அடடே அறிவியல்: பிரேக் எப்படி வேலை செய்கிறது?

நீங்கள் பஸ்ஸில் பயணம் செய்திருப்பீர்கள். பஸ் நிறுத்தம் வந்ததும் நிறுத்துவதற்கு ஓட்டுநர் பிரேக் போடுவார். பிரேக் போட்டவுடன் பேருந்து நின்றுவிடும். வாகனங்களில் பிரேக் எப்படி வேலை செய்கிறது? அதைத் தெரிந்துகொள்ள ஒரு பரிசோதனை செய்வோமா?

தேவையான பொருட்கள்:

ஓரு பெரிய உறிஞ்சு குழல் (சிரிஞ்ச்), மெழுகுவர்த்தி, தீப்பெட்டி, ஊசி.

பரிசோதனை:

* ஒரு பெரிய ஊசியைச் சூடுபடுத்தி உறிஞ்சு குழலைச் சுற்றித் துளைகளைப் போட்டுக்கொள்ளுங்கள்.

* ஒரு பாத்திரத்தில் நீரை நிரப்பிக் கொள்ளுங்கள்.

* உறிஞ்சு குழலைத் தண்ணீரில் மூழ்க வைத்து பிஸ்டனை மேலே இழுங்கள். உறிஞ்சு குழலில் நீர் நிரம்பி விடும்.

* உறிஞ்சு குழலைத் தண்ணீரை விட்டு வெளியே எடுத்து பிஸ்டனை கீழ்நோக்கி அழுத்துங்கள். இப்போது என்ன நடக்கிறது எனப் பாருங்கள். ஊசியில் போடப்பட்ட துளைகளிலிருந்து தண்ணீர் எல்லாப் பக்கங்களும் பீய்ச்சி அடிப்பதைப் பார்க்கலாம். இதற்கு என்ன காரணம்?

நடப்பது என்ன?

ஏதேனும் ஒரு செயலைச் செய்ய நாம் இழுக்கிறோம் அல்லது தள்ளுகிறோம். இழுத்தல் அல்லது தள்ளுதல் என்பது விசை. ஒரு பொருளின் மீது ஓரலகு பரப்பில் செயல்படும் விசையே அழுத்தம். திட, திரவ, வாயு ஆகிய நிலைகளில் உள்ள எல்லாப் பொருட்களுக்கும் அழுத்தம் உண்டு. தலையில் வைக்கப்பட்ட விறகுக் கட்டுக்கும், பாத்திரத்தில் உள்ள தண்ணீருக்கும், பலூனுக்குள்ளே இருக்கும் காற்றுக்கும்கூட அழுத்தம் உண்டு.

ஒரு பாத்திரத்தில் உள்ள நீர் எல்லாத் திசைகளிலும் அழுத்தத்தைக் கொடுக்கிறது. ஒரு திரவத்தின் அழுத்தம் ஆழத்தையும் அடர்த்தியையும் பொறுத்தது. இப்போது பரிசோதனைக்கு வருவோம். தண்ணீருக்குள் ஊசியை வைத்து பிஸ்டனைப் பின்நோக்கி இழுக்கும்போது பிஸ்டனுக்குள் வெற்றிடம் ஏற்படுகிறது. தண்ணீருக்கு வெளியே வளிமண்டலக் காற்றழுத்தம் அதிகமாக இருக்கும். அழுத்தம் அதிகமான இடத்திலிருந்து அழுத்தம் குறைந்த இடத்தை நோக்கி காற்று பாயும். அதனால் காற்றழுத்தம் குறைந்த ஊசிக்குள் தண்ணீர் செல்கிறது. ஊசியை வெளியே எடுத்து பிஸ்டனை முன்னோக்கி அழுத்தினால் ஊசியின் உடற்பகுதியில் போடப்பட்ட துளைகள் வழியாக சம அளவு விசைகளுடன் தண்ணீர் வெளியேறியது.

நிலையாக இருக்கும் திரவத்தினுள் ஒரு புள்ளியில் கொடுக்கப்படும் அழுத்தம் அத்திரவத்தில் எல்லாப் திசைகளிலும் சிறிதும் குறையாமல் சம அளவில் பகிர்ந்தளிக்கப்படுகிறது. இதுவே பாஸ்கல் விதி. பிஸ்டனை கீழ்நோக்கி அழுத்தும்போது பாஸ்கல் விதிப்படி ஊசிக்குள் இருக்கும் நீர் மீது அழுத்தம் செயல்படுகிறது. அந்த அழுத்தம் எல்லாத் திசைகளிலும் சமஅளவில் கடத்தப்படுவதால், அனைத்துத் துளைகள் வழியாக ஒரே அளவில் நீர் வெளியேறுகிறது. இதற்கான காரணம் பாஸ்கல் விதிதான்.

பயன்பாடு

அதிக வேகத்தில் இயங்கக்கூடிய ஒரு வாகனத்தை நிறுத்துவதற்கு எவ்வளவு விசை தேவைப்படும் என்பதை கற்பனை செய்து பாருங்களேன். ஓட்டுநர் பிரேக் கட்டையை அழுத்தியவுடன் அவ்வளவு பெரிய வாகனம் நிற்பது எப்படி? அதில்தான் அறிவியல் இருக்கிறது. வாகனங்களின் பிரேக் அமைப்பில் பிஸ்டனுடன் கூடிய ஒரு முதன்மை உருளை இருக்கும். அதில் பிரேக் எண்ணெய் நிரப்பப்பட்டிருக்கும். பிஸ்டன் ஒரு நெம்புகோல் தண்டு ஆகும். தண்டின் மறுமுனையில் பிரேக் கட்டை இணைக்கப்பட்டிருக்கும். மேலும் நான்கு எண்ணெய் நிரப்பப்பட்ப சிறிய உருளைகள் நான்கு சக்கரங்களுக்கு அருகேயும் அமைக்கப்பட்டிருக்கும். முதன்மை உருளையும் நான்கு சிறிய சக்கர உருளைகளும், குறுகிய இரும்புக் குழாய்களால் இணைக்கப்பட்டிருக்கும். முதன்மை உருளை, சக்கரஉருளை, இரும்புக்குழாய்கள் ஆகியவற்றில் பிரேக் எண்ணெய் நிரப்பபட்டிருக்கும். சக்கர உருளைகளில் உள்ள பிஸ்டன் சக்கரங்கள் பிரேக் தட்டுடன் இணைக்கப்பட்டிருக்கும்.

உறிஞ்சு குழலில் உள்ள பிஸ்டனை முதன்மை உருளை, சக்கர உருளைகளில் உள்ள பிஸ்டனாகவும், உறிஞ்சுகுழலில் உள்ள தண்ணீரை பிரேக் எண்ணெயாகவும் கற்பனை செய்துகொள்ளுங்கள். ஊசியில் உள்ள பிஸ்டனை முன்னோக்கித் தள்ளியதும் பாஸ்கல் விதிப்படி தண்ணீரில் கொடுக்கப்பட்ட அழுத்தம் எல்லாத் துளைகளின் வழியாக சமமாக வெளியேறியது அல்லவா? அதைப் போலவே வாகனங்களில் உள்ள பிரேக் கட்டையை அழுத்தியதும் நெம்புகோல் தண்டு, பிஸ்டனை இயக்கி இரும்புக் குழாய்களில் உள்ள எண்ணெய் வழியாகச் சக்கர உருளைகளில் உள்ள பிஸ்டனுக்கு கடத்தப்படுகிறது. அந்த பிஸ்டன் நகர்ந்து பிரேக் தகட்டை இயக்கும். இதனால் பிரேக் தகடு சக்கரத்தோடு இணைக்கப்பட்ட வட்டோடு உராய்வை ஏற்படுத்தி சக்கரத்தின் வேகத்தை குறைக்கும். இறுதியாக வாகனம் நின்றுவிடும்.

இப்படித்தான் வாகனங்களில் நீரியல் பிரேக் செயல்படுகிறது. பாஸ்கல் விதியின் அடிப்படையில்தான் வாகன பிரேக் வேலை செல்கிறது என்பது இப்போது உங்களுக்கு புரிந்திருக்குமே.

படங்கள்: அ.சுப்பையா பாண்டியன், கட்டுரையாளர்: இயற்பியல் பேராசிரியர், அறிவியல் எழுத்தாளர்
தொடர்புக்கு: aspandian59@gmail.com