அன்றாட வாழ்வில் இயற்பியல்
இயற்பியல் பெரும்பாலும் ஒரு "கடினமான" மற்றும் சூத்திர அடிப்படையிலான பாடமாகக் கருதப்படுகிறது. இருப்பினும், நாம் உணராமலேயே, அன்றாடம் நாம் செய்யும் ஏறக்குறைய ஒவ்வொரு செயலும் இயற்பியல் கோட்பாடுகளால் இயக்கப்படுகிறது. காலையில் எழுவது, விளக்குகளை இயக்குவது, தண்ணீரைக் கொதிக்க வைப்பது, வாகனம் ஓட்டுவது, கைபேசியைப் பயன்படுத்துவது என எல்லாவற்றிலும் விசை, ஆற்றல், மின்சாரம், அலைகள் மற்றும் வெப்பம் ஆகிய கருத்துக்கள் அடங்கியுள்ளன. அன்றாட வாழ்வில் இயற்பியலைப் புரிந்துகொள்வது, பாடத்தை எளிதாகப் புரிந்துகொள்ள உதவுவது மட்டுமல்லாமல், நாம் மேலும் தர்க்கரீதியாகச் சிந்திக்கவும், ஆற்றலைச் சேமிக்கவும், நமது செயல்களில் பாதுகாப்பாக இருக்கவும் உதவுகிறது.
1. இயக்கம் மற்றும் பாணி: நடைபயணம், மிதிவண்டி ஓட்டுதல் மற்றும் வாகனம் ஓட்டுதல்
நாம் நடக்கும்போது, நமது உடல்கள் உராய்வின் மூலம் தரையை எதிர்த்துத் தள்ளுகின்றன. பின்னர், தரை நம்மை முன்னோக்கித் தள்ளுகிறது. உராய்வு இல்லாமல், நம்மால் நடப்பதில் சிரமம் ஏற்படும்—இதனால்தான் ஈரமான தரை அல்லது பனிக்கட்டி போன்ற வழுக்கும் பரப்புகள் மக்கள் எளிதில் வழுக்கி விழ வழிவகுக்கின்றன.
மிதிவண்டி ஓட்டும்போதும் இதேதான் பொருந்தும். மிதிவண்டியின் டயர்கள் உராய்வின் காரணமாக சாலையைப் பற்றிக்கொள்கின்றன, இதனால் பெடல்களை அழுத்தும்போது மிதிவண்டி முன்னோக்கிச் செல்கிறது. நியூட்டனின் கருத்தும் தெளிவாக உள்ளது: நாம் திடீரென பிரேக் பிடித்தால், நமது உடல் முன்னோக்கித் தள்ளப்படும். இது நியூட்டனின் முதல் விதிக்கு (நிலைமம்) இணங்குகிறது, அந்த விதி, பொருள்கள் தங்கள் நிலையைத் தக்கவைத்துக் கொள்ள முனைகின்றன என்று கூறுகிறது. இதனால்தான் வாகனங்களில் உள்ள இருக்கைப் பட்டைகள் மிகவும் முக்கியமானவை: வாகனம் திடீரென நிறுத்தப்படும்போது, உடல் தொடர்ந்து முன்னோக்கிச் செல்வதை அவை தடுக்கின்றன.
ஒரு கார் நகரும்போது, இயந்திரம் எரிபொருளின் வேதியியல் ஆற்றலை இயந்திர ஆற்றலாக மாற்றுகிறது . சக்கரங்களின் உந்துவிசை, புவியீர்ப்பு விசையின் கீழ்நோக்கிய விசையை விட அதிகமாக இருப்பதால், ஒரு காரால் சரிவில் ஏற முடிகிறது . சரிவு எவ்வளவு செங்குத்தாக இருக்கிறதோ, அவ்வளவு அதிக முயற்சி தேவைப்படும். ஓட்டுநர்கள் திரும்பும்போது, குறிப்பாக அதிக வேகத்தில், மையவிலக்கு விசையையும் உணர்கிறார்கள். "மையவிலக்கு விசை" என்ற சொல் உண்மையில் நிலைமத்தின் ஒரு விளைவாக இருந்தாலும், பக்கவாட்டில் "தூக்கி எறியப்படும்" அனுபவமானது, இயக்கத்தின் திசையில் ஏற்படும் மாற்றங்களுக்கு உடல் எவ்வாறு எதிர்வினையாற்றுகிறது என்பதை விளக்குகிறது.
2. ஆற்றலும் முயற்சியும்: பொருட்களைத் தூக்குவதிலிருந்து உடற்பயிற்சி வரை
கனமான பொருட்களைத் தூக்குவது ஏன் சோர்வாக இருக்கிறது என்பதைப் புரிந்துகொள்ள இயற்பியல் நமக்கு உதவுகிறது. நாம் ஒரு பொருளைத் தூக்கும்போது, அதன் மீது ஒரு விசையைப் பிரயோகித்து, அதனை மேல்நோக்கி நகரச் செய்கிறோம். இந்த வேலை, அப்பொருளின் ஈர்ப்பு நிலை ஆற்றலை அதிகரிக்கிறது . நாம் அதனை எவ்வளவு உயரமாகத் தூக்குகிறோமோ, அவ்வளவு அதிக ஆற்றல் அதில் சேமிக்கப்படுகிறது.
விளையாட்டுகளில், இயக்க ஆற்றல் மற்றும் உந்தம் ஆகியவற்றின் மூலம் இயற்பியல் வெளிப்படுகிறது. ஒரு பந்தை உதைக்கும்போது, பாதம் வழங்கும் ஒரு உந்துவிசையானது பந்தின் உந்தத்தை மாற்றி, அது நகரக் காரணமாகிறது. பாதம் பந்துடன் எவ்வளவு நேரம் தொடர்பில் இருக்கிறதோ அல்லது உதைக்கும் விசை எவ்வளவு அதிகமாக இருக்கிறதோ, அந்த அளவிற்கு உந்தத்தில் ஏற்படும் மாற்றமும் அதிகமாக இருக்கும். இதனால்தான் விளையாட்டுகளில் உதைத்தல், அடித்தல் அல்லது எறிதல் நுட்பம் மிகவும் முக்கியத்துவம் பெறுகிறது: உடல் நிலை, கோணம் மற்றும் தொடர்பு நேரம் ஆகியவை பொருளின் இயக்கத்தின் விளைவைப் பாதிக்கின்றன.
3. வீட்டில் வெப்பநிலை, வெப்பம் மற்றும் வெப்பப் பரிமாற்றம்
சமையல் என்பது நமக்கு மிகவும் நெருக்கமான ஒரு "இயற்பியல் ஆய்வகம்" ஆகும். நாம் தண்ணீரைக் கொதிக்க வைக்கும்போது, அடுப்பிலிருந்து வரும் வெப்பம் பாத்திரத்திற்கும், பின்னர் தண்ணீருக்கும் கடத்தப்படுகிறது. வெப்பப் பரிமாற்றம் மூன்று முக்கிய வழிகளில் நிகழ்கிறது:
1. வெப்பக் கடத்தல்: வெப்பம் திடப் பொருட்களின் வழியே பயணிக்கிறது. எடுத்துக்காட்டாக, ஒரு பாத்திரத்தின் கைப்பிடியில் மின்காப்புப் பூச்சு இல்லையென்றால் அது சூடாகிவிடும்.
2. வெப்பச்சலனம்: பாய்ம ஓட்டத்தின் (திரவம் அல்லது வாயு) வழியே வெப்பம் கடத்தப்படுகிறது. நீர் கொதிக்கும்போது, சூடான நீர் மேலே உயர்ந்து, குளிர்ந்த நீர் கீழே இறங்கி, வெப்பச்சலன நீரோட்டங்களை உருவாக்குகிறது.
3. கதிர்வீச்சு: வெப்பம் எந்தவொரு ஊடகமும் இன்றி அலைகள் மூலம் பயணிக்கிறது. நெருப்பிலிருந்தோ அல்லது சூரிய ஒளியிலிருந்தோ வரும் வெப்பத்தை நம்மால் தொடாமலேயே உணர முடியும்.
குளிர்சாதனப் பெட்டிகளும் வெப்பம் என்ற கருத்தின் அடிப்படையிலேயே இயங்குகின்றன , ஆனால் உள்ளிருந்து வெப்பத்தை வெளியே 'நகர்த்துவதன்' மூலம். இந்தக் குளிர்பதன அமைப்பானது, உணவு சேமிப்புப் பகுதிகளில் இருந்து வெப்பத்தை உறிஞ்சி, குளிர்சாதனப் பெட்டியின் பின்புறத்தில் வெளியிடுவதற்காக ஒரு அமுக்கி (compressor) மற்றும் ஒரு குளிர்பதனப் பொருளைப் (refrigerant) பயன்படுத்துகிறது. இதனால்தான் குளிர்சாதனப் பெட்டியின் பின்புறம் பெரும்பாலும் சூடாக உணரப்படுகிறது.
மேலும், தெர்மோஸ் குப்பிகள் வெப்பக் காப்புத் தத்துவத்தைப் பயன்படுத்துகின்றன. வெற்றிடம் அல்லது காப்புப் பொருளைக் கொண்ட இரட்டைச் சுவர்கள் வெப்பக் கடத்தல் மற்றும் வெப்பச்சலனத்தைக் குறைக்கின்றன, அதே நேரத்தில் ஒரு பிரதிபலிப்பு அடுக்கு கதிர்வீச்சைக் குறைக்கிறது. இதன் விளைவாக, சூடான பானங்கள் நீண்ட நேரம் சூடாகவும், குளிர் பானங்கள் நீண்ட நேரம் குளிராகவும் இருக்கின்றன.
4. மின்சாரம் மற்றும் காந்தவியல்: விளக்குகள், மின்னேற்றிகள் மற்றும் மின்னணு உபகரணங்கள்
நாம் ஒரு விளக்கை இயக்கும்போது, எலக்ட்ரான்கள் ஒரு மின்சுற்று வழியாகப் பாய்கின்றன. சுவிட்ச் ஒரு மின்சுற்றுத் துண்டிப்பானாகச் செயல்படுகிறது. நவீன LED விளக்குகள், சாதாரண இழை விளக்குகளை விட அதிக ஆற்றல் திறன் கொண்டவை. ஏனெனில், அவை மின் ஆற்றலை ஒளியாக மிகவும் திறமையாக மாற்றி, குறைவான வெப்பத்தை உருவாக்குகின்றன.
ஒரு செல்போன் சார்ஜர், சுவர் சாக்கெட்டிலிருந்து வரும் மாறுதிசை மின்னோட்டத்தை (AC), பேட்டரிக்குத் தேவையான நேர் மின்னோட்டமாக (DC) மாற்றுகிறது. அடாப்டரின் உள்ளே உள்ள கூறுகள் மின்னழுத்தத்தைக் குறைத்து, மின்னோட்டத்தை நிலைப்படுத்துகின்றன. இந்தக் கொள்கை, சார்ஜ் செய்வதைப் பாதுகாப்பானதாகவும், சாதனத்தின் தேவைகளுக்கு ஏற்ப விரைவாகச் செயல்படக்கூடியதாகவும் ஆக்குகிறது.
ஒலிபெருக்கிகள், மின்விசிறிகள் மற்றும் மின் மோட்டார்களிலும் காந்தங்கள் உள்ளன . மின் மோட்டார்கள் , காந்தப்புலங்கள் மற்றும் மின்னோட்டங்களின் இடைவினையின் மூலம் மின் ஆற்றலை இயக்க ஆற்றலாக மாற்றுகின்றன . எனவே, கலப்பான்கள், சலவை இயந்திரங்கள் மற்றும் நீர் இறைப்பான்கள் போன்ற பல இயங்கும் வீட்டு உபகரணங்கள் மின்காந்தவியல் கோட்பாட்டைச் சார்ந்துள்ளன.
5. அலைகள்: ஒலி, இசை மற்றும் தகவல் தொடர்பு
ஒலி என்பது காற்று போன்ற ஒரு ஊடகத்தின் வழியே பயணிக்கும் ஒரு இயந்திர அலை ஆகும். நாம் பேசும்போது, நமது குரல்வளைகள் அதிர்வடைகின்றன. இதனால் உருவாகும் அழுத்த அலைகளை நமது காதுகள் ஒலியாகப் புரிந்துகொள்கின்றன. பெரிய அறைகளில், ஒலி அலைகள் சுவர்கள் அல்லது கடினமான பரப்புகளில் பட்டு எதிரொலிப்பதால், எதிரொலிகள் ஏற்படுகின்றன. இதனால்தான் அரங்கங்கள், மசூதிகள் மற்றும் இசைக்கூடங்களில் ஒலியியல் வடிவமைப்பு முக்கியத்துவம் பெறுகிறது.
அலைகளே நவீன தகவல் தொடர்புக்கு அடிப்படையாகவும் உள்ளன. வானொலி சமிக்ஞைகள், வைஃபை மற்றும் செல்லுலார் வலையமைப்புகள் மின்காந்த அலைகளில் இயங்குகின்றன . செல்போன்கள், குறுக்கீடுகளைத் தவிர்ப்பதற்காகச் சரிசெய்யப்பட்ட குறிப்பிட்ட அதிர்வெண்களில் தரவுகளை அனுப்புகின்றன மற்றும் பெறுகின்றன. ஒரு பலவீனமான சமிக்ஞைக்கு, தடைகள் (தடிமனான சுவர்கள்), டிரான்ஸ்மிட்டரிலிருந்து மிகத் தொலைவில் இருப்பது அல்லது பிற அலைகளின் குறுக்கீடு போன்றவை காரணமாக இருக்கலாம்.
6. ஒளியியல்: கண்ணாடிகள், மூக்குக் கண்ணாடிகள் மற்றும் கைபேசி கேமராக்கள்
ஒளியின் இயற்பியல் (ஒளியியல்) அன்றாட நடவடிக்கைகளில் தெளிவாகத் தெரிகிறது. கண்ணாடிகள் ஒளியைப் பிரதிபலித்து, நமது பிம்பத்தைக் காண உதவுகின்றன. கண்ணாடிகள், ஒளியை ஒளிவிலகல் செய்ய வில்லைகளைப் பயன்படுத்துகின்றன, அதனால் பிம்பம் விழித்திரையில் நேராக விழுகிறது. கிட்டப்பார்வை உள்ளவர்கள் (மயோபியா) பொதுவாகக் குழி வில்லைகளையும், தூரப்பார்வை உள்ளவர்கள் (ஹைபரோபியா) குவி வில்லைகளையும் அணிகின்றனர்.
மொபைல் ஃபோன் கேமராக்களும், லென்ஸ்கள் ஒளியை சென்சாரின் மீது குவிக்கும் கொள்கையின் அடிப்படையிலேயே செயல்படுகின்றன. ஆட்டோஃபோகஸ் போன்ற அம்சங்கள், அமைப்பின் தானியங்கி குவியத் தூரச் சரிசெய்தலைப் பயன்படுத்துகின்றன. "போக்கே" விளைவு அல்லது பின்னணி மங்கல்கூட, குவிய ஆழம் மற்றும் லென்ஸ் ஒளியைச் செயலாக்கும் விதத்துடன் தொடர்புடையது.
7. அழுத்தம் மற்றும் திரவங்கள்: உறிஞ்சுக் குழல்கள், பம்புகள் மற்றும் வாகன டயர்கள்
நாம் உறிஞ்சு குழல் மூலம் பருகும்போது, குழலுக்குள் இருக்கும் காற்று அழுத்தத்தை உறிஞ்சுவதன் மூலம் குறைக்கிறோம். பின்னர், அதிகப்படியான வெளிப்புறக் காற்று அழுத்தம் திரவத்தைக் குழலின் மேல்நோக்கித் தள்ளுகிறது. இது பாய்ம அழுத்தக் கொள்கையின் ஒரு எளிய எடுத்துக்காட்டு ஆகும்.
நீர் இறைப்பிகள் மற்றும் ஊசிகளும் அழுத்த வேறுபாடுகளைப் பயன்படுத்துகின்றன. மேலும், வாகன டயர்களுக்குள் இருக்கும் காற்று அழுத்தம் வாகனத்தின் எடையைத் தாங்குவதாலும், சீரற்ற பரப்புகளில் பயணிக்கும்போது மெத்தென்ற தன்மையை வழங்குவதாலும் அவை செயல்படுகின்றன. காற்றழுத்தம் குறைவாக உள்ள டயர்கள் எரிபொருள் நுகர்வுக்கும், டயர்கள் விரைவாகத் தேய்வதற்கும் வழிவகுக்கும், அதே சமயம், காற்றழுத்தம் அதிகமாக உள்ள டயர்கள் பயண வசதியைக் குறைத்து, வழுக்கிச் செல்லும் அபாயத்தை அதிகரிக்கும்.
8. இயற்பியல் மற்றும் பாதுகாப்பு: தலைக்கவசங்கள், பிரேக்குகள் மற்றும் பாதுகாப்பு உபகரணங்கள்
பல பாதுகாப்பு சாதனங்கள் இயற்பியலின் அடிப்படையில் வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன. தலைக்கவசங்கள், மோதல் ஆற்றலை உறிஞ்சி, மோதல் நேரத்தை நீட்டிப்பதன் மூலம் தலையைப் பாதுகாக்கின்றன; இதனால், தலையில் செலுத்தப்படும் உச்சபட்ச விசையைக் குறைக்கின்றன. வாகன பிரேக்குகள், உராய்வின் மூலம் இயக்க ஆற்றலை வெப்பமாக மாற்றுகின்றன; எனவே, தொடர்ச்சியான பயன்பாட்டிற்குப் பிறகு அவை அதிக வெப்பமடையக்கூடும். பாலங்கள், நிலநடுக்கத்தைத் தாங்கும் கட்டிடங்கள், இருக்கைப் பட்டைகள் மற்றும் காற்றுப்பைகள் ஆகியவற்றின் வடிவமைப்பிலும் இயற்பியலின் பயன்பாடு தெளிவாகத் தெரிகிறது.
மூடுகிறது
இயற்பியல் என்பது வாழ்க்கையிலிருந்து வெகு தொலைவில் உள்ள ஒரு அறிவியல் அல்ல; அது உண்மையில் நம்மைச் சுற்றியுள்ள உலகம் எவ்வாறு இயங்குகிறது என்பதை விளக்குகிறது. இயக்கம், ஆற்றல், வெப்பம், மின்சாரம், அலைகள், ஒளி மற்றும் பாய்மங்கள் போன்ற அன்றாட வாழ்வில் உள்ள இயற்பியல் கருத்துக்களைப் புரிந்துகொள்வதன் மூலம், நாம் தொழில்நுட்பத்தை நன்கு போற்றவும், ஆற்றலை மிகவும் விவேகமாகப் பயன்படுத்தவும், நமது அன்றாடச் செயல்பாடுகளில் பாதுகாப்பாக இருக்கவும் முடியும். சமையலறை முதல் தெருக்கள், வகுப்பறை, நாம் தினமும் பயன்படுத்தும் கைபேசித் திரைகள் வரை, நிஜ வாழ்க்கை அனுபவங்களுடன் இயற்பியலைத் தொடர்புபடுத்தும்போது அதைக் கற்பது எளிதாகிறது. நாம் கவனம் செலுத்தினால், அன்றாட வாழ்க்கை உண்மையில் சுவாரஸ்யமான "இயற்பியல் ஆய்வகங்களால்" நிறைந்துள்ளது.
