नाव क्यों तैरती है? ‘सरल जल-दाब प्रयोग यंत्र’ से जानें उछाल का विज्ञान
मैं केन कुवाको, आपका साइंस ट्रेनर हूँ। हर दिन एक प्रयोग है।
क्या आपने कभी महसूस किया है कि जब आप पूल में गहराई तक गोता लगाते हैं, तो आपके कान में अजीब सी आवाज़ आती है या आपका शरीर कसने लगता है? यही वह बल है जो पानी किसी वस्तु पर लगाता है, यानी जलदाब (Water Pressure)। लेकिन, यह जलदाब दिखता तो नहीं है। इसे सिर्फ पाठ्यपुस्तकों में बने तीरों से समझना काफी मुश्किल हो सकता है। इसलिए इस बार, हम एक ऐसे किफायती प्रायोगिक उपकरण के बारे में बताएँगे जो अदृश्य जलदाब को ‘दृश्य’ बना देगा, और तो और, ‘उत्प्लावन बल’ (Buoyancy) का राज़ भी खोल देगा।
सस्ता और असरदार! जलदाब को दृश्य बनाने वाला गुप्त हथियार
इस बार हम आपको विज्ञान प्रयोगशाला का एक छिपा हुआ रत्न, सरल जलदाब प्रायोगिक उपकरण से मिलवाते हैं।
यह नारिका जैसी शैक्षिक सामग्री साइटों पर भी उपलब्ध है, लेकिन इसकी संरचना बेहद सरल है। यह एक पारदर्शी प्लास्टिक का बेलनाकार कंटेनर है जिसके दोनों तरफ एक पतली रबर की झिल्ली (membrane) लगी हुई है। आप सोच सकते हैं, “बस इतना ही?”। लेकिन यह इसकी सादगी ही है जो हमें प्रकृति के नियम इतने स्पष्ट रूप से दिखाती है।
इसे इस्तेमाल करना बहुत आसान है। बस एक टैंक में पानी भरें और इस उपकरण को उसमें डुबो दें।
जैसे ही आप इसे पानी में डुबोते हैं, जलदाब के कारण दोनों तरफ की रबर की झिल्लियाँ ज़ोर से अंदर की ओर दब जाती हैं। इससे यह तथ्य सबकी आँखों के सामने स्पष्ट हो जाता है कि “पानी के अंदर रखी किसी भी वस्तु पर पार्श्व (Side) दिशा से भी बल कार्य करता है।”
यहाँ है मज़ा! घुमाने पर पता चलता है ‘उत्प्लावन बल’ का रहस्य
अब, इस प्रयोग का असली जादू देखिए: पानी के अंदर इस बेलनाकार कंटेनर को 90 डिग्री घुमाएँ।
ऐसा करने पर, अब आप केवल पार्श्व दिशा से ही नहीं, बल्कि ऊपर और नीचे की दिशा से भी दबाव (Pressure) देख सकते हैं।
इस तरह, ऊपर और नीचे भी जलदाब कार्य कर रहा है, और परिणाम यह है कि पानी के अंदर वस्तु पर चारों दिशाओं से जलदाब कार्य करता है। इसके अलावा, ऊपर और नीचे की रबर झिल्लियों के दबने (Indentation) के तरीके को ध्यान से देखें। आपको पता चलेगा कि ऊपर की झिल्ली की तुलना में नीचे की झिल्ली ज़्यादा दबी हुई है।
ऐसा इसलिए होता है क्योंकि जलदाब ‘गहराई’ के अनुपात में बढ़ता है। यानी, नीचे की सतह, जो ज़्यादा गहराई पर है, उस पर ज़्यादा ज़ोर से बल लग रहा है। इस घटना से भौतिक विज्ञान का एक महत्वपूर्ण नियम निकलता है। सोचिए, जब ऊपर से लगने वाले बल (कमज़ोर) और नीचे से ऊपर धकेलने वाले बल (मज़बूत) को जोड़ा जाता है, तो क्या होता है? बिल्कुल! नतीजतन, एक ‘ऊपर की ओर लगने वाला बल’ शेष बचता है।
यही ‘उत्प्लावन बल’ (Buoyancy) का वास्तविक रहस्य है। “उत्प्लावन बल = जलदाब का परिणामी बल”। इस तरह समझाने पर, सातवीं कक्षा का छात्र भी इसे सहजता से समझ सकता है। “एक भारी जहाज़ पानी में क्यों तैरता है?” – इस बड़े रहस्य को भी यह छोटा-सा प्रायोगिक उपकरण खोल देता है।
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