கப்பல் எப்படிக் கடலில் மிதக்கிறது

• அளவில் சிறிய குண்டூசி தண்ணீரில் விழுந்தாலே மூழ்கி விடும்போது, இவ்வளவு பெரிய கப்பல் எப்படிக் கடலில் மிதக்கிறது? பொதுவாகப் படகுகள் மூழ்காமல் இருப்பது குறித்து நமக்கு ஆச்சரியம் இருப்பதில்லை. காரணம், படகு மரத்தால் செய்யப்பட்டிருக்கிறது. மரம் தண்ணீரில் மிதக்கும் தன்மை கொண்டது. அதனால், படகும் தண்ணீரில் மிதக்கிறது. ஆனால், கப்பல் எஃகினால் அல்லவா செய்யப்பட்டிருக்கிறது! எஃகு தண்ணீரில் மூழ்கும் தன்மை கொண்டது. பிறகு எப்படிக் கப்பல் மட்டும் மிதக்கிறது?
• அதற்கு முன் தண்ணீரில் பொருள்கள் ஏன் மூழ்குகின்றன என்பதை அறிந்துகொள்வோம். ஒரு வாளியை எடுத்து, அதில் நீரை நிரப்பிக்கொள்ளுங்கள். இப்போது அந்த வாளியில் ஒரு கல்லைத் தூக்கிப் போடுங்கள். என்ன ஆகும்? அந்தக் கல் நீரில் மூழ்கிவிடும். இதற்குக் காரணம் ஈர்ப்பு விசை. நாம் எடையுள்ள எந்தப் பொருளை வீசினாலும் அது ஈர்ப்பு விசையின் காரணமாகக் கீழே இழுக்கப்படும். அவற்றின் எடையைப் பொறுத்து அந்தப் பொருள் கீழே இழுக்கப்படும் வேகம் மட்டும் மாறுபடும். இதுதான் தண்ணீரிலும் நடைபெறுகிறது.
• இந்தப் பிரபஞ்சத்தில் உள்ள எல்லாப் பொருள்களும் மூலக்கூறுகளால் ஆனவை. ஒரு பொருளின் மூலக்கூறுகள் நீரைவிடக் கனமானவையாக இருந்தால், அது ஈர்ப்பு விசையால் கீழே இழுக்கப்பட்டு மூழ்கிவிடும். நீங்கள் தூக்கி வீசும் கல் நீரில் மூழ்குவதற்கும் அதன் மூலக்கூறுகள் நீரின் மூலக்கூறுகளைவிட அடர்த்தி அதிகம் இருப்பதுதான் காரணம். ஆனால், அதே வாளியில் ஒரு பிளாஸ்டிக் டப்பாவை வையுங்கள். அது மிதக்கும். இதற்குக் காரணம், அதன் மூலக்கூறுகளுக்கு நீரின் மூலக்கூறுகளைவிட அடர்த்தி குறைவு.
• நீரின் அடர்த்தி என்பது ஒரு கியூபிக் மீட்டருக்கு 1000 கிலோ கிராம். கடல் நீரின் அடர்த்தி ஒரு கியூபிக் மீட்டருக்கு 1025 கிலோ கிராம். இதைவிட அடர்த்தியாக இருக்கும் எந்தப் பொருள் நீரில் விழுந்தாலும் அது மூழ்கிவிடும். ஆனால், பிளாஸ்டிக் அடர்த்தி குறைவு என்பதால் மிதக்கிறது. ஏன் அடர்த்தி குறைந்த பொருள்கள் மட்டும் மிதக்கின்றன? இதற்குக் காரணம் மிதப்பு விசை (Buoyancy force). நாம் ஒரு பொருளைத் தண்ணீருக்குள் போடும்போது அதன் மீது மற்றொரு விசையும் செயல்படுகிறது. அதன் பெயர் மிதப்பு விசை.
• நாம் தூக்கி எறியும் பொருள் முதலில் ஈர்ப்பு விசை காரணமாகக் கீழே இழுக்கப்படுகிறது. ஆனால், அதே நேரத்தில் மிதப்பு விசை என்கிற ஒன்று உருவாகி அந்தப் பொருளைக் கீழிருந்து மேல் நோக்கித் தள்ளுகிறது. அதாவது ஒரு கல்லை நீங்கள் வாளிக்குள் போடும்போது, நீரானது மேலே எழும்பும் அல்லவா அதுதான். இந்த மிதப்பு விசை கீழ் நோக்கி இழுக்கும் ஈர்ப்பு விசைக்கு இணையாகவோ அதிகமாகவோ இருந்தால் அந்தப் பொருள் மிதக்கும். இதுவே குறைவாக இருந்தால் அந்தப் பொருள் நீரில் மூழ்கிவிடும்.
• கல்லைத் தூக்கி நீரில்போடும்போது அதன் அடர்த்தி அதிகம் என்பதால் கீழிருந்து மேலாக வரும் மிதப்பு விசை குறைவாக இருக்கிறது. இதனால், கல் மூழ்கிவிடுகிறது. அதுவே பிளாஸ்டிக் டப்பாவைத் தூக்கி எறியும்போது அதன் அடர்த்தி குறைவு என்பதால் கீழிருந்து மேலாக வரும் விசை அதிகமாக இருக்கும். இது புவி ஈர்ப்பு விசையைச் சமன் செய்து மிதக்கவைக்கிறது. ஆனால், கப்பல் எப்படி மிதக்கிறது? கப்பல் என்பது எஃகினால் ஆனது. அதன் மீது செயல்படும் மிதப்பு விசை குறைவாகத்தானே இருக்க வேண்டும்? உண்மைதான்.
• நீங்கள் கப்பலின் ஏதாவது ஒரு பாகத்தைக் கடலில் தூக்கிப்போட்டால் அது மூழ்கிவிடும். ஆனால், முழு கப்பல் மூழ்காது. இதற்குக் காரணம், அதன் கட்டமைப்பு. கப்பலின் வெளிப்புறம் எஃகினால் கட்டமைக்கப்பட்டிருந்தாலும் அதன் உடல் முழுவதும் எஃகு நிரப்பப்பட்டிருக்காது. அதன் உள்ளே வெற்றிடம் இருப்பதைப்போல வடிவமைக்கப்பட்டிருக்கும். இந்த வெற்றிடத்தில் அதிகம் காற்று நிரம்பியிருப்பதால் கப்பலின் சராசரி அடர்த்தி, நீரைவிடக் குறைவாக இருக்கும். இதனால், மிதப்பு விசை எழுந்து கப்பலை மிதக்க வைக்கிறது.
• சாதாரண கப்பல் இவ்வாறு மிதக்கிறது என்றால், நீர்மூழ்கிக் கப்பலால் எப்படி ஒரே நேரத்தில் மிதக்கவும் மூழ்கவும் முடிகிறது? கப்பலின் அடர்த்திதான் மிதப்பதற்கும் காரணம். இதேதான் நீர்மூழ்கிக் கப்பலிலும் நடக்கிறது. எடையைக் கூட்டும்போது நீர்மூழ்கிக் கப்பல் கடலுக்குள் செல்கிறது. எடையைக் குறைக்கும்போது அது மிதக்கிறது. ஆனால், நீர்மூழ்கிக் கப்பல் கடலுக்கு உள்ளேயும் இயங்கும்படி வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளதால் அது செயலிழந்துவிடாமல் இருக்கிறது. நீர்மூழ்கிக் கப்பல் இரண்டு உருளைகள் கொண்ட அமைப்பில்தான் உருவாக்கப்பட்டிருக்கும்.
• இந்த உருளைகளின் இரண்டு சுவர்களுக்கு இடையில் இருக்கிற பகுதியை பேலட் தொட்டி (Ballet Tank) என்பர். இதனுள் கடல் நீரை நிரப்பினால், நீர்மூழ்கிக் கப்பலின் எடை அதிகரித்து நீரில் மூழ்குகிறது. கடல் நீரை வெளியேற்றினால் எடை குறைந்து மேல் மட்டத்திற்கு வந்துவிடுகிறது. இவ்வாறுதான் நீர்மூழ்கிக் கப்பல் இயங்குகிறது. அடுத்த முறை நீங்கள் கப்பலைப் பார்க்கும்போது அதன் மிதக்கும் தத்துவத்தை நினைத்துக் கொள்ளுங்கள்!

நன்றி: இந்து தமிழ் திசை (15 - 11 – 2023)