एक झटके में सिक्का गायब?! ‘जड़त्व के नियम’ को कॉइन-धरमा ट्रिक के साथ महसूस करें!
मैं, विज्ञान प्रशिक्षक, कुवाको केन हूँ। हर दिन एक नया प्रयोग है।
जब आप “जड़त्व का नियम” (Law of Inertia) सुनते हैं, तो आपके मन में क्या छवि बनती है? बहुत से लोग कहेंगे, “अरे, वो वाला! जब बस अचानक ब्रेक लगाती है और हम आगे की तरफ हो जाते हैं।” पाठ्यपुस्तकों में इसे मुश्किल भाषा में लिखा जाता है, जैसे “जब तक किसी वस्तु पर कोई बाहरी बल न लगाया जाए, तब तक वह अपनी गति की अवस्था को बनाए रखने की कोशिश करती है।” इस बात को सिर्फ शब्दों से समझना वयस्कों के लिए भी मुश्किल है। इसलिए, इस बार, हम एक ऐसा जादुई प्रयोग पेश कर रहे हैं, जिससे आप इस “समझ में न आने वाले” भौतिकी के नियम को एक ही बार में महसूस कर सकते हैं। इसका नाम है: डारुमा ओटोशी जैसा जड़त्व का प्रयोग। इसकी संरचना सरल है, फिर भी इसका प्रभाव जबरदस्त है, और सफल होने पर कक्षा में तालियाँ गूंज उठती हैं। इस रोमांचक अनुभव को ज़रूर चखकर देखें।
यह प्रयोग इतना मज़ेदार क्यों है?
जब मैं कक्षा में यह प्रयोग पेश करता हूँ, तो शुरुआत में मैं पाठ्यपुस्तक के अनुसार समझाता हूँ। लेकिन छात्रों की आँखें तब भी नहीं चमकतीं। तभी मैं यह प्रयोग किट निकालता हूँ। एक बार मैंने भी इसे वीडियो में रिकॉर्ड करने की कोशिश की थी और कई बार असफल रहा। इसका कारण मैंने जिस स्केल (फुट्टा) का इस्तेमाल किया था, उसकी मोटाई थी। साधारण बाँस का स्केल थोड़ा मोटा होता है, और जैसे ही आप मारते हैं, बल सिक्कों के साथ-साथ ऊपर रखे जार (बिन) तक भी पहुँच जाता है, और सब कुछ गिर जाता है। हालाँकि, बाद में जब मैंने पतले धातु के स्केल का इस्तेमाल किया, तो दुनिया बदल गई। स्केल “सपाट” से केवल सिक्कों को झटके से बाहर निकाल देता है, और जार “धम्म” से अपनी जगह पर गिरकर स्थिर हो जाता है। यह सफलता का अनुभव लाजवाब था। वास्तविक कक्षा में, जब मैंने एक छात्र से यह करवाया, तो वह पहली बार में ही सफल हो गया! उसने घर पर कई बार अभ्यास किया होगा, और क्लास में उसे “जड़त्व का मास्टर” कहा जाने लगा था।
प्रयोग की तैयारी
सफलता की कुंजी “उपकरणों का चुनाव” और “वजन” में है। निम्नलिखित चीज़ें तैयार करें: काँच का जार/बोतल (पेट की बोतल का भी इस्तेमाल किया जा सकता है, लेकिन काँच का द्रव्यमान (वजन) अधिक होता है, और “अपनी जगह पर बने रहने का बल” अधिक लगता है, इसलिए सफल होने की संभावना ज़्यादा होती है)। पानी (जार में डालकर और वजन बढ़ाएँ। यहाँ हम जड़त्व के इस गुण का उपयोग करते हैं कि “जो चीज़ जितनी भारी होती है, उसे हिलाना उतना ही मुश्किल होता है”)। खिलौने के सिक्के (डाइसो या अन्य दुकानों में मिल जाते हैं। चिकनी सतह वाले सबसे अच्छे हैं)। पतले धातु का स्केल (जिसमें अच्छा उछाल हो, और मारते समय हिले नहीं। यह सबसे महत्वपूर्ण बिंदु है!)
प्रयोग कैसे करें
तैयारी हो जाने के बाद, असली मज़ा शुरू होता है। 2-3 सिक्कों को एक के ऊपर एक रखें, ताकि वे मेज पर स्थिर रहें। फिर, उसके ऊपर पानी से भरा जार धीरे से रखें (जार को गिरने से बचाने के लिए ध्यान से संतुलन बनाएँ)।
स्केल को सिक्कों के नीचे डालें, और बिना हिचकिचाहट के, तेज़ी से और क्षैतिज रूप से मारते हुए बाहर निकाल दें!
कैसा लगा? सफल होने पर, केवल सिक्के तेज़ी से बाहर निकल जाते हैं, और जार अपनी जगह पर ऐसे उतरता है जैसे कुछ हुआ ही न हो। यह इस बात का प्रमाण है कि “जड़त्व का नियम” (विराम का जड़त्व) काम कर रहा है। चूंकि जार स्थिर था, इसलिए नीचे का सिक्का पल भर में गायब हो जाने पर भी, जार “अभी भी यहीं रुके रहना चाहता हूँ!” के गुण को बनाए रखता है। नतीजतन, वह सिर्फ गुरुत्वाकर्षण के कारण सीधे नीचे गिरता है, किनारे की तरफ नहीं हिलता।
पूरक: चलती हुई चीज़ों के चलते रहने की दुनिया
तो, अब तक हमने “रुकी हुई चीज़ें रुकी रहती हैं” की बात की। अब, क्या होगा जब कोई चीज़ एक बार चलना शुरू कर दे? “जड़त्व” के उसी विचार के साथ, आइए एयर हॉकी का प्रयोग देखें। यह वही है जो गेम सेंटरों में होता है। एक चिकनी सतह पर, एक बार जब कोई वस्तु चलना शुरू कर देती है, तो आप देख सकते हैं कि वह बिना किसी बल के “सूं” करके लगातार चलती रहती है।
यदि आप ध्यान से देखें, तो एयर हॉकी टेबल में अनगिनत छोटे छेद होते हैं, जिनमें से नीचे से हवा निकलती है। यह हवा पक (Puck) को थोड़ा ऊपर उठाती है, जिससे सतह के साथ घर्षण बल नाटकीय रूप से कम हो जाता है। थोड़ी तकनीकी बात करें तो, गतिक घर्षण बल का सूत्र $F = \mu’N$ (घर्षण गुणांक × अभिलम्ब बल) होता है। यहाँ महत्वपूर्ण यह है कि घर्षण केवल वजन (Mg) पर नहीं, बल्कि सतह को दबाने वाले बल (अभिलम्ब बल N) पर निर्भर करता है।जब हवा पक को ऊपर उठाती है, तो सतह को दबाने वाला बल लगभग शून्य हो जाता है, और परिणामस्वरूप, घर्षण भी खत्म हो जाता है। घर्षण-मुक्त दुनिया में, वस्तु हमेशा के लिए चलती रहती है। इसे “समान वेग से सीधी गति” (Uniform Linear Motion) कहते हैं। पृथ्वी पर घर्षण और वायु प्रतिरोध अपरिहार्य हैं, लेकिन वह जगह जहाँ इनका प्रभाव नहीं होता… हाँ, वह है अंतरिक्ष। अंतरिक्ष में प्रयोग जड़त्व के नियम का एक शानदार प्रदर्शन हैं।मोहरी-जी का यह वीडियो भी देखने लायक है। डारुमा ओटोशी जैसे प्रयोग से “विराम का जड़त्व” और लगातार चलते रहने का “गति का जड़त्व”। जब ये दोनों जुड़ते हैं, तो हमें ब्रह्मांड के रहस्य भी दिखने लगते हैं।अगला प्रयोग टेबल क्लॉथ पुलिंग (Tablecloth Pulling) का कैसा रहेगा?
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