दो BeeSpi का कमाल! गति के नियमों को दिखाने वाला चौंकाने वाला प्रयोग
नमस्ते! मैं हूँ केन कुवाको, आपका साइंस ट्रेनर। मेरे लिए हर दिन एक नया प्रयोग है।
क्या आप जानते हैं कि हमारे चारों ओर होने वाली हर हलचल के पीछे प्रकृति का एक बहुत ही सरल नियम छिपा है? चाहे वह भारी सामान को धक्का देना हो या साइकिल से ढलान पर उतरते समय महसूस होने वाली वह तेज़ रफ़्तार। इन सभी अनुभवों को गणित की भाषा में समझाने का श्रेय न्यूटन के “गति के नियम” (Newton’s Laws of Motion) को जाता है। आज के इस ब्लॉग में, मैं आपको दिखाऊंगा कि कैसे हम अपनी लैब के साधारण उपकरणों की मदद से ब्रह्मांड के इस बुनियादी नियम को समझ सकते हैं।
दो स्पीडोमीटर का जादू
विज्ञान के प्रयोगों में अक्सर इस्तेमाल होने वाला उपकरण है स्पीड मेजरिंग डिवाइस यानी Bee-Spi।
आमतौर पर इसका उपयोग किसी चीज़ की गति मापने के लिए किया जाता है। लेकिन, अगर हम दो Bee-Spi को एक साथ लाइन में रखें, तो हम किसी वस्तु के “त्वरण” (Acceleration) यानी उसकी रफ़्तार बढ़ने की दर को बहुत सटीकता से माप सकते हैं।
इसे करने का तरीका बहुत आसान है। दो Bee-Spi के बीच की दूरी को पहले से मापकर उन्हें फिक्स कर दें, और अपनी छोटी ट्रॉली के आगे एक “चॉपस्टिक” लगा दें। यह चॉपस्टिक दोनों Bee-Spi से होकर गुज़रेगी। इससे पहले डिवाइस पर हमें शुरुआती गति (Initial Velocity) मिलेगी और दूसरे पर अंतिम गति (Final Velocity)। भौतिक विज्ञान (Physics) का असली मज़ा यहाँ से शुरू होता है; इस फॉर्मूले का उपयोग करके:
हम उस “त्वरण” की गणना कर सकते हैं जिसे हम अपनी आँखों से सीधे नहीं देख सकते। इस प्रयोग को आप यहाँ देख सकते हैं:
चुनौती: “एक समान बल” कैसे लगाएं?
इस प्रयोग में सबसे बड़ी मुश्किल यह होती है कि ट्रॉली को “हर समय बिल्कुल एक समान ताकत (Force) से खींचना” पड़ता है। अगर हम हाथ से खींचते हैं, तो बल कम-ज़्यादा हो जाता है और डेटा सही नहीं आता। इसलिए, हमने यहाँ एक प्रोफेशनल टूल “Yagami Constant Force Device” का उपयोग किया है। इसकी मदद से हम पूरे प्रयोग के दौरान एक जैसा बल बनाए रख सकते हैं।
जब हम इन छोटी-छोटी बारीकियों पर ध्यान देते हैं, तभी प्रकृति का सुंदर नियम हमारे सामने उभर कर आता है।
ग्राफ में छिपा है “ब्रह्मांड का नियम”
प्रयोग के दौरान, हम ट्रॉली पर वज़न बढ़ाकर उसका “द्रव्यमान” (Mass) बदलते हैं या फिर उसे खींचने वाले “बल” (Force) को बदलते हैं और कई बार डेटा इकट्ठा करते हैं। जब इन आँकड़ों को ग्राफ पर उतारा जाता है, तो एक बहुत ही साफ़ संबंध दिखाई देता है:
a = k F / m
इसका मतलब है कि “त्वरण, लगाए गए बल के समानुपाती और द्रव्यमान के व्युत्क्रमानुपाती होता है।” न्यूटन द्वारा 17वीं शताब्दी में खोजा गया यह ma = F समीकरण आज रॉकेट को चाँद पर भेजने से लेकर ऑटोमैटिक कारों के ब्रेक कंट्रोल करने तक में इस्तेमाल होता है। सोचिए, एक चॉपस्टिक और छोटे से स्पीडोमीटर से शुरू हुआ यह प्रयोग हमें ब्रह्मांड के इतने बड़े नियम तक ले जाता है। क्या यह जानकर आपकी लैब के प्रयोग थोड़े और रोमांचक नहीं लगने लगे?
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