நிச்சயமாக நீங்கள் தினமும் பலமுறை கதவைத் திறந்திருப்பீர்கள், அல்லது ஒரு தண்ணீர் குழாயைத் திருகியிருப்பீர்கள். மிகச் சாதாரணமாகத் தோன்றும் இந்தச் செயல்களுக்குப் பின்னால் ஒரு வியக்கத்தக்க பெளதீகவியல் ஒளிந்திருக்கிறது என்பது உங்களுக்குத் தெரியுமா?
பொதுவாக ஒரு பொருளைத் தள்ளுவது அல்லது இழுப்பது ‘விசை’ (Force) என்று நமக்குத் தெரியும். ஆனால், ஒரு விசை ஒரு பொருளைத் தள்ளுவதுடன் நின்றுவிடாமல், ஒரு குறிப்பிட்ட புள்ளியை அச்சாகக் கொண்டு அதனைச் சுழற்றவும் செய்கிறது. இதனைத்தான் பெளதீகவிய லில் “விசையின் திரும்பல் விளைவு” (Turning effect of a force) என்கிறோம். ஒரு மேசையை நகர்த்துவதை விட, ஒரு கதவைத் திறப்பதில் இருக்கும் இந்த ‘சுழற்சி’ நுட்பம் மிகவும் சுவாரசியமானது.
பிணைச்சலுக்கு அருகில் கதவைத் தள்ளுவது ஏன் கடினம்?
கதவின் ஒரு ஓரத்தில் பிணைச்சல்கள் (Hinges) இருப்பதை கவனித்திருப்பீர்கள். இதுதான் கதவின் சுழற்சி அச்சு (Axis of rotation). இப்போது ஒரு சிறிய சோதனை செய்து பாருங்கள். கதவின் கைப்பிடி இருக்கும் பகுதியில் (புள்ளி A) கை வைத்துத் தள்ளினால் கதவு எளிதாகத் திறக்கும். அதுவே, பிணைச்சலுக்கு மிக அருகில் (புள்ளி D) கை வைத்துத் தள்ள முயன்றால், நீங்கள் மல்யுத்த வீரரைப் போல அதிக பலத்தைப் பிரயோகிக்க வேண்டியிருக்கும்.
ஏன் இந்தத் திணறல்? இங்கே ஒரு ரகசியம் இருக்கிறது: கதவு நகரத் தொடங்குவதற்குத் தேவையான “திரும்பல் விளைவு” எப்போதும் மாறாமல் இருக்கும். ஆனால், சுழற்சி அச்சிலிருந்து நீங்கள் விசை கொடுக்கும் தூரம் குறையும்போது, அதே விளைவைப் பெற நீங்கள் கொடுக்க வேண்டிய விசையின் அளவு (Magnitude of force) பலமடங்கு அதிகரிக்கிறது.
விசையின் திரும்பல் விளைவு பற்றி அறிவியல் கூறுவது இதுதான்:
“ஒரு பொருளின் மீது பிரயோகிக்கப்படும் ஒரு விசை காரணமாக ஒரு குறித்த அச்சைப் பற்றி அப்பொருள் சுழலுமெனில், அவ்வினை காரணமாக உள்ள விளைவு திரும்பல் விளைவு அல்லது விசைத் திருப்பம் எனப்படும்.”
ஏன் நீளமான கைப்பிடி வேலைகளை எளிதாக்குகிறது? (The Math of Torque)
விசைத் திருப்பம் (Moment of Force) என்பதை ஒரு எளிய சூத்திரம் மூலம் நாம் கணக்கிடலாம்:
விசைத்திருப்பம்= F x d
இதன் சர்வதேச அலகு ‘N m’ (நியூட்டன் மீட்டர்) ஆகும்.
இரண்டு கைகளை பயன்படுத்துவதில் இருக்கும் ரகசியம்! (The Secret of Force Couples)
ஒரு பொருளைச் சுழற்ற ஒரே ஒரு விசையைப் பயன்படுத்துவதை விட, ‘விசை இணை’ (Couple) எனப்படும் முறையைப் பயன்படுத்துவது மிகவும் சிறந்தது. அது என்ன விசை இணை? ஒரு பொருளின் மீது எதிர் எதிர் திசைகளில் செயல்படும் இரு சமமான விசைகளே விசை இணை எனப்படும்.
இதில் ஒளிந்திருக்கும் பெளதீகவியல் “ரகசியம்” என்னவென்றால், விசை இணையைப் பயன்படுத்தும்போது அந்தப் பொருளின் மீது செயல்படும் விளைவுள் விசை (Resultant force) பூச்சியமாகும். இதனால் அந்தப் பொருள் ஒரு பக்கமாக இழுக்கப்படாமல் (Sideways movement), ஒரே இடத்தில் சீராகச் சுழலும். உதாரணமாக, ஒரு தண்ணீர் குழாயை (Tap) ஒரே விரலால் தள்ளுவதை விட, இரு விரல்களால் பிடித்துத் திருகும்போது பாதி அளவு விசை (F/2) கொடுத்தாலே போதுமானது.
அன்றாட வாழ்வில் விசை இணை:
- நீர்த் திருகுபிடியைத் (Tap) திறத்தல்: இரு விரல்களால் எதிர் திசைகளில் விசை கொடுக்கிறோம்.
- வாகனத்தின் செலுத்துச் சக்கரம் (Steering wheel): ஓட்டுநர் இரு கைகளால் சக்கரத்தைச் சீராகச் சுழற்ற இது உதவுகிறது.
- திருகாணிச் செலுத்தி (Screwdriver): கைப்பிடியின் இரு பக்கங்களிலும் விசை செயல்பட்டு திருகாணியைச் சுழற்றுகிறது.
நிஜ உலகப் பயன்பாடுகள்: ஒரு சுருக்கப் பார்வை
இந்த ‘விசைத் திருப்பம்’ கொள்கை இல்லாமல் நம் அன்றாட இயந்திரங்கள் இயங்குவது கடினம்:
- மிதிவண்டி: நீங்கள் மிதிவண்டியின் மிதிப்பலகையில் (Pedal) விசை கொடுக்கும்போது, அது சுழற்சி அச்சிலிருந்து (Pedal crank) ஒரு குறிப்பிட்ட தூரத்தில் இருப்பதால் சக்கரம் எளிதாகச் சுழல முடிகிறது.
- கை வண்டி (Wheelbarrow): அதிக எடையுள்ள பொருட்களைச் சுமக்கும்போது, நீண்ட கைப்பிடிகள் சுழற்சி அச்சிலிருந்து தூரத்தை அதிகரிப்பதன் மூலம் நாம் கொடுக்கும் விசையை அதிக விசைத் திருப்பமாக மாற்றுகின்றன.
- திருகு ஆணி கழற்றும் சாவி (Wrench): துருப்பிடித்த ஆணிகளைக் கழற்றும்போது அதன் நீளமான கைப்பிடி ஒரு ‘லிவர்’ போலச் செயல்பட்டு அதிக விசைத் திருப்பத்தை உருவாக்குகிறது.
பெளதீகவியல் என்பது ஏதோ புத்தகத்தில் இருக்கும் பாடமல்ல; அது நாம் கதவைத் திறப்பதிலும், மிதிவண்டி ஓட்டுவதிலும் கலந்திருக்கிறது. விசையின் அளவு மற்றும் அது செயல்படும் தூரம் ஆகியவற்றைச் சரியாகப் பயன்படுத்தினால், கடினமான வேலைகளையும் மிக எளிதாகச் செய்ய முடியும். அடுத்த முறை நீங்கள் ஒரு கதவைத் திறக்கும்போதோ அல்லது தண்ணீர் குழாயைத் திருகும்போதோ, அங்கே செயல்படும் ‘விசைத் திருப்பத்தை’ கவனிப்பீர்களா?
இப்பாடாலகு முழுவதற்குமான விளக்க வீடியோ மற்றும் PDF பயிற்சி வினாக்களை கீழே காணலாம்.
Loading Viewer…
Leave a Reply