खेळण्यामागील विज्ञान
चित्रातील कसरत करणारा विदूषक, हे खेळणे तुम्ही बघितले असेल. हा विदूषक कधी झोके घेतो, तर कधी उलटसुलट उड्या मारतो. खेळण्याला असलेल्या विद्युतघटातून (बॅटरी) जोपर्यंत विजेचा पुरवठा सुरू असतो, तोपर्यंत हा विदूषक सतत हालचाल करीत राहतो.
रचना –
या खेळण्यात तीन चुंबक असतात. त्यातील दोन कायम चुंबक व एक तात्पुरता (विद्युत) चुंबक असतो. विद्युत चुंबकाच्या तारेचे वेटोळे, विद्युत पुरवठ्यासाठी विद्युत घट व विद्युत पुरवठा ठरावीक काळानंतर चालू-बंद करणारी यंत्रणा (स्विचिंग), हे सर्व खेळण्याच्या बैठकीत असलेल्या डब्यात असतात. या बैठकीत असलेल्या वजनामुळे खेळण्याला स्थैर्य येते व खेळणे हालचाल करतानादेखील त्याचा तोल जात नाही. या बैठकीला दोन उभ्या दांड्या लावलेल्या असतात. या दांड्यांच्या आधाराने एक झोका व या झोक्याला वरच्या बाजूला विदूषक जोडलेला असतो. ही रचना साधारण सी-सॉसारखी असते. परंतु, येथे सी-सॉच्या दोन्ही बाजूंची लांबी सारखी नसते. कमी लांबी असलेल्या बाजूला विदूषकाचे खांदे जोडलेले असतात. झोक्याच्या खालच्या बाजूला एक कायम चुंबक जोडलेला असतो. विदूषकाच्या बुटांना खालच्या बाजूने अजून एक कायम चुंबक जोडलेला असतो. या दोन कायम चुंबकाचे सारखे (सजातीय) ध्रुव समोरासमोर येतील असे जोडलेले असतात. त्यामुळे त्यांच्यात प्रतिकर्षण (एकमेकाला दूर ढकलणे) होते.
वैज्ञानिक तत्त्व –
चुंबकाचे आकर्षण – प्रतिकर्षण गुणधर्म, गुरुत्वाकर्षण, गुरुत्वमध्य, आघुर्णांचा नियम (लॉ ऑफ मोमेंटस), ही तत्त्वे या खेळण्यात वापरलेली आहेत.
कार्य –
प्रत्येक चुंबकाला दक्षिण व उत्तर असे दोन ध्रुव असतात. काचलेप (एनॅमल) असलेल्या धातूच्या तारेच्या वेटोळ्यातून विद्युतधारा वाहत असल्यास त्याचा विद्युत चुंबक तयार होतो. त्या विद्युत चुंबकाचे ध्रुव तारेतून वाहणाऱ्या विद्युतधारेच्या दिशेवर अवलंबून असतात. तारेतून वाहणाऱ्या विद्युतधारेची दिशा बदलल्यास ध्रुवही बदलतात. तारेतून विद्युतधारा वाहणे बंद झाल्यास चुंबकत्वही नाहीसे होते. विद्युत पुरवठा करणारी यंत्रणा ठरावीक कालावधीसाठी विद्युत पुरवठा सुरू करते व लगेच बंद करते. विद्युत चुंबक सुरू होतो व बंद होतो असे ठरावीक कालावधीनंतर पुन्हा-पुन्हा होत राहते. या विद्युत चुंबकाच्या तारेतील विद्युतधारेची दिशा अशी निश्चित केलेली असते की, खेळण्याच्या बैठकीच्या वरील बाजूस असणारा चुंबकीय ध्रुव हा झोक्याच्या खालच्या बाजूस असलेल्या ध्रुवाप्रमाणेच (सजातीय) असतो. यामुळे झोका त्याच्या सामान्य स्थितीपासून बाजूला ढकलला जातो. झोका ठरावीक उंचीवर गेला की गुरुत्वाकर्षण बल प्रतिकर्षण करणाऱ्या बलावर मात करते व झोका परत माघारी येतो. त्याच वेळी विद्युत चुंबक सुरू होतो व विद्युत चुंबकीय बल झोक्याला विरुद्ध दिशेला वरच्या बाजूला ढकलते. या बाजूलादेखील झोका ठरावीक उंचीवर गेला की गुरुत्वाकर्षण बल प्रतिकर्षण करणाऱ्या बलावर मात करते व झोका परत माघारी येतो. पुन्हा विद्युत चुंबक सुरू होतो व पुन्हा झोका वरच्या बाजूला ढकलला जातो. प्रत्येक आंदोलनाच्यावेळी झोका विदूषकाच्या बुटांजवळून जाताना प्रतिकर्षण बलामुळे ढकलला जातो व विदूषक खांद्यांभोवती फिरतो किंवा झोक्यासारखा दोलायमान होतो. पुन्हा-पुन्हा संतुलन बिघडल्याने सी-सॉसारखी ही संपूर्ण यंत्रणा पुन्हा-पुन्हा दोलायमान होत राहते. जोपर्यंत विद्युत पुरवठा होत असतो, तोपर्यंत विदूषकाची ही कसरत अव्याहतपणे सुरू राहते.
सदर व्हिडीओ पाहण्यासाठी
— जयंत जोशी.
jvjoshi2002@yahoo.co.in
मराठी विज्ञान परिषदेच्या ‘पत्रिका’ मासिकातून साभार.
Leave a Reply