क्या ओरिगामी मेंढक बन सकता है भौतिकी का पाठ!? ‘प्यौं!’ के पीछे छिपा ऊर्जा परिवर्तन का रहस्य

मैं कें कुवाको, आपका साइंस ट्रेनर हूँ। हर दिन एक प्रयोग है!

कागज़ का एक टुकड़ा, जैसे उसमें जान आ गई हो, ‘प्योंकों!’ (Pyokon!) की आवाज़ के साथ उछल पड़ता है। वह ‘ओरिगामी मेंढक’ जिसे शायद हम सबने बचपन में कभी न कभी बनाया होगा। हाल ही में, मैंने अपने बच्चे के साथ मिलकर इसे बहुत दिनों बाद फिर से बनाया।

इसे बनाना आश्चर्यजनक रूप से आसान है, पर इसे हल्के में मत लीजिएगा। इस साइट पर इसकी विस्तृत जानकारी दी गई है। ख़ासकर आखिरी ‘हिस्से’ (पिछला भाग) को। इसे मज़बूती से मोड़कर एक ‘स्प्रिंग’ बनाना ही मेंढक की छलांग की शक्ति तय करने का सबसे बड़ा रहस्य है।

बच्चे की छोटी उँगलियों में पूरी ताक़त नहीं आ पाती, इसलिए वे संघर्ष कर रहे थे कि ‘ठीक से उड़ नहीं रहा!’। एक वयस्क ने थोड़ी मदद की, ताकि कागज़ की लोच (elasticity) का पूरा इस्तेमाल हो सके। हमने ज़ोर से दबाकर क्रीज़ (मोड़) बनाई। जब वे चौथी कक्षा (सीनियर क्लास) में पहुँचेंगे, तो शायद वे अकेले ही एक शानदार ‘एथलीट मेंढक’ बना पाएँगे।

तो, यह रहा तैयार!

https://youtu.be/MjH0xW0ZLo

मेंढक के पिछले हिस्से को उंगली से दबाएँ, और फिर धीरे से छोड़ दें।

‘प्योंकों!’ (Pyokon!) अनायास ही मुँह से ‘वाह!’ निकल जाता है। यह सरल-सा एक्शन बच्चों के लिए सबसे बेहतरीन खेल बन जाता है। और एक साइंस टीचर के अंदर का जुनून भी इसी पल जाग उठता है। इस ‘प्योंकों!’ के अंदर भौतिकी (Physics) के कई बहुत महत्वपूर्ण सिद्धांत छिपे हुए हैं।

मेंढक को उछालने वाली शक्ति कहाँ से आती है? इस जादू का असली नाम: ‘लोचदार ऊर्जा’ (Elastic Energy)

मेंढक के उछलने का राज उसके पिछले हिस्से में छिपी ‘स्प्रिंग’ में है। जब हम अपनी उंगली से मेंढक के उस हिस्से को कसकर दबाते हैं, तो असल में हम कागज़ (स्प्रिंग) पर ‘काम’ कर रहे होते हैं। कागज़ ज़ोर से वापस ‘अपनी पुरानी अवस्था में आना’ चाहता है, है ना? भौतिकी की दुनिया में, इस, विकृत (deformed) वस्तु द्वारा अपनी मूल स्थिति में वापस आने की कोशिश में जमा की गई ऊर्जा को ही ‘लोचदार ऊर्जा’ (Elastic Energy) कहा जाता है। यह वही ऊर्जा है जो धनुष-बाण में धनुष को खींचने पर या सिकुड़ी हुई स्प्रिंग में जमा होती है।

और फिर, जब हम दबी हुई उंगली को धीरे से खिसकाते हुए हटाते हैं… तो यह आज़ादी का पल है!

जमा की गई ‘लोचदार ऊर्जा’ मेंढक को आगे और ऊपर की ओर धकेलने वाली शक्ति में बदल जाती है। यानी, वह एक ही झटके में गति की ऊर्जा, ‘गतिज ऊर्जा’ (Kinetic Energy) में बदल जाती है!

ऊर्जा के सात रूप! आइए, मेंढक की छलांग का पीछा करें

मेंढक के हवा में उछलने से लेकर ज़मीन पर उतरने तक, ऊर्जा एक के बाद एक अपना रूप बदलती रहती है। यह बिलकुल रिले दौड़ में बैटन पास करने जैसा है। आइए, इस ऊर्जा के सफर पर एक साथ चलते हैं।

शुरुआत से पहले (उंगली से दबाना): उंगली से दबाए गए मेंढक में ‘लोचदार ऊर्जा’ (Elastic Energy) अपनी अधिकतम सीमा तक जमा हो चुकी है। (थोड़ी स्थितिज ऊर्जा भी होती है, लेकिन यहाँ लोचदार ऊर्जा ही मुख्य खिलाड़ी है।)

छलांग का पल (हाथ हटाना): ‘लोचदार ऊर्जा’ तेज़ी से मुक्त होती है और मेंढक को गति देने वाली ‘गतिज ऊर्जा’ (Kinetic Energy) में बदल जाती है! मेंढक सबसे तेज़ गति से उछलता है।

ऊपर जाते हुए (हवा में): मेंढक ऊपर और ऊपर चढ़ता जाता है, लेकिन उसकी रफ़्तार धीरे-धीरे कम होती जाती है। ऐसा पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण बल के विरुद्ध जाने के कारण होता है। इस समय, ‘गतिज ऊर्जा’ ऊँचाई पर मौजूद वस्तु में जमा होने वाली ‘स्थितिज ऊर्जा’ (Potential Energy) में बदल रही होती है।

उच्चतम बिंदु: छलांग का सबसे ऊपरी हिस्सा। वह क्षण जब मेंढक एक पल के लिए रुकता (या रुका हुआ प्रतीत होता) है। यहाँ गति (गतिज ऊर्जा) कम से कम हो जाती है, और जमा हुई लगभग सारी ऊर्जा ‘स्थितिज ऊर्जा’ बन जाती है।

नीचे गिरते हुए: अब, ‘स्थितिज ऊर्जा’ फिर से ‘गतिज ऊर्जा’ में बदल जाती है और मेंढक गुरुत्वाकर्षण के साथ नीचे गिरने लगता है। आप देखेंगे कि यह धीरे-धीरे तेज़ होता जाता है।

ज़मीन पर उतरना (गंतव्य): ‘पट!’ की आवाज़ के साथ ज़मीन पर उतरता है। मेंढक की गतिज ऊर्जा आखिर में ‘ध्वनि ऊर्जा’ (Sound Energy) और फर्श या मेंढक के बीच घर्षण से उत्पन्न हुई ‘ऊष्मा ऊर्जा’ (Heat Energy) में बदल जाती है, और ऊर्जा का यह सफर यहीं समाप्त होता है।

इस प्रकार, ऊर्जा ‘लोचदार ऊर्जा’ → ‘गतिज ऊर्जा’ → ‘स्थितिज ऊर्जा’ → ‘गतिज ऊर्जा’ → ‘ध्वनि/ऊष्मा ऊर्जा’ के क्रम में एक के बाद एक अपना रूप बदलती जाती है। लेकिन इसका कुल मान (अगर हम हवा के प्रतिरोध को नज़रअंदाज़ करें) हमेशा एक जैसा रहता है। यही ‘ऊर्जा संरक्षण का नियम’ (Law of Conservation of Energy) है।

कागज़ की बस एक शीट जो हमें ऊर्जा की यह शानदार कहानी बताती है। जब आप भी मेंढक को उछालें, तो इस ‘ऊर्जा के परिवर्तन’ को ज़रूर महसूस करने की कोशिश करें। आपका यह रोज़ाना का खेल और भी ज़्यादा दिलचस्प बन जाएगा!

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