அடடே அறிவியல்: அணைகளை அளக்கும் ஆஹா சோதனை

நீங்கள் அம்மா, அப்பாவுடன் சுற்றுலா சென்றபோதோ அல்லது படங்களிலோ அணைகளைப் பார்த்திருப்பீர்கள். பிரம்மாண்டமாக அணைகளைக் கட்டி அதில் பல சதுரக் கிலோமீட்டர் தூரத்துக்குத் தண்ணீரைத் தேக்கி வைத்திருப்பார்கள் இல்லையா? சில சமயங்களில் சிறிய இடைவெளி கொண்ட மலை இடுக்குகளில்கூட அணைகளைக் கட்டி தண்ணீரைத் தேக்குவார்கள். இவற்றில் எந்த அணையில் நீரின் உயரமும் ஆழமும் அதிகமாக இருக்கும்? அதைத் தெரிந்துகொள்ள ஒரு சோதனை செய்து பார்ப்போமா?

தேவையான பொருள்கள்

வெவ்வேறு அளவுகள் கொண்ட பிளாஸ்டிக் பாட்டில்கள், கத்தி, பிளாஸ்டிக்கை ஒட்டுவதற்கான பசை, அளவுகோல், பேனா, பொட்டாசியம் பெர்மாங்கனேட், தண்ணீர், பசை, டேப்.

சோதனை

1. ஒரு லிட்டர் பிளாஸ்டிக் பாட்டிலை நீளவாக்கில் வைத்து அளவுகோலால் ஒரு கோடு வரைந்து கொள்ளுங்கள்.

2. அக்கோட்டின் மேல் சமமான இடைவெளியில் படத்தில் காட்டியபடி மூன்று வட்டங்கள் வரைந்து அவற்றைக் கத்தியால் வெட்டி துளையிடுங்கள்.

3. துளையிட்ட பாட்டிலை மூடியால் இறுக மூடிக்கொள்ளுங்கள்.

4. வெவ்வேறு அளவுள்ள மூன்று பாட்டில்களின் உயரம் ஒரே அளவாக இருக்குமாறு அடிப்பாகங்களை வெட்டிக்கொள்ளுங்கள்.

5. மூன்று பாட்டில்களின் மூடிகளைக் கழற்றிவிட்டு, படத்தில் காட்டியபடி பெரிய பாட்டிலில் உள்ள துளைகளில் பொருத்தி பிளாஸ்டிக் பசையால் நன்றாக ஒட்டிக்கொள்ளுங்கள்.

6. பெரிய பாட்டில் கிடைமட்டமாகவும் அதில் பொருத்தப்பட்ட மற்ற மூன்ற பாட்டில்கள் செங்குத் தாக இருக்க வேண்டும். இதை ஒரு பிளாஸ்டிக் பலகை அல்லது மேசையில் வைத்துப் பசை டேப்பால் ஒட்டிக் கொள்ளுங்கள். இதுதான் பாஸ்கல் கலன்.

7. தண்ணீரில் பொட்டாசியம் பெர்மாங்கனேட்டை (தண்ணீர் வண்ணமாக இருப்பதற் காக மட்டும்) கலந்து அந்த வண்ண நீரைச் செங்குத்தாக உள்ள பெரிய பாட்டிலில் ஊற்றுங்கள். இப்போது என்ன நடக்கிறது என்று பார்ப்போமா?

பெரிய பாட்டிலில் ஊற்றிய நீர், சிறிய பாட்டி லில் நீரை அதிக உயரத்திற்குத் தள்ளிவிடும் என்று நினைக்கலாம். ஆனால் மூன்று பாட்டில்களிலும் நீர் சமமான உயரங்களில் நிற்கும். இதற்கான காரணம் என்ன?

நடப்பது என்ன?

திடப்பொருள்களுக்குக் குறிப்பிட்ட வடிவம் உண்டு. திரவங்களுக்கு நிலையான வடிவம் இல்லை அல்லவா? சோதனையில் பெரிய பாட்டிலில் ஊற்றப்படும் வண்ண நீர் முதலில் கிடைமட்டமாக உள்ள பாட்டிலில் நிறையும்; பின்பு செங்குத்தாக உள்ள பாட்டில்களில் மேலேறும். குறைந்த குறுக்குப் பரப்பு கொண்ட பாட்டிலில் பெரிய பாட்டிலைக் காட்டிலும் அதிக உயரத்தில் நீர் மேலேறும் என்று நீங்கள் எதிர்பார்ப்பீர்கள்.

ஒரு திரவத்தில் ஏதேனும் ஒரு புள்ளியில் கொடுக்கப்படும் அழுத்தம் திரவத்தின் எல்லாப் பாகங்களுக்கும் சற்றும் குறையாமல் சமஅளவில் பகிர்ந்தளிக்கப்படும். இதுவே பாஸ்கல் விதி. பாஸ்கல் விதிப்படி பெரிய பாட்டிலில் நீரை ஊற்றும்போது மற்ற இரண்டு பாட்டில்களிலும் நீர்மட்டம் ஒரே உயரத்திற்கு மேலேறுகிறது. செங்குத்தாக உள்ள மூன்று பாட்டில்களில் உள்ள நீரின் கொள்ளவும் நிறையும் வெவ்வேறாக உள்ளன. கிடைமட்ட பாட்டிலின் அடித்தளத்தில் செயல்படும் அழுத்தம் செங்குத்துப் பாட்டில்களில் உள்ள நீரின் ஆழத்தையும் அடர்த்தியையும் பொறுத்தது.

இங்கு மூன்று பாட்டில்களிலும் ஒரே திரவத்தை, அதாவது நீரை எடுத்துக்கொள்வதால் அடர்த்தி மாறாமலேயே இருக்கிறது. கிடைமட்ட பாட்டிலில் உள்ள நீரில், ஏதேனும் ஒரு கிடைப்பரப்பில் செங்குத்துப்பாட்டில்களில் உள்ள நீரினால் ஏற்படும் அழுத்தம் சமமாகவே இருக்கும். இதனால்தான் மூன்று பாட்டில்களிலும் உள்ள நீரின் உயரம் ஒரே அளவாக உள்ளது. மூன்று பாட்டில்களும் வெவ்வேறு வடிவத்தில் இருந்தாலும் வெவ்வேறு அளவில் சாய்ந்து இருந்தாலும் நீர்மட்டம் ஒரே அளவாகவே இருக்கிறது.

அதற்கான காரணம் சோதனையில் நீரின் அழுத்தம் உயரத்தை மட்டுமே சார்ந்தது. பாட்டிலின் வடிவம், சாய்வு, பருமன் ஆகியவற்றைச் சார்ந்தது அல்ல. இதுதான் பாஸ்கலின் தத்துவம்.

பயன்பாடு

படத்தில் காட்டியதுபோல் வெவ்வேறு வடிவங்கள் கொண்ட குழாய்களை உருளை வடிவக் கண்ணாடிக் குழாயுடன் இணைக்கப்பட்ட அமைப்பே பாஸ்கல் கலன். பிரெஞ்ச் கணித மேதையும் இயற்பியல் அறிஞருமான பிளைஸி பாஸ்கல் என்பவர்தான் பாஸ்கல் கலனை வடிவமைத்தார்.

சோதனையில் பெரிய பாட்டிலில் உள்ள நீரை அணைக்கட்டின் அதிகப் பரப்பில் உள்ள நீராகவும் குறுகிய பாட்டில் உள்ள நீரை மலைகளுக்கு இடைப்பட்ட இடத்தில் உள்ள நீராகவும் கற்பனை செய்துகொள்ளுங்கள். குறுகிய பரப்பு கொண்ட பாட்டிலில் உள்ள நீரும், அதிகப் பரப்பு கொண்ட பெரிய பாட்டிலில் உள்ள நீரும் ஒரே உயரத்தில் நின்றதைப் பார்த்தீர்கள் அல்லவா?

அதைப் போலவே அணைக்கட்டுக்கு அருகே உள்ள மலை இடுக்குகளிலும் அதிகப் பரப்பு கொண்ட அணைக்கட்டு நீர்ப்பரப்பும் ஒரே உயரத்தில் அல்லது ஆழத்தில் நீர் தேங்கி நிற்கும். இவ்விரண்டு இடங்களிலும் அணைக்கட்டின் தலைப்பரப்பில் செயல்படும் நீரின் அழுத்தம் ஒரே அளவாக இருக்கும். ஆனால் அதிக நீர்ப்பரப்பினால் தரையில் செயல்படும் நீரின் எடையும் மலையிடுக்கில் உள்ள சிறிய நீர்ப்பரப்பினால் தரையில் செயல் படும் எடையும் வெவ்வேறாக இருக்கும்.

அணைக்கட்டுப் பகுதிகளில் அதிகப் பரப்பிலும் மலையிடுக்கிலும் நீர் ஒரே உயரத்தில் தேங்கி நிற்பதற்கான காரணம் இப்போது உங்களுக்குப் புரிந்திருக்குமே!

தொடர்புக்கு: aspandian59@gmail.com