அடடே அறிவியல்: பாட்டிலில் மிதக்கும் நீர்மூழ்கிக் கப்பல்

கடல் மேலே மிதந்து செல்லும் கப்பலைப் பார்த்திருப்பீர்கள். கடலுக்குள் மூழ்கிச் செல்லும் நீர்மூழ்கிக் கப்பலைப் பார்த்திருக்கிறீர்களா? அது கடல் நீருக்குள் எப்படிச் செல்கிறது. தெரிந்து கொள்ள ஆசையா? வாங்க, ஒரு சோதனை செய்து தெரிந்துகொள்வோம்.

தேவையான பொருட்கள்:

பிளாஸ்டிக் பாட்டில், குளிர்பானம் குடிக்கப் பயன்படும் உறிஞ்சு குழல் (ஸ்ட்ரா), ஜெம் கிளிப்புகள், கத்தரிக்கோல்.

சோதனை:

1. அரை லிட்டர் பிளாஸ்டிக் பாட்டிலில் முழுவதுமாக நீரை நிரப்பிக் கொள்ளுங்கள்.

2. ஒரு உறிஞ்சு குழலின் ஒரு முனையில் இறுக்கமாக முடிச்சுப் போட்டுக் கொள்ளுங்கள். முடிச்சுக்கு மேல் உள்ள பகுதியை கத்தரிக்கோலால் சிறிதளவு வெட்டிக் கொள்ளுங்கள்.

3. முடிச்சுப் போடப்பட்ட உறிஞ்சு குழாயின் கீழ்ப்பகுதியை 2 செ.மீ. வெட்டி விடுங்கள். வெட்டப்பட்ட பகுதியில் இரண்டு அல்லது மூன்று ஜெம் கிளிப்புகளைச் செருகி விடுங்கள்.

4. ஜெம் கிளிப் பொருத்தப்பட்ட உறிஞ்சு குழலைப் பாட்டிலில் உள்ள நீரில் செங்குத்தாக மிதக்க விடுங்கள். அவ்வாறு மிதக்கவில்லையென்றால் கிளிப்புகளின் எண்ணிக்கையைக் கூட்டியோ குறைத்தோ உறிஞ்சு குழலைச் செங்குத்தாக மிதக்க விடலாம்.

5. பிறகு காற்றுப் புகாதவாறு பாட்டிலை இறுக்கமாக மூடி விரல்களால் பாட்டிலை மெதுவாக அழுத்துங்கள். இப்போது பாட்டிலுக்குள் மிதக்கும் உறிஞ்சு குழல் என்ன ஆகிறது என்பதைக் கவனியுங்கள். அது மெதுவாகக் கீழே செல்லும். பாட்டிலை அழுத்திக் கொண்டு இருந்தால் அது பாட்டிலின் அடிப்பாகத்தை அடையும். அழுத்துவதை விட்டவுடன் அந்த உறிஞ்சு குழல் மீண்டும் மேல் மட்டத்துக்கு வந்துவிடும்.

நடப்பது என்ன?

உறிஞ்சுக் குழல் எப்படி மூழ்கவும் மிதக்கவும் செய்கிறது? ஒரு திரவத்தில் ஏதேனும் ஒரு புள்ளியில் கொடுக்கப்படும் அழுத்தம் அந்தத் திரவத்தில் எல்லாத் திசைகளிலும் சமமாகச் சற்றும் குறையாமல் பகிர்ந்து அளிக்கப்படும். அதுதான் பாஸ்கல் விதி.

பாட்டிலை அழுத்தும்போது பாஸ்கல் விதிப்படி அழுத்தம் நீரில் பரவி உறிஞ்சு குழலுக்குள் நீர் மேல் நோக்கிச் சிறிதளவு ஏறுகிறது. உறிஞ்சுக் குழல் மேல் பாகத்தில் காற்று அடைப்பட்டுள்ளது அதன் கீழ்ப்பாகத்தில் நீர் உள்ளது. காற்றை அழுத்தி அதன் பருமனைக் குறைக்க முடியும். ஆனால், நீரை அழுத்தி அதன் பருமனைக் குறைக்க முடியாது.

பாட்டிலை அழுத்தும்போது உறிஞ்சுக் குழலுக்குள் உள்ள காற்று அழுத்தப்படுவதால் நீர் மேலே ஏறுகிறது. அதனால் உறிஞ்சு குழலில் நிகர அடர்த்தி அதிகமாவதால் அது மூழ்குகிறது. அழுத்துவதை விட்டுவிட்டால் உறிஞ்சு குழலுக்குள் மேல் ஏறிய நீர் வெளியேறிவிடுகிறது. அப்போது உறிஞ்சு குழலின் நிகர அடர்த்தி குறைந்து மேல் நோக்கிய விசை அதிகமாவதால் நீரின் மேல் மட்டத்துக்கு வந்து உறிஞ்சு குழல் மிதக்கிறது.

உறிஞ்சு குழலுக்குள் நீர் செல்வதாலும் அதிலிருந்து நீர் வெளியேறுவதாலும் ஏற்படும் அடர்த்தி மாறுபாட்டால் உறிஞ்சு குழல் மூழ்கவும் மிதக்கவும் செய்கிறது. இந்த நிகழ்வு ஆர்க்கிமிடிஸ் விதி, பாஸ்கல் விதிகளின் அடிப்படையில் செயல்படுகிறது.

பயன்பாடு:

உறிஞ்சு குழலை நீர்மூழ்கிக் கப்பலாகவும் பாட்டிலுக்குள் உள்ள நீரை கடலாகவும் கற்பனை செய்து கொள்ளுங்கள். நீர்மூழ்கிக் கப்பலில் நீர்த் தொட்டிகள் (Ballast Tanks) இருக்கும். அவற்றில் மோட்டாரின் உதவியாலும் அழுத்தப்பட்ட காற்றின் உதவியாலும் தொட்டிகளில் நீரை நிரப்பும்போது நீர்மூழ்கிக் கப்பலின் அடர்த்தி அதிகமாகி அது கடலுக்கடியில் செல்லும். நீர்த் தொட்டியில் இருந்து நீரை வெளியேற்றினால் நீர்மூழ்கிக் கப்பலின் அடர்த்தி குறைந்து கப்பல் கடலின் மேல்மட்டத்துக்கு வரும். கப்பலின் மீது செயல்படும் மேல் நோக்கிய விசையை மாற்றுவதன் மூலம் அதன் நிகர அடர்த்தி மாறும். கப்பலின் அடர்த்தி மாறுபாட்டால் கப்பலை நீரில் நிறுத்தவோ, அடியில் செலுத்தவோ, கடலின் மேல் மட்டத்துக்கு கொண்டு வரவோ முடியும்.

பட உதவி: அ. சுப்பையா பாண்டியன்