DIY बूमरैंग प्रयोग! यह वापस क्यों लौटता है? घूर्णन का विज्ञान (लिफ्ट, जाइरोस्कोपिक प्रभाव और भ्रमण)
साइंस ट्रेनर केन कुवाको का ब्लॉग — हर दिन एक नया प्रयोग!
「जो फेंका, वो वापस आया — आखिर क्यों?」
बूमरैंग पहली बार देखने वाले के मन में यही सवाल उठता है। लेकिन इसके पीछे छुपा है विज्ञान का जादू — हवाई जहाज़ के पंखों वाला रहस्य, और लट्टू जैसी घुमाव की ताकत! आइए, एक-एक करके इस पहेली को सुलझाते हैं। जो चीज़ें हम रोज़ देखते हैं, वो शायद आज बिल्कुल नई लगने लगें।
बूमरैंग का आकार — बिल्कुल हवाई जहाज़ के पंख जैसा!
पहले मैंने यह इनडोर बूमरैंग खरीदा। यह इतना हल्का और मुलायम है कि चेहरे पर लग जाए तो भी दर्द नहीं होता! घर के अंदर आराम से फेंकने का अभ्यास करने के लिए एकदम सही है।
इसी से प्रेरणा लेकर मैंने खुद एक बूमरैंग बनाया।
यह 「बूमरैंग वापस क्यों आता है?」 किताब में दी गई विधि से बनाया और उसमें अपने अनुसार सुधार किए।
कागज़ का बूमरैंग कैसे बनाएं?
सबसे पहली बात — मोटे और कड़े कागज़ का इस्तेमाल करें। साधारण गत्ते से काम नहीं चला। काफी प्रयोग के बाद पता चला कि “बोर्ड कवर पेपर” सबसे अच्छा काम करता है।
KOKUYO बोर्ड कवर पेपर A4 साइज़ 10 शीट — SEI-830N
इस कागज़ से तीन पट्टियाँ काटें — लंबाई 13 सेमी, चौड़ाई 3 सेमी, और बीच में 1.5 सेमी का चीरा लगाएं।
लंबाई — 13 सेमी
चौड़ाई — 3 सेमी
चीरा — 1.5 सेमी
ऐसी तीन पट्टियाँ तैयार करें।
अब तीनों को चीरे की मदद से आपस में जोड़ें — हर पंख के बीच लगभग 120 डिग्री का कोण रखें। फिर बीच में तीन जगह स्टेपलर से मज़बूती से बांधें।
घुमाव की ताकत बढ़ाने के लिए (यानी जड़त्व आघूर्ण — Moment of Inertia — को बढ़ाने के लिए) हर पंख की नोक पर एक पेपर क्लिप लगाएं।
क्लिप को गिरने से बचाने के लिए विनाइल टेप से लपेट दें।
बस, बूमरैंग तैयार है! अब आखिरी और सबसे ज़रूरी काम — पंखों को थोड़ा ट्वीक करना। बूमरैंग को बगल से देखें और दाहिनी तरफ थोड़ा ऊपर की ओर मुड़े, ऐसे पंखों को मोड़ें।
फिर पूरे बूमरैंग को कटोरी जैसा (Bowl Shape) बनाएं।
यह समझना थोड़ा मुश्किल है, इसलिए वीडियो देखें!
फेंकने का तरीका
वीडियो में दिखाया गया है, लेकिन सीधे शब्दों में कहें — पंख की नोक पकड़ें, बूमरैंग को खड़ा रखें, और आगे धकेलने की बजाय घुमाने पर ध्यान दें। कलाई का स्नैप लगाकर ज़ोर से घुमाएं — बस यही राज़ है!
सही तरीके से घुमाने पर बूमरैंग वापस आपके हाथों में आ जाएगा।
यह रहा Daiso (100 येन दुकान) का बूमरैंग। इसकी तुलना अपने बनाए बूमरैंग से करें — आकार लगभग एक जैसा है!
पंख हवाई जहाज़ के पंख जैसे हैं — दाहिनी तरफ ऊपर उठा हुआ।
बगल से देखें तो पूरा बूमरैंग कटोरी जैसा नज़र आता है।
Daiso के बूमरैंग पर QR कोड भी है — स्कैन करने पर यह वीडियो मिलता है। बहुत काम की चीज़!
तो आखिर इस आकार की वजह से बूमरैंग वापस क्यों आता है?
बूमरैंग वापस क्यों आता है? — विज्ञान का कमाल!
जब हवा तेज़ी से बहती है, तो उठाने वाली एक ताकत पैदा होती है जिसे उत्थान बल (Lift) कहते हैं। इसी ताकत की बदौलत लाखों किलो के हवाई जहाज़ भी आसमान में उड़ते हैं। और बूमरैंग का दूसरा राज़ है — प्रेसेशन (Precession), यानी घूमती हुई चीज़ों की अनोखी हरकत। यह जाइरो प्रभाव (Gyro Effect) से जुड़ा है।
बूमरैंग घूमते हुए आगे बढ़ता है। जड़त्व आघूर्ण (Moment of Inertia) की वजह से घूमती चीज़ें घूमती रहती हैं, और उनकी धुरी स्थिर रहती है — इसी को जाइरो प्रभाव कहते हैं।
अब ध्यान से सोचें — ऊपर का पंख घूमने की दिशा में आगे बढ़ रहा है, इसलिए हवा से तेज़ी से टकराता है। नीचे का पंख उल्टी दिशा में जाता है, इसलिए धीरे। उत्थान बल जितना तेज़ उतना ज़्यादा — इसीलिए ऊपर ज़्यादा Lift, नीचे कम Lift। यह फर्क एक घुमाने वाली ताकत (Torque) पैदा करता है।
और यहीं होता है जादू! साधारण सोच कहती है — “जिधर ताकत लगे, उधर झुक जाओ।” लेकिन तेज़ी से घूमता बूमरैंग ऐसा नहीं करता — वह ताकत की दिशा से 90 डिग्री पर मुड़ जाता है। यही है प्रेसेशन की अजब-गजब दुनिया!
इस घुमाव की वजह से बूमरैंग धीरे-धीरे मुड़ता है और वापस आपकी तरफ आ जाता है। यह वीडियो देखें — घूमते हुए प्लेटफ़ॉर्म पर प्रेसेशन का जादू साफ़ दिखता है!
खड़ा फेंकने पर बूमरैंग घूमते-घूमते वापस आता है।
लट्टू (Spinning Top) में भी यही प्रेसेशन दिखती है। यह वीडियो ज़रूर देखें!
और वापस आते समय बूमरैंग क्षैतिज (Horizontal) हो जाता है और हवा में तैरने लगता है — जैसे हेलीकॉप्टर!
यह भी प्रेसेशन की करामात है। उड़ान के दौरान आगे और पीछे के पंखों पर अलग-अलग Lift की वजह से एक और प्रेसेशन होता है, जो बूमरैंग की घूमने की धुरी को धीरे-धीरे क्षैतिज कर देता है। इसीलिए वापसी में वह हवा में तैरता नज़र आता है।
बूमरैंग का रास्ता देखने में गोल लगता है, लेकिन असल में यह “आदर्श वृत्त” नहीं है। प्रेसेशन की वजह से घुमाव की धुरी और Lift की दिशा लगातार बदलती रहती है — इसलिए रास्ता थोड़ा सर्पिल (Spiral) जैसा होता है, जो धीरे-धीरे अंदर की तरफ सिकुड़ता है।
कटोरी आकार से घूमने का दायरा छोटा हो जाता है
जब बूमरैंग को कटोरी जैसा आकार दिया जाता है — बीच ऊंचा, किनारे नीचे — तो उसका घूमने का दायरा (Radius) छोटा हो जाता है।
कारण सरल है — सपाट बूमरैंग में Lift सीधे बगल में लगती है। लेकिन कटोरी आकार में दोनों पंखों की Lift थोड़ी अंदर की तरफ झुक जाती है, जिससे केंद्र की ओर खींचने वाली ताकत (Centripetal Force) बढ़ जाती है और घेरा छोटा हो जाता है। बिल्कुल वैसे ही जैसे साइकिल से मोड़ पर शरीर को अंदर झुकाने से छोटा मोड़ आसान हो जाता है। बस यही हल्की-सी वक्रता (Curvature) पूरी उड़ान को बदल देती है!
अंतरिक्ष में भी वापस आया बूमरैंग!
आश्चर्य की बात — मार्च 2008 में जापानी अंतरिक्ष यात्री Takao Doi ने अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन (ISS) के अंदर एक कागज़ का बूमरैंग फेंका। और शून्य-गुरुत्व में भी — बूमरैंग वापस आ गया!
ISS में रह रहे Takao Doi ने बूमरैंग विश्व चैंपियन Yasuhiro Togai की भेंट किए गए बूमरैंग से एक अनौपचारिक प्रयोग किया। ISS में हवा का दबाव पृथ्वी जैसा है, लेकिन गुरुत्वाकर्षण नहीं। JAXA के अनुसार, खड़े फेंके गए बूमरैंग ने वापसी की — ठीक जैसे पृथ्वी पर होता है।
स्रोत: 「宇宙でもブーメラン戻ってきた」 — असाही शिंबुन
http://www.asahi.com/special/space/kibou/OSK200803200044.html
इसका मतलब साफ है — बूमरैंग के वापस आने का असली राज़ गुरुत्वाकर्षण नहीं, बल्कि उत्थान बल (Lift) और जाइरो प्रभाव (Gyro Effect) है!
हवाई जहाज़ के पंखों का विज्ञान और लट्टू का जाइरो प्रभाव — दो अलग-अलग भौतिकी की ताकतें एक छोटी सी लकड़ी की पट्टी में मिलकर चमत्कार करती हैं। अगर आप खुद बूमरैंग बनाएं, तो फेंकने के कोण और घुमाव की गति बदल-बदल कर देखें — हर बार कुछ नया मिलेगा!
संदर्भ
Wikipedia「बूमरैंग」
→ पंख की आकृति से उत्थान बल और प्रेसेशन द्वारा घुमाव के तंत्र तक — भौतिकी की विस्तृत जानकारी।
किताब: 「बूमरैंग वापस क्यों आता है?」
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