அடடே அறிவியல் : துப்பாக்கி சுடுவதின் சுறுசுறு பின்னணி!

ராணுவ வீரர்கள் துப்பாக்கியின் பின்பக்கத்தைத் தோள்பட்டையோடு சேர்த்து வைத்துச் சுடுவதை டி.வி., சினிமாவில் பார்த்திருப் பீர்கள். துப்பாக்கியைத் தோள்பட்டையோடு சேர்த்துவைத்துச் சுட என்ன காரணம்? இதைத் தெரிந்துகொள்ள ஒரு சோதனை செய்வோமா?

சோதனை:

1. வீடுகளில் வயரிங் செய்யும்போது மின்கம்பிகளை மூடுவதற்குப் பயன்படும் பிளாஸ்டிக் பட்டையைத் தரையில் வையுங்கள். அதன்மேல் ஒரே அளவுள்ள கோலி குண்டுகளை ஒன்றோடொன்று தொடுமாறு அடுக்குங்கள்.

2. ஒரு குண்டைச் சிறிது தூரம் வைத்து மற்றக் குண்டுகள் மீது மோதுமாறு தள்ளிவிடுங்கள். இப்போது நடப்பதைப் பாருங்கள்.

ஒரு குண்டைத் தள்ளிவிட்டவுடன் அடுக்கி வைக்கப்பட்ட குண்டுகளிலிருந்து ஒரே ஒரு குண்டு மட்டும் முன்னோக்கிப் போவதைப் பார்க்கலாம்.

3. இப்போது இரண்டு குண்டுகளைச் சற்றுத் தொலைவில் வைத்து இரண்டையும் ஒன்றாக ஒரே வேகத்தில் தள்ளிவிடுங்கள். மறுபுறத்தில் இரண்டு குண்டுகளும் ஒருசேர ஒரே வேகத்தில் முன்னோக்கிப் போவதைப் பார்க்கலாம்.

4. இதேபோன்று மூன்று குண்டுகளைத் தள்ளி வைத்துத் தள்ளிவிட்டு, எத்தனை குண்டுகள் வெளிநோக்கிப் போகின்றன எனப் பாருங்கள். இப்போது மூன்று குண்டுகள் வெளிநோக்கிப் போவதைப் பார்க்கலாம்.

நேர்க்கோட்டில் அடுக்கி வைக்கப்பட்ட குண்டுகள் மீது ஒன்று, இரண்டு, மூன்று என்ற எண்ணிக்கையில் மோதச் செய்யும்போது அதே எண்ணிக்கையில் குண்டுகள் வெளியே போகக் காரணம் என்ன?

நடப்பது என்ன?

பில்லியர்டு (Billiard) விளையாட்டு தெரியுமல்லவா? இந்த விளையாட்டில் பந்துகள் ஒன்றோடொன்று மோதிக்கொள்ளும். சில சமயங்களில் இப்படி வாகனங்களும் மோதிக்கொள்கின்றன. ஒரு பொருள் மற்றொரு பொருள் மீது விசையுடன் தொட்டுக்கொள்ளும் நிகழ்வே மோதல்.

ஒரு பொருளின் நிறையையும் திசைவேகத்தையும் பெருக்கினால் வருவதே உந்தம் (momentum). மோதலில் உந்தம் ஒரு பொருளி லிருந்து மற்ற பொருளுக்கு மாற்றப்படுகிறது. மோதலுக்கு முன் உள்ள மொத்த உந்தமும் சமமே.

இதுவே உந்தமாறாக் கோட்பாடு ஆகும். மோதலுக்குப் பின் பொருள்களின் திசைவேகங்கள் மாறுகின்றன. ஒரு மோதலில் ஆற்றல் இழப்பு இல்லையென்றால் அந்த மோதல் மீட்சியுறு மோதலாகும் (Elastic collision). பில்லியர்டு பந்துகள், இரும்புக் குண்டுகள், கோலிக்குண்டுகள் ஒன்றோடொன்று மோதுவதை ஏறத்தாழ மீட்சியுறு மோதல் (Nearly Elastic collision) என்பார்கள்.

சோதனையில் சம எடையுள்ள குண்டுகளை மோதச் செய்கிறோம். இதனால் உந்தம் முற்றிலுமாகக் குண்டுகளுக்கு மாற்றப்படுகிறது.

இயக்கத்தில் உள்ள குண்டு, ஓய்வு நிலையில் உள்ள குண்டுகள் மீது மோதும்போது அதன் உந்தம் முழுவதையும் முதல் குண்டுக்கு மாற்றிவிட்டு அங்கேயே நின்றுவிடுகிறது. வரிசையில் உள்ள முதல் குண்டு இரண்டாவது குண்டுடன் மோதி அதற்கு உந்தத்தை மாற்றிவிடுகிறது.

இதேபோல் உந்தம் ஒவ்வொரு குண்டுக்கும் மாற்றப்படுவதால் இறுதி குண்டு உந்தத்தைப் பெறுகிறது. இதனால் கடைசிக் குண்டு முதல் குண்டின் அதே வேகத்தில் வெளியே செல்கிறது.

இரண்டு குண்டுகள் மோதும்போது இயக்கத்தில் உள்ள இரண்டு குண்டுகளின் உந்தம் அடுத்தடுத்த குண்டுகளுக்கு மாற்றப்படுவதால் இரண்டு குண்டுகளும் வெளியே வருகின்றன. மூன்று குண்டுகளில் மோதும்போதும் இதே நிலைதான். இதற்குக் காரணம் உந்தமாறாக் கோட்பாடு.

அதாவது மோதலுக்குப் பின் உள்ள குண்டுகளின் மொத்த உந்தமும் சமமாக இருப்பதால்தான் ஒன்றுக்கு ஒன்று, இரண்டுக்கு இரண்டு எனக் குண்டுகள் வெளியேறுகின்றன.

பயன்பாடு

துப்பாக்கியில் சிறிய ரவைக் குண்டுகளை (Bullet) போட்டு விசையை (Trigger) இழுத்துவிட்டால் துப்பாக்கியிலிருந்து குண்டுகள் அதி வேகத்தில் செல்லும். இதுதான் துப்பாக்கி சுடுதல் (Firing).

சோதனையில் ஒரு கோலிக்குண்டு மற்ற குண்டுகளோடு மோதுவதைத் துப்பாக்கி சுடுவதாகவும், மோதலுக்குப் பின் வெளியேறிய கோலிக்குண்டைத் துப்பாக்கியிலிருந்து வெளியேறிய ரவைக் குண்டாகவும், கோலிக்குண்டுகளின் தொகுதியை (cluster of balls) துப்பாக்கியாகவும் கற்பனை செய்துகொள்கிறீர்களா?

ஒரு கோலி மற்றக் கோலிகளோடு மோதியவுடன் உந்தம் மாறா விதியின்படி ஒரு கோலிகுண்டு வெளியே சென்றது அல்லவா? அதைப் போலத்தான் துப்பாக்கியைச் சுட்டதும் ரவைக்குண்டு துப்பாக்கியை விட்டுச் சீறிப்பாயும்.

அதனால் ஏற்படும் உந்த மாற்றத்தை ஈடுசெய்யத் துப்பாக்கி சற்றுப் பின்னோக்கி நகரும். துப்பாக்கி சுடும்போது அதிவேகமாகச் செல்லும் ரவைக் குண்டின் முன்னோக்கு உந்தத்தைச் சமப்படுத்தப் பின்னோக்கிச் செல்லும். இதுவே துப்பாக்கியின் பின்னோக்கு இயக்கம் (Recoil of Gun).

ரவைக் குண்டின் எடை மிகக் குறைவு. அதன் வேகம் மிக அதிகம். துப்பாக்கியின் எடை அதிகம். எனவே உந்தமாறா விதியின்படி துப்பாக்கியின் பின்னோக்கு வேகம் குறைவாக இருக்கும். துப்பாக்கியைத் தளர்வாகத் தோள்பட்டையை விட்டுச் சற்றுத் தள்ளிப் பிடித்துச் சுட்டால் துப்பாக்கியின் பின்னோக்கு இயக்கம் காரணமாகத் துப்பாக்கி சுடுபவரின் தோள்பட்டையைப் பதம் பார்த்துவிடும்.

இதைத் தவிர்க்கவே துப்பாக்கியைத் தோள்பட்டையோடு அல்லது உடம்போடு சேர்த்துவைத்துச் சுட வேண்டும். துப்பாக்கி சுடுவதால் ஏற்படும் பின்னோக்கு இயக்கம் சுடுபவரையும் சேர்த்துத் தள்ளுவதால் தோள்பட்டையை அடிபடாமல் பார்த்துக்கொள்ளலாம்.

ராணுவ வீரர்கள் துப்பாக்கியைத் தோளில் வைத்துச் சுடுவதற்கான காரணம் இப்போது புரிகிறதா?

கட்டுரையாளர்:இயற்பியல் பேராசிரியர், அறிவியல் கட்டுரையாளர்
தொடபுக்கு: aspandian59@gmail.com