ராக்கெட் எப்படி பறக்கிறது... ஏன் வெடிக்கிறது... ஜாலியா தெரிஞ்சிக்கலாம்! #RocketScience




ராக்கெட்டும் அது தொடர்பான செய்திகளும் எப்போதும் ஆச்சர்யமும் சந்தோஷமும் கொடுக்கக் கூடியது. ராக்கெட்டுகளுக்கும் நியூட்டன் விதிகளுக்கும் என்ன தொடர்பு? எப்படி மேலே பறக்கிறது? ஒரு சில நேரத்தில் ஏன் பாதை மாறி செல்கிறது? ஏன் வெடிக்கிறது? இது போன்ற பல விஷயங்களுக்குப் பின்னும் அறிவியல் இருக்கிறது.

Sponsored


ஆரம்பம் :

Sponsored


சீனர்கள்தான் முதன் முதலாக போரிலும், வாண வேடிக்கைகளுக்காகவும் ராக்கெட்டைப் பயன்படுத்தினர். அப்படியே இந்தியாவுக்கு திப்பு சுல்தான் மூலம் வந்தது. அப்படியே பல முன்னேற்றங்கள் அடைந்து இரண்டாம் உலகப்போர் கால கட்டத்தில் நவீன ராக்கெட் ஏவப்பட்டு, தற்போது செயற்கைகோள்களை (Satellite) ஏந்திச் சென்று ஆர்பிட்டில் நிலை நிறுத்தவும் மேலும் பல செயல்களுக்கு ராக்கெட் பயன்படுத்தப்பட்டு வருகிறது.

Sponsored


அது எப்படி மேலே பறக்கிறது என்பதற்கான விதியை நியூட்டன்தான் சொல்லியிருக்கிறார்.

நியூட்டனின் 3ம் விதி:

முதலில் ராக்கெட்டை உருளை வடிவில் (Cylindrical Shape) உள்ளது என வைத்துக்கொள்வோம். அந்த உருளைக்குள் அழுத்தப்பட்டகாற்று (Compressed air ) உள்ளது என வைத்துக்கொள்வோம். இப்போது அது வெளியில் செல்ல எந்த வழியும் இல்லாததால் முட்டி மோதிக்கொள்ளும்.

இப்போது நீங்கள் வட்டமான ஓட்டையை அதன் அடியில் போட்டால் பீறிட்டு வெளியே வரும். இதற்கு nozzleகள் பயன்படுத்தபடுகின்றன. Nozzle என்பது வேகத்தை அதிகப்படுத்தும் ஒரு குழாய் வடிவம் போன்றது. தோட்டத்திற்கு தண்ணீர் பாய்ச்சும் போது பைப்பை பாதி மூடி, பாதி மட்டும் திறந்தால் அதிக வேகத்துடன் வெளிவரும் அல்லவா? அதைப் போலத்தான்.

இப்போது உங்கள் கையில் காற்று நிரப்பப்பட்ட பலூன் ஒன்று உள்ளது. மேலே பார்த்தபடி பலூனின் காற்றை வெளியே போகும்படி செய்தால் எல்லாக் காற்றையும் அதிக வேகத்துடன் வெளியே தள்ளி மேலே பறக்கும் இல்லையா? இதே தத்துவம்தான் ராக்கெட்டிலும் பயன்படுகிறது.

எவ்வளவு வேகத்துடன் காற்று வெளியேறுகிறதோ அவ்வளவு அளவு அது மேலே பறக்கும். அதாவது நியூட்டனின் 3ம் விதி, ஒவ்வொரு வினைக்கும் சமமான எதிர்வினை உண்டு. ஒரு பந்தை சுவற்றின் மீது எவ்வளவு வேகத்தில் எறிகிறோமோ அவ்வளவு வேகத்தில் திரும்பி வரும். இது தான் ராக்கெட்டிலும் நடக்கிறது. இப்போது வெளிப்புறத்தை பற்றி பேசி விட்டோம் உள்ளே என்ன நடக்கிறது? அதற்கு என்ன விதி பயன்படுகிறது என்று பார்ப்போம்.

நியூட்டனின் 2 ம் விதி:

நியூட்டனின் 2ம் விதிக்குச் செல்வதற்கு முன் முடுக்கம் (acceleration) என்ன என்று பார்ப்போம். திசை வேகம் மாறும் விதமே முடுக்கம்.
1. இப்போது ஒரு பந்தை ஒரு மாடியிலிருந்து கீழே தூக்கிப் போட்டால், ஆரம்பத்தில் அது 0m/s ஆக இருக்கும். ஒரு வினாடிக்குப் பின் 9.81 m/s ஆக இருக்கும். 2 வினாடிக்குப் பின் 19.6  m/ ஆக இருக்கும். நேரத்தைப் பொறுத்து திசைவேகம் மாறினால் அதன் பெயர்தான் முடுக்கம்.
இதனால்தான் ஆடி, பென்ஸ் கார்கள் (0-100 km / hr) வேகத்தை4 - 6 விநாடிகளில் எட்ட முடியும் என்று கூறுகிறது. 

இப்போது கதைக்குள் வருவோம்,

நியூட்டனின் 2ம் விதியின் படி F= ma .
M என்பது Mass (நிறை).
a - acceleration (முடுக்கம்).F - Constant என்றால் 
a = 1/m என வரும் .
ஆக நிறை (mass) குறைய குறைய, முடுக்கம் அதிகரிக்கும்.

அப்போது ராக்கெட்டின் நிறையை குறைத்தால் முடுக்கத்தை அதிகரிக்கலாம். ராக்கெட்டுகள் மேலேபறக்க எரிபொருள்கள் அவசியம். இதற்கு எரிபொருள் (fuel) + ஆக்ஸிஜனேற்றி (oxidiser) பயன்படுகிறது. இது Liquid propellant என்றும்  அழைக்கப்படுகிறது.

இந்த இரண்டும் ஒன்று சேர்ந்தால் நெருப்பை உருவாக்கும். Nozzle மூலமாக அதிகவேகத்துடன் இந்த நெருப்பு வெளியேறும். அந்த வேகத்துக்கு ஏற்ப ராக்கெட் மேலே செல்கிறது (நியூட்டனின் 3ம் விதி). இப்படியே செல்லும் போது எரிபொருளின் அளவு குறையும். அப்படியானால் நிறையும் குறையும்.

நிறை குறைந்தால் மேலே மேலே செல்லும் போது நியூட்டனின் 2ம் விதியின் படி முடுக்கம் அதிகரிக்கும். முடுக்கம் அதிகரித்தால் எட்ட வேண்டிய நிலையைச் சரியான நேரத்தில் அடைய இயலும்.

இந்த 2 விதிகளை மையமாகக் கொண்டு ராக்கெட் செயல்படுகிறது. மேலும், அது எப்படி வெடிக்கிறது, ஏன் வேறு திசையில் செல்கிறது என எடுத்துக்காட்டுகளுடன் விவரிப்போம்.

ஏன் வெடிக்கிறது:

பெரும்பாலும் ராக்கெட் வெடித்து சிதற பல காரணங்கள் இருந்தாலும் எரிபொருள்கள் சம அளவு (Ratio) மிக்ஸ் ஆகாமல் இருப்பதே முக்கிய காரணமாக அமைகிறது. எரிபொருளும் ஆக்ஸிஜனேற்றியும் தனித்தனி தொட்டியில் வைக்கப்படுகிறது.

நாம் அதிகமாக 4 முறைகள் பயன்படுத்துகிறோம்.
1.மண்ணெண்ணெய் மற்றும் திரவ நிலையிலுள்ள ஆக்ஸிஜன் கலந்த கலவை
2. ஆல்கஹால் மற்றும் திரவ நிலையிலுள்ள ஆக்ஸிஜன்
3.gasoline மற்றும் நைட்ரிக் அமிலம்
4. திரவ நிலையிலுள்ள ஹைட்ரஜனும் மற்றும் திரவ நிலையிலுள்ள புளோரினும்.

இந்த இரண்டு கலவையும் வெப்பத்தை உருவாக்கி Nozzle வழியே அதிக வேகத்துடன் வெளியேறுகிறது. ஒரு வேளை சம அளவு கலக்காமல் இருந்தாலும், Combustion Chamberல் குறைபாடு இருந்தாலும், அந்த வெப்பம் ராக்கெட்டை வெடிக்கவைக்க போதுமானது.

ஏன் திசைமாறிச் செல்கிறது:

நாம் பல தடவை பார்த்தி்ருப்போம் ராக்கெட் வழி மாறி வேறொரு திசையில் செல்லும். அது ஏன் மற்றும் எப்படி என்று பார்க்கலாம்
இதற்கு நிறையின் மையம் (center of Mass) மற்றும் அழுத்தத்தின் மையம்(Center of pressure) கண்டுபிடிக்க வேண்டும். இப்போது தீபாவளி ராக்கெட்டை எடுத்துக்கொள்ளுங்கள் இந்த ராக்கெட்டை உங்கள் ஒரு விரலில் வைத்துக் கொள்ளுங்கள். கொஞ்சம் கொஞ்சமாக நகர்த்தி எந்த இடத்தில் கீழே விழாமல் நிலையாக உள்ளதோ அந்தப் புள்ளியையே நிறையின்மையம் (Center of mass) என்கிறோம்.

ராக்கெட் பறந்துகொண்டிருக்கும் போது காற்று எல்லா இடத்திலும் படும் அல்லவா? அப்படிப்படும் எல்லா அழுத்தமும் ஒரு குறிப்பிட்ட இடத்தில் குவிக்கப்படுகின்றன. அதை நாம் அழுத்தத்தின் மையம் (center of pressure) என்கிறோம்.

இன்றும் எளிமையாகச் சொல்ல வேண்டுமென்றால், Centre of pressure எந்தப் புள்ளியில் இருக்கிறதோ, அதற்கு மேல் உள்ள பரப்பளவும் (Area) கீழ் உள்ள பரப்பளவும் சமமாக இருக்கும். 

அதற்கு நாம் வால்களைச் (fins) சேர்த்தால் அல்லது அளவை அதிகரித்தால் கீழே பரப்பளவு அதிகரிக்கும். அப்போது அழுத்தத்தின் மையத்தில் கீழே பரப்பளவு அதிகரித்தால், மையம் முன்னே இருந்ததை விட கொஞ்சம் கீழே இறங்கி காணப்படும். 

முக்கியமாக நிறையின் மையம், அழுத்தத்தின் மையத்தை விட மேலே இருந்தால்தான் நேர்க்கோட்டு பாதையில் செல்லும் , 
இதனால் Centre of mass மேலே இருக்கும். ஒரு வேளை Center of pressure மேலே சென்றால் என்ன ஆகும்,

இரண்டு ஆராய்ச்சிகளுடன் செய்து பார்ப்போம்.

1. தீபாவளி ராக்கெட்டை எடுத்து விரலில் வைத்து எந்தப் புள்ளியில் ஆடாமல் நிலையாக நிற்கிறதோ அதைநிறையின் மையம் (Center of Mass) எனக் குறித்துக்கொள்வோம்.

அதே ராக்கெட்டை ஒரு நூலில்கட்டி தொங்க விட்டு கொஞ்சம் கொஞ்சமாக நகர்த்தி எந்தப் புள்ளியில் ஆடாமல் நிலையாக நிற்கிறதோ அதை அழுத்தத்தின் மையம்(Center of pressure) எனக் குறித்துக்கொள்வோம். நீளமான குச்சிகொண்ட ராக்கெட்களுக்கு எப்போதும் Center of Mass மேலேயும் Center of pressure கீழேயும் இருக்கும். 

இப்போது இதை பறக்க விட்டால் ஒரே நேர்க்கோட்டில் செல்லும். இதனால்தான் தீபாவளி ராக்கெட்களுக்கு குச்சிகள் எப்போதும் நீளமாக தயாரிக்கப்படுகிறது.

2.இப்போது அந்த ராக்கெட் குச்சியை பாதி உடைத்து , இரண்டையும் குறித்துக் கொள்வோம்.
இப்போது சுற்றி, வழி மாறிச் செல்லும். பரப்பளவு குறைவதால் Centerof pressure ஆனது Center of Massக்கு அருகிலோ அல்லது மேலே சென்று விடும். சென்று விட்டால் வழி மாறும். ஆக ராக்கெட்டை வடிவமைக்கும் முன் இந்த  2 காரணிகளைச் சரியாகக் கணக்கிடுவது அவசியம்.

ராக்கெட்டை நாம் ஆக்கத்துக்குப் பயன்படுத்தி, Missile போன்றவை அழிவுக்குப் பயன்படுத்தாமல் இருந்தால் நல்லது. அறிவியலை ஆக்கத்துக்கு மட்டும் பயன்படுத்தினால் அதனால் ஏற்படும் பயன்கள் பல.



Trending Articles

Sponsored