அடடே அறிவியல்: காரைத் தூக்கும் காற்று!

வாகனங்களைப் பழுதுபார்க்கும் பட்டறையில் காரை மேலே தூக்கப் பயன்படும் திரவத் தூக்கிகளைப் (Hydraulic Car Lift) பார்த்திருக்கிறீர்களா? அவ்ளோ பெரிய காரைக் குட்டியாக உள்ள தூக்கி எப்படி மேலே தூக்குகிறது? இதைத் தெரிந்துகொள்ள ஒரு சோதனை உள்ளது. அதைச் செய்துபார்ப்போமா?

தேவையான பொருள்கள்

3 மில்லி லிட்டர், 10 மில்லி லிட்டர் மருந்து ஊசிகள், பிளாஸ்டிக் பாட்டில்கள், பிளாஸ்டிக் குழாய், தண்ணீர், நீல மை, பசை டேப்.

சோதனை

1. இரண்டு பிளாஸ்டிக் பாட்டில்களில் தண்ணீரை நிரப்பி அருகருகே வைத்துக்கொள்ளுங்கள்.

2. இரண்டு மருந்து ஊசிகளில் (Syringes) உள்ள ஊசிகளை மட்டும் கழற்றிவிடுங்கள்.

3. ஊசிகளில் ஊசி பொருத்தப்படும் துளைகளில் ஒரு மெல்லிய பிளாஸ்டிக் குழாய்களின் இரு முனைகளையும் படத்தில் காட்டியபடி இணையுங்கள்.

4. ஊசிகளில் மேலும் கீழும் நகரக்கூடிய பிஸ்டனை வெளியே எடுத்துவிடுங்கள்.

5. ஊசிகளின் உருளை வடிவ உடற்பகுதியிலும் அவற்றோடு இணைக்கப்பட்ட குழாயிலும் நீல மை கலந்த தண்ணீரை எடுத்துக்கொள்ளுங்கள்.

6. இப்போது பிஸ்டனை ஊசியில் பொருத்திவிடுங்கள்.

7. அப்படியே இரண்டு ஊசிகளையும் எடுத்து அருகருகே வைக்கப்பட்ட பிளாஸ்டிக் பாட்டில்களில் ஒரே அளவில் இருக்கும்படி பசை டேப்பால் ஒட்டிவிடுங்கள்.

8. இப்போது சிறிய மருந்து ஊசியில் உள்ள பிஸ்டனை மெதுவாகக் கீழே அழுத்துங்கள். என்ன நடக்கிறது எனப் பாருங்கள். பெரிய ஊசியில் உள்ள பிஸ்டன் மேல் நோக்கி நகர்வதைப் பார்க்கலாம்.

9. இப்போது பெரிய மருந்து ஊசியில் உள்ள பிஸ்டனைக் கீழே அழுத்துங்கள். சிறிய மருந்து ஊசியில் பிஸ்டன் மேல் நோக்கி நகர்வதைப் பார்க்கலாம். ஒரு பிஸ்டனைக் கீழே அழுத்தும்போது மற்ற பிஸ்டன் மேல் நோக்கி நகரக் காரணம் என்ன?

நடப்பது என்ன?

சிறிய ஊசியின் பிஸ்டனை அழுத்தும்போது பெரிய ஊசியின் பிஸ்டன் மேல் நோக்கிச் சென்றது அல்லவா? ஒரு திரவத்தில் ஏதேனும் ஒரு புள்ளியில் கொடுக்கப்படும் அழுத்தம் அத்திரவத்தின் எல்லா பாகங்களுக்கும் கொஞ்சமும் குறையாமல் சம அளவில் பகிர்ந்து அளிக்கப்படும். இதுதான் பாஸ்கல் விதி.

சிறிய ஊசியின் பிஸ்டனை அழுத்தும்போது பிஸ்டனுக்கும் அதில் உள்ள வண்ண நீருக்கும் இடையே உள்ள காற்று அழுத்தப்படுகிறது. காற்றை அழுத்துவதால் அதன் எடை குறையும். ஆனால் நீரை அழுத்தும்போது நீரின் எடை குறையாது. காற்றை அழுத்த முடியும். நீரை அழுத்த முடியாது. காற்று, நீர் ஆகியவற்றின் இந்தப் பண்புகளால், அழுத்தம் நீரில் பரவி பெரிய ஊசியின் பிஸ்டனை மேலே தள்ளுகிறது. பெரிய பிஸ்டன் மேல் ஒரு எடையை வைத்து சிறிய பிஸ்டனைக் கீழ் நோக்கி அழுத்தினால் பெரிய பிஸ்டனும் எடையும் மேல் நோக்கி நகரும்.

திரவ அழுத்தத்தால் பெரிய பிஸ்டன் மீது செயல்படும் விசை அதிகரிக்கப்படுகிறது. ஆனால், இரண்டு உருளைகளில் உள்ள நீரின் மீது செயல்படும் அழுத்தம் சமமாகவே இருக்கும். சிறிய உருளையில் உள்ள நீர் மீது செயல்படும் விசை, குறைவாக இருந்தாலும் பெரிய உருளையில் உள்ள பிஸ்டன் மீது அதிக விசை செயல்படுகிறது. ஆனால், இரண்டு உருளைகளில் உள்ள நீர் மீது செயல்படும் வேலை சமமாகவே இருக்கும். இரண்டு உருளைகளில் உள்ள நீர் மீது செயல்படும் விசை வெவ்வேறாக இருப்பதால், பிஸ்டன் நகர்ந்த தொலைவுகளும் வேறுபடுகின்றன. இப்படி பிஸ்டன் நகர்வதற்கு பாஸ்கல் விதியே காரணம்.

பயன்பாடு

வாகனங்களைத் தூக்க உதவும் தூக்கிகள் பாஸ்கல் தத்துவத்தின் அடிப்படையிலேயே செயல்படுகின்றன. திரவ அழுத்தத்தில் செயல்படும் வாகனத் தூக்கிகளில் வெவ்வேறு விட்டம் கொண்ட இரண்டு உருளைகள் இருக்கும். இரண்டு உருளைகளும் ஒரு குழாயின் மூலம் இணைக்கப்பட்டிருக்கும். இரு உருளைகளிலும் பாதி அளவும் இணைப்புக் குழாயில் முழுவதிலும் எண்ணெய் நிரப்பப்பட்டிருக்கும். இரண்டு உருளைகளில் மேலும் கீழும் நகரும் பிஸ்டன் பொருத்தப்பட்டிருக்கும். சிறிய உருளை காற்று அழுத்தியுடனும் (Air Compressor) பெரிய பிஸ்டன் ஒரு மேடையுடனும் இணைக்கப்பட்டிருக்கும்.

சோதனையில் பார்த்த இரண்டு ஊசிகளில் உள்ள உருளை போன்ற உடற்பகுதிகளை வாகனத் தூக்கிகளின் உருளைகளாகவும் (Cylinders), இணைப்புக் குழாயிலும் உருளைகளிலும் உள்ள வண்ண நீரை வாகனத் தூக்கியில் உள்ள எண்ணெயாகவும், மருந்து ஊசிகளில் உள்ள பிஸ்டன்களை வாகனத் தூக்கியில் உள்ள பிஸ்டன்களாகவும் கற்பனை செய்துகொள்கிறீர்களா?

சிறிய மருந்து ஊசியின் பிஸ்டனைக் கீழ் நோக்கி அழுத்தியவுடன், அழுத்தம் நீரில் பரவி, பெரிய ஊசியின் பிஸ்டனை நகர்த்தியது அல்லவா? அதைப் போலத்தான் வாகனத் தூக்கியில் சிறிய உருளையில் காற்றைச் செலுத்தி எண்ணெய் மீது அழுத்தம் கொடுத்தவுடன், பாஸ்கல் விதிப்படி அந்த அழுத்தம் எண்ணெய் முழுவதும் பரவி, பெரிய உருளையில் உள்ள பிஸ்டனை மேல் நோக்கி நகர்த்தும். இதனால் பிஸ்டன் மேல் உள்ள கார் வேண்டிய உயரத்துக்குத் தூக்கப்படும்.

வாகனத் தூக்கி மேல் உள்ள காரைப் பார்க்கும்போது இனி பாஸ்கல் விதியும் உங்களுக்கு ஞாபகத்துக்கு வரும் அல்லவா?

படங்கள்: அ. சுப்பையா பாண்டியன்

கட்டுரையாளர்: இயற்பியல் பேராசிரியர், அறிவியல் எழுத்தாளர்

தொடர்புக்கு: aspandian59@gmail.com