विज्ञानको यात्रा (Journey Through Science) भाग–३
विज्ञानको यात्रा (Journey Through Science)
भाग–३
आर्किमिडीजको सिद्धान्तको वैज्ञानिक रहस्य: जहाज किन तैरिन्छ?
अघिल्ला दुई भागमा हामीले आर्किमिडीजको जीवन, "युरेका!" (Eureka) कथा र उत्प्लावन (Buoyancy) को आधारभूत अवधारणा बुझ्यौँ।
अब सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण प्रश्नको उत्तर खोजौँ।
फलामको सानो कीला पानीमा डुब्छ, तर फलामकै बनेको लाखौँ टन तौलको जहाज किन तैरिन्छ?
यसको उत्तर बुझ्न हामीले एउटा नयाँ वैज्ञानिक अवधारणा बुझ्नुपर्छ।
घनत्व (Density) भनेको के हो?
सरल भाषामा,
घनत्व भनेको कुनै वस्तु कति सानो ठाउँ (आयतन) मा कति धेरै पदार्थ (द्रव्यमान) समेटिएको छ भन्ने मापन हो।
उदाहरणका लागि,
एउटा सानो फलामको टुक्रामा धेरै पदार्थ हुन्छ।
त्यसैले यसको घनत्व धेरै हुन्छ।
तर रुईको ठूलो डल्लो हलुका हुन्छ।
किनकि त्यहाँ कम पदार्थ हुन्छ।
त्यसैले यसको घनत्व कम हुन्छ।
यही कारणले फलाम डुब्छ र रुई तैरिन सक्छ।
जहाज किन तैरिन्छ?
धेरै मानिसको सबैभन्दा ठूलो भ्रम यही हो।
"जहाज फलामकै बनेको हो भने किन डुब्दैन?"
उत्तर-
जहाज पूर्ण रूपमा फलामको ठोस टुक्रा होइन।
त्यसको भित्र धेरै ठूलो खाली ठाउँ (Hollow Space) हुन्छ।
यसले गर्दा जहाजको समग्र घनत्व पानीभन्दा कम हुन्छ।
अर्कोतर्फ जहाजले धेरै पानी विस्थापित गर्छ।
जति धेरै पानी विस्थापित हुन्छ,
त्यति नै धेरै उत्प्लावन बल प्राप्त हुन्छ।
जब उत्प्लावन बल जहाजको तौल बराबर हुन्छ,
त्यो तैरिन्छ।
यदि जहाजमा धेरै सामान राखियो भने?
जहाजमा सामान थपिँदै जाँदा
त्यो अलि-अलि तल बस्न थाल्छ।
किन?
किनकि आफ्नो तौल बराबर उत्प्लावन बल प्राप्त गर्न जहाजले अझ धेरै पानी विस्थापित गर्नुपर्छ।
यदि जहाजको तौल धेरै बढ्यो,
तर पर्याप्त पानी विस्थापित गर्न सकेन भने,
जहाज डुब्न पनि सक्छ।
यसैले जहाजमा लोड लाइन (Load Line) वा प्लिम्सोल चिन्ह (Plimsoll Mark) बनाइएको हुन्छ।
यसले जहाज सुरक्षित सीमा भन्दा बढी नभरियोस् भनेर संकेत गर्छ।
पनडुब्बी (Submarine) कसरी डुब्छ?
पनडुब्बीको विशेषता के हो भने,
उसले आफ्नो घनत्व आफैँ परिवर्तन गर्न सक्छ।
उसको भित्र विशेष पानी ट्याङ्की हुन्छ।
ट्याङ्कीमा पानी भरियो भने घनत्व बढ्छ र पनडुब्बी डुब्छ।
पानी बाहिर निकालेर हावा भरियो भने घनत्व घट्छ र पनडुब्बी माथि आउँछ।
यसरी पनडुब्बीले आर्किमिडीजको सिद्धान्तलाई प्रत्यक्ष रूपमा प्रयोग गर्छ।
तातो हावाको बेलुन (Hot Air Balloon) किन उड्छ?
उत्प्लावन केवल पानीमा मात्र लाग्दैन।
हावामा पनि लाग्छ।
जब बेलुनभित्रको हावा तताइन्छ,
त्यो बाहिरको चिसो हावाभन्दा हलुका हुन्छ।
फलस्वरूप,
बाहिरी हावाले बेलुनलाई माथितर्फ धकेल्छ।
यही कारण तातो हावाको बेलुन आकाशमा उड्छ।
घरमै गरेर हेर्नुहोस्
आवश्यक सामग्री
पानी भरिएको बाल्टिन
एउटा ढुङ्गा
एउटा प्लास्टिकको बल
एउटा सुन्तला
पहिले प्लास्टिकको बल हाल्नुहोस्।
तैरिन्छ।
ढुङ्गा हाल्नुहोस्।
डुब्छ।
अब सुन्तलालाई बोक्रासहित हाल्नुहोस्।
तैरिन्छ।
बोक्रा निकालेर फेरि हाल्नुहोस्।
डुब्न थाल्छ।
किन?
किनकि बोक्राभित्र साना हावाका कोठाहरू हुन्छन्।
यसले समग्र घनत्व घटाउँछ।
नेपालसँग यसको सम्बन्ध
धेरैलाई लाग्छ,
यो सिद्धान्त केवल समुद्र भएका देशका लागि हो।
तर नेपालमा पनि यसको ठूलो महत्त्व छ।
कोशी, गण्डकी र कर्णालीका डुङ्गा सञ्चालन।
जलविद्युत् आयोजनामा पानीको व्यवहार बुझ्न।
बाँध र जलाशय डिजाइन गर्न।
सिँचाइ प्रणाली विकास गर्न।
खानेपानी ट्याङ्की र जलाशयको इन्जिनियरिङमा।
यसैले आर्किमिडीजको सिद्धान्त नेपालका लागि पनि उत्तिकै उपयोगी छ।
यदि यो सिद्धान्त पत्ता लागेको नै नभएको भए?
कल्पना गर्नुहोस्,
आधुनिक जहाज बन्न धेरै ढिलो हुने थियो।
समुद्री व्यापार अहिलेको जस्तो हुने थिएन।
पनडुब्बी विकास हुन गाह्रो हुन्थ्यो।
समुद्री अनुसन्धान सीमित हुने थियो।
धेरै वैज्ञानिक उपकरणको विकास रोकिन्थ्यो।
एउटा सामान्य देखिने अवलोकनले मानव सभ्यताको दिशा परिवर्तन गरिदियो।
आजको सिकाइ
पानीले वस्तुलाई माथितर्फ धकेल्ने बललाई उत्प्लावन बल (Buoyant Force) भनिन्छ।
तैरिने वा डुब्ने कुरा केवल तौलले होइन, घनत्व र विस्थापित तरलको मात्राले निर्धारण गर्छ।
जहाज तैरिनुको कारण यसको समग्र घनत्व पानीभन्दा कम हुनु हो।
पनडुब्बीले आफ्नो घनत्व परिवर्तन गरेर डुब्ने र माथि आउने गर्छ।
विज्ञानको सुरुवात जिज्ञासाबाट हुन्छ।
निष्कर्ष
आर्किमिडीजको सिद्धान्त केवल एउटा वैज्ञानिक नियम होइन।
यो एउटा सन्देश पनि हो।
संसार परिवर्तन गर्ने खोजहरू कहिलेकाहीँ सामान्य देखिने घटनाबाट जन्मिन्छन्।
आज हामी प्रयोग गर्ने धेरै आधुनिक प्रविधिहरू करिब २,३०० वर्षअघि गरिएको एउटा साधारण अवलोकनसँग जोडिएका छन्।
यसैले विज्ञान पढ्नु भनेको सूत्र घोक्नु मात्र होइन,
प्रकृतिले कसरी काम गर्छ भन्ने बुझ्नु हो।
अर्को भाग
विज्ञानको यात्रा – भाग २
न्यूटनका गति नियम (Newton's Laws of Motion)
स्याउ किन खस्यो?
रकेट किन उड्छ?
गाडी अचानक रोकिँदा मानिस अगाडि किन ढल्किन्छ?
यी सबै प्रश्नहरूको एउटै वैज्ञानिक उत्तर छ।
अर्को भागमा हामी विज्ञानको इतिहासकै सबैभन्दा प्रभावशाली वैज्ञानिकमध्ये एक सर आइज्याक न्यूटन (Sir Isaac Newton) र उनका गति नियम (Laws of Motion) को रोचक यात्रामा प्रवेश गर्नेछौँ।
Comments
Post a Comment