அடடே அறிவியல்: இரும்பைக் கழற்றும் அறிவியல்!

தண்ணீர் குழாய்களில் அடைப்பு ஏற்பட்டால் என்ன செய்வார்கள்? இரும்புக் குழாயைக் கழற்றி வேலை செய்வார்கள் அல்லவா? குழாய்களைக் கழற்ற ‘பைப் ரென்ச்’ (Pipe wrench) என்றழைக்கப்படும் கருவியைப் பயன்படுத்துவதைப் பார்த்திருப்பீர்கள். அது எப்படி வேலை செய்கிறது? அதைத் தெரிந்துகொள்ள ஒரு சிறிய சோதனை இருக்கிறது.

தேவையான பொருட்கள்

ஒரு லிட்டர் பிளாஸ்டிக் பாட்டில், நூல், ஊசி, பிளாஸ்டிக் ஒட்டும் குச்சி, காலி பேனா ரீஃபில், தீக்குச்சி, நீல மை.

சோதனை

1. மூடியுடன் கூடிய ஒரு லிட்டர் தண்ணீர் பாட்டிலை எடுத்துக்கொள்ளுங்கள்.

2. எரியும் மெழுகுவர்த்திச் சுடரில் ஊசியைச் சூடுபடுத்தி, பிளாஸ்டிக் பாட்டிலின் அடிப்பாகத்தில் பேனா ரீபில் போகும் அளவுக்கு துளையிட்டுக்கொள்ளுங்கள்.

3. இதேபோல பாட்டிலின் அடிப்பாகத்தில் ஏற்கெனவே போட்ட துளைக்கு எதிர்புறத்திலும் அதே அளவு துளையிட்டுக்கொள்ளுங்கள்.

4. இரண்டு துளைகளும் ஒரே அளவில் எதிரெதிரே ஒரே விட்டத்தில் சமமாக இருக்கும்படி பார்த்துக்கொள்ளுங்கள்.

5. இரு துளைகளையும் இணைக்கும் வட்டத்துக்குச் செங்குத்தாக 5 செ.மீ. நீளமுள்ள பேனா ரீஃபில்களைச் செருகிக்கொள்ளுங்கள். பின்னர் பிளாஸ்டிக் ஒட்டும் குச்சியைச் சூடுபடுத்தி உருகிய பிளாஸ்டிக் பசையைக் கொண்டு துளையைச் சுற்றி நன்றாக ஒட்டிவிடுங்கள்.

6. இருபுறமும் ஒட்டி வைக்கப்பட்ட பேனா ரீஃபில் கிடைமட்டமாக (Horizontal) பாட்டிலின் வட்டத்துக்குத் தொடுகோடுகளாக (Tangents) இருக்குமாறு ரீஃபில்களை ஒட்டி காயவையுங்கள்.

7. ஊசியைச் சூடுபடுத்தி பாட்டிலில் மூடியின் நடுவே சிறிய துளையிட்டுக் கொள்ளுங்கள்.

8. ஒரு தீக்குச்சியை இரண்டாக ஒடித்து, அதை நூலில் கட்டி, நூலின் மறு முனையை மூடியில் செருகி, வெளிப்புறமாக இழுத்துக்கொள்ளுங்கள். நூலின் மறுமுனையில் ஒரு ஜெம் கிளிப்பைக் கட்டிக்கொள்ளுங்கள்.

9. ஒரு சிறிய வாளியில் தண்ணீர் எடுத்துக்கொண்டு அதில் நீல மையை ஊற்றிக் கலக்குங்கள்.

10. நீலத் தண்ணீரை பாட்டிலில் நிரப்பி, நூல் கட்டப்பட்ட மூடியால் பாட்டிலை மூடி, நூலைப் பிடித்து பாட்டிலை மேலே தூக்குங்கள். இப்போது நடப்பதைக் கவனியுங்கள். பாட்டிலின் அடியில் உள்ள குழாயிலிருந்து இருபுறமும் நீர் கொட்டுவதையும், நீர் பாயும் திசைக்கு எதிரெதிர் திசையில் பாட்டில் சுற்றுவதையும் பார்க்கலாம். இதற்கு என்ன காரணம்?

நடப்பது என்ன

ஒரு பொருளை நகர்த்த வேண்டுமானால், அதை நாம் தள்ள வேண்டும் அல்லது இழுக்க வேண்டும். தள்ளுதல், இழுத்தல் என்பது விசை. ஒரு பொருள் மீது ஒரு விசை செயல்பட்டால், அது விசையின் திசையில் இயங்கத் தொடங்கும். ஒரு பொருள் மீது ஒன்றுக்கும் மேற்பட்ட விசைகள் ஒரே திசையில் செயல்படும்போது தொகு பயன் விசையின் (Resultant Force) திசையில் பொருள் நகரும். இரண்டு சமமான விசைகள் ஒரே புள்ளியில் எதிரெதிர் திசையில் செயல்பட்டால், அப்புள்ளி நகராமல் சமநிலையில் (Edulitinum) இருக்கும். எதிரெதிராகச் செயல்படும் விசைகளில் ஏதேனும் ஒன்று செயல்படும் திசையில் பொருள் நகரும். உதாரணமாக, கயிறு இழுக்கும் போட்டியில் எந்தப் பக்கம் அதிக விசையுடன் இழுக்கப்படுகிறதோ அந்தப் பக்கம் கயிற்றின் மையப்புள்ளி நகரும்.

இரண்டு சமமான விசைகள் ஒரு பொருளில் வெவ்வெறு புள்ளிகளில் எதிரெதிராகச் செயல்படும்போது அப்பொருள் ஓர் அச்சைப் பற்றி சுழலும். இத்தகைய சுழற்சி ‘விசை இரட்டை’ என்று அழைக்கப்படுகிறது. சோதனையில் பாட்டிலை வண்ண நீரால் நிரப்பி நூலைப் பிடித்துத் தூக்கும்போது பாட்டில் சுழன்றதல்லவா? இதற்குக் காரணம், ‘விசை இரட்டை’தான்.

குழாயிலிருந்து நீர் வெளியேறுவது என்பது ஒரு விசை. ஒவ்வொரு விசைக்கும் சமமான எதிர்விசை உண்டு. இது நியூட்டனின் மூன்றாம் இயக்க விதி. இந்த விதிப்படி இரண்டு குழாய்களிலிருந்தும் வெளியேறும் திசைக்கு சமமான எதிர்விசைகள் உருவாகின்றன. அவை பாட்டிலின் வெவ்வேறு புள்ளிகளில் செயல்படுகின்றன. இதனால் பாட்டிலின் மையம் வழியாகவும் அடிப்பரப்புக்குச் செங்குத்தாகவும் செல்லும் நேர்கோட்டைப் பற்றிக்கொண்டு பாட்டில் சுழல்கிறது.

சோதனையில் கையில் பிடித்திருக்கும் நூல்தான் பாட்டிலின் சுழல் அச்சு. இரண்டு சமமான விசைகள் எதிரெதிர் திசைகளில் செயல்படுவதால்தான் பாட்டில் சுழல்கிறது.

11. சோதனையைத் தொடர்க.

மற்றொரு பாட்டிலில் அடிப்பாகத்தில் பேனா ரீஃபில்களைத் தொடுகோட்டில் வைக்காமல் விட்டத்தின் திசையிலேயே பொருத்தி சோதனையைத் திரும்பவும் செய்யுங்கள். பின்னர் நடப்பதைப் பாருங்கள்.

பயன்பாடு

பைப் ரென்ச் உலோகக் குழாய்களை கழற்றவும் இணைக்கவும் பயன்படும் கருவி. உலோகக் குழாய்களைக் கையாள ஏதுவாக இரும்பு உலோகத்தால் ‘ரென்ச்’ செய்யப்பட்டிருக்கும். இதில் ஒரு நீண்ட கைப்பிடியும் மறுமுனையில் குழாய்களை இறுக்கமாகக் கவ்விப் பிடிக்க மேடு பள்ளங்கள் கொண்ட தாடைகள் (Jaws) இருக்கும். தாடைகளின் இடைவெளியை கூட்டிக் குறைக்க ஒரு திருகு அமைப்பு இருக்கும். இதன்மூலம் இரும்புக் குழாயைக் கவ்விப் பிடித்துக்கொண்டு கழற்ற முடியும்.

சோதனையில் தண்ணீர் பாட்டிலை இரும்பு குழாயாகவும், தண்ணீர் வெளியேறும் ரீஃபில் குழாய்களை பைப் ரென்ச்களாகவும் கற்பனை செய்துகொள்ளுங்கள். ரீஃபில் குழாய்களில் இருந்து தண்ணீர் வெளியேறியதால், உருவான இரண்டு சமமான எதிர் விசைகளால் தண்ணீர் பாட்டில், நூலின் அச்சில் சுழன்றதைச் சோதனையில் பார்த்தோம் அல்லவா? அதைப் போலவே இரும்புக் குழாயைக் கவ்விப் பிடிக்கும் ரென்ச்களின் கைப்பிடிகளை எதிரெதிராக பலமாகத் தள்ளும்போது ‘விசைஇரட்டை’யினால் இரும்புக் குழாய்கள் சுழலும். ரென்ச்களில் உருவான சமமான இரண்டு எதிர் விசைகளால் குழாய்கள் சுழன்று, அவை இணைப்பிலிருந்து கழற்றப்படுகின்றன. இதேமுறையில் குழாய்களை இணைக்கவும் செய்யலாம்.

இரும்புக் குழாய்களை எளிதாகக் சுழற்ற நீண்ட கைப்பிடியுள்ள ரென்ச்களைப் பயன்படுத்தலாம். ‘விசைஇரட்டை’ சுழல் அச்சிலிருந்து விசை செயல்படும் தொலைவைப் பொறுத்து அதிகரிக்கும். குழாய் பழுது பார்ப்பவர் (Plumber) இரும்புக் குழாய்களைக் கழற்றுவதிலும் அறிவியல் இருக்கிறது என்பது புரிந்துவிட்டதா?

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