 8, …..3, 2,1, 0 என்று சொல்லி பாட்டிலைப் பிடித்திருக்கும் கையை எடுத்துவிடுங்கள்.

இப்போது என்ன நடக்கிறது எனப் பாருங்கள். கண்ணிமைக்கும் நேரத்தில் பாட்டில் டமால் என்ற சத்துடன் வேகமாக தென்னை மரத்தைத் தாண்டிச் சீறிப் பாய்வதைப் பார்க்கலாம். ராக்கெட் போல காற்று நிரப்பப்பட்ட பாட்டில் மேல் நோக்கிப் போக என்ன காரணம்?

நடப்பது என்ன

பம்பை வைத்து தக்கையில் உள்ள வால்வு டியூப் வழியாக பாட்டிலுக்குள் காற்றை நிரப்பும்போது அங்குக் காற்றழுத்தம் அதிகரிக்கிறது. பாட்டிலுக்குள் சென்ற காற்று வெளியே வரவிடாமல் வால்வும் பாட்டிலில் உள்ள தண்ணீரும் தடுத்துவிடுகிறது.

வால்வு டியூப் பித்தளையால் செய்யப்பட்ட சிறிய உருளை என்பதால், அதைச் சுற்றி ரப்பர் குழாய் இறுக்கமாகப் பொருத்தப்பட்டிருக்கும். பம்பை இயக்கும்போது அதிக அழுத்தத்தால் உள்ளே சென்ற காற்று வெளியே வர முடியாது. வால்வு என்பது ஒரு திசையில் மட்டுமே காற்றைச் செலுத்தும் அமைப்பு. அதனால்தான் அதற்கு வால்வு டியூப் என்று பெயர்.

மேலும் பம்பின் கைப்பிடியை இயக்கும்போது பாட்டிலுக்குள் காற்றழுத்தம் மிகவும் அதிகமாகிறது.பாட்டிலுக்குள்ளே அழுத்தம் நிறைந்த காற்று, அதிக விசையுடன் தண்ணீரை அழுத்தும். இதனால் தண்ணீர், பாட்டிலின் குறுகிய வாய் வழியே வெளியேறும். ஒவ்வொரு விசைக்கும் சமமான எதிர் விசை உண்டல்லவா? இது நியூட்டனின் மூன்றாவது இயக்க விதி.

இதன்படி பாட்டிலில் இருந்து தண்ணீரும் காற்றும் வெளியேறும் கீழ்நோக்கிய திசைக்கு எதிர்த்திசையில் மேல்நோக்கி பாட்டில் சீறுகிறது. விண்ணில் ராக்கெட் போலச் சீறிப் பாய்கிறது.

பயன்பாடு

ராக்கெட் வெடி முதல் விண்ணில் பறக்கும் எஸ்.எல்.வி ராக்கெட் வரை எல்லாமே நியூட்டனின் மூன்றாவது இயக்க விதிப்படிதான் செயல்படுகின்றன. பட்டாசு, வெடி போன்ற தீ வேடிக்கைப் பொருட்களில் கரியும் கந்தகமும் (Sulphur) சேர்ந்த கலவைதான் எரிபொருளாகச் செயல்படுகிறது. ஆக்ஸிஜனைக் கொடுக்கும் வேதிப்பொருளும் வெடிகளில் வைக்கப்பட்டிருக்கும்.

பிளாஸ்டிக் பாட்டிலை ராக்கெட் வெடியாகவும், பாட்டிலில் உள்ள தண்ணீரையும் காற்றையும் வெடியில் உள்ள கரி, கந்தகம் போன்ற வேதிப்பொருள்களின் கலவையாகவும் கற்பனை செய்துகொள்கிறீர்களா? காற்றடிக்கும் பம்பின் மூலம் பாட்டிலுக்குள் அதிக அழுத்தத்தை உருவாக்கி, பின் கையை எடுத்தவுடன் பாட்டில் ராக்கெட்டைப் போல் விண்ணில் சீறிப் பாய்ந்தது இல்லையா? அதைப் போலத்தான் ராக்கெட் வெடியின் பின்னால் உள்ள திரியைப் பற்றவைத்ததும் வெடிகள் இருக்கும் வேதிப்பொருள் சூடாகி, எரிந்து வேதிவினையால் அதிக அழுத்தத்தில் வாயுக்கள் கீழ்நோக்கி வெளியேறுவதால் ராக்கெட் வெடி மேல்நோக்கிச் சீறிப் பாய்கிறது.

ஒவ்வொரு விசைக்கும் சமமான ஒரு எதிர் விசை உண்டு. அதிக வேகத்தில் கீழ்நோக்கி வாயுக்கள் வெளியேறுவது முன்னோக்கு விசை (Action). இதைச் சமப்படுத்துவதற்கு ராக்கெட் வெடி மேல்நோக்கிச் செல்வது பின்னோக்கு விசை (Reaction) ஆகும்.

ராக்கெட் வெடியில் ஒரு நீண்ட குச்சி இணைக்கப்பட்டிருக்குமல்லவா? இக்குச்சியின் மூலம் ராக்கெட் வெடியைத் தேவையான திசையில் செலுத்த முடியும்.

இனி ராக்கெட் வெடியை வெடிக்கும்போது நியூட்டன் விதியும் ஞாபகத்துக்கு வருமல்லவா?

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