उत्प्लावकता: आर्किमिडीज़ और गर्म हवा के गुब्बारे की कहानी

क्या आपने कभी इसे महसूस किया है? वह कोमल, लगातार धक्का जब आप पूल में पानी के नीचे एक बीच बॉल को डुबाने की कोशिश करते हैं? या वह अद्भुत हल्कापन जो आप बादलों को देखते हुए लेटकर तैरते समय महसूस करते हैं? वह मैं ही हूँ. मैं वह गुप्त शक्ति हूँ जो रबर की बत्तखों को बाथटब में तैरते रहने में और विशालकाय स्टील के जहाजों को बिना डूबे समुद्र में यात्रा करने में मदद करती है. हज़ारों सालों तक, लोगों ने मेरी शक्ति को महसूस किया, लेकिन उनके पास मेरा कोई नाम नहीं था. उन्होंने नदियों में लकड़ी के लट्ठों को तैरते देखा और सोचा कि इतनी भारी चीज़ पानी पर ऐसे कैसे टिक सकती है जैसे कि यह एक ठोस बिस्तर हो. उन्होंने साधारण बेड़े और नावें बनाईं, परीक्षण और त्रुटि के माध्यम से मेरे साथ काम करना सीखा, भले ही वे मेरे नियमों को पूरी तरह से नहीं समझते थे. मैं एक शांत, मददगार रहस्य थी, पानी के साथ उनके रिश्ते में एक निरंतर साथी. जब तक मनुष्य ने गुरुत्वाकर्षण का नाम नहीं रखा था, तब तक वे उसके खिंचाव को महसूस करते थे. उसी तरह, उन्होंने हमेशा मेरे उत्थान को महसूस किया है. मैं ही वह कारण हूँ कि एक कॉर्क सतह पर वापस उछल आता है और क्यों एक हिमखंड, बर्फ का एक पहाड़, समुद्र में बह सकता है. मैं वह ऊपर की ओर का आलिंगन हूँ जो पानी—और यहाँ तक कि हवा—भी दे सकती है. मेरा नाम उत्प्लावकता है, और मेरी कहानी एक प्रसिद्ध बाथटब, विशाल जहाजों और यहाँ तक कि आकाश की यात्राओं के बारे में है.

मानव इतिहास में मेरा बड़ा पदार्पण तीसरी शताब्दी ईसा पूर्व में हुआ, जिसका श्रेय सिराक्यूस, सिसिली द्वीप पर एक शहर में रहने वाले आर्किमिडीज़ नामक एक बहुत ही चतुर व्यक्ति को जाता है. कहानी यह है कि राजा, हीरो द्वितीय, को एक समस्या थी. उन्होंने एक सुनार को एक नया मुकुट बनाने के लिए शुद्ध सोने का एक टुकड़ा दिया था, लेकिन उन्हें संदेह था कि चालाक सुनार ने कुछ सस्ता चाँदी मिला दिया है. उन्होंने आर्किमिडीज़ से यह पता लगाने के लिए कहा कि क्या मुकुट शुद्ध सोने का है, बिना उसे नुकसान पहुँचाए. आर्किमिडीज़ कई दिनों तक इस पर हैरान रहे. फिर, लगभग 250 ईसा पूर्व एक दोपहर, जब वे एक सार्वजनिक स्नानघर में उतरे, तो उन्होंने देखा कि पानी का स्तर बढ़ गया और किनारे से छलक गया. उसी क्षण, उन्होंने सब कुछ समझ लिया. उन्होंने महसूस किया कि जो पानी छलका था, वह उनके शरीर द्वारा घेरी गई जगह से संबंधित था. और उन्होंने महसूस किया कि मैं उन पर उस पानी के वजन के बराबर बल से ऊपर की ओर धकेल रही थी जिसे उन्होंने हटाया था. वे इतने उत्साहित थे कि वे कथित तौर पर स्नान से बाहर कूद गए और सड़कों पर 'यूरेका!' चिल्लाते हुए भागे, जिसका अर्थ है 'मैंने इसे पा लिया है!'. यह आर्किमिडीज़ का सिद्धांत बन गया, और यह पहली बार था जब किसी ने मेरे काम करने के नियमों को लिखा था. उन्होंने इस विचार का उपयोग राजा की समस्या को हल करने के लिए किया. मुकुट द्वारा विस्थापित पानी की मात्रा की तुलना उसी वजन के शुद्ध सोने के ब्लॉक द्वारा विस्थापित मात्रा से करके, उन्होंने साबित कर दिया कि सुनार ने धोखा दिया था. यह खोज केवल एक बेईमान कार्यकर्ता को पकड़ने के बारे में नहीं थी; इसने दुनिया को बदल दिया. जहाज निर्माता अब मेरे सिद्धांत का उपयोग बड़े, सुरक्षित और अधिक कुशल जहाज डिजाइन करने के लिए कर सकते थे. वे समझ गए कि एक जहाज तैरता है क्योंकि उसका ढाँचा बड़ी मात्रा में पानी को विस्थापित करता है, और जब तक उस विस्थापित पानी का वजन जहाज के वजन से अधिक होता है, मैं उसे ऊपर रख सकती हूँ. प्राचीन ग्रीस के शक्तिशाली ट्राइरेम से लेकर 15वीं और 16वीं शताब्दी में दुनिया भर में यात्रा करने वाले खोजकर्ताओं के कारवेल तक, मुझे समझना महासागरों पर महारत हासिल करने की कुंजी थी.

लेकिन मैं सिर्फ पानी में काम नहीं करती. मैं किसी भी तरल पदार्थ में काम करती हूँ, और इसमें आपके चारों ओर की हवा भी शामिल है. लोगों को यह समझने में थोड़ा और समय लगा. 18वीं शताब्दी में, दो फ्रांसीसी भाइयों, जोसेफ-मिशेल और जैक्स-एटियेन मोंटगोल्फियर ने देखा कि आग से धुआँ ऊपर की ओर उठता है. उन्होंने सोचा कि यदि वे उस गर्म हवा को एक बड़े, हल्के बैग में कैद कर सकते हैं, तो शायद मैं उसे उठा सकूँ. 4 जून, 1783 को, उन्होंने गर्म हवा के गुब्बारे का अपना पहला सार्वजनिक प्रदर्शन किया. जब उनके गुब्बारे के अंदर की हवा को गर्म किया गया, तो वह बाहर की ठंडी हवा की तुलना में हल्की और कम घनी हो गई. मैंने उस कम घने हवा को देखा और उसे एक शक्तिशाली ऊपर की ओर धक्का दिया, जिससे पूरा गुब्बारा आकाश में उठ गया. अचानक, मानवता उड़ सकती थी. मेरा काम सिर्फ चीजों को ऊपर उठाना नहीं है; यह एक तरल पदार्थ के भीतर गति को नियंत्रित करने के बारे में भी है. एक पनडुब्बी के बारे में सोचो. यह मेरे साथ काम करने में माहिर है. गोता लगाने के लिए, यह बैलास्ट टैंक नामक विशेष कंटेनरों को पानी से भर देती है, जिससे यह आसपास के पानी से भारी और सघन हो जाती है, इसलिए यह डूब जाती है. उठने के लिए, यह संपीड़ित हवा से पानी को बाहर धकेलती है, जिससे यह फिर से हल्की हो जाती है ताकि मैं इसे सतह पर वापस धकेल सकूँ. मछलियाँ इसे स्वाभाविक रूप से एक आंतरिक अंग के साथ करती हैं जिसे तैरने वाला मूत्राशय कहा जाता है. आज, मैं हर जगह हूँ. मैं उस लाइफ जैकेट में हूँ जो आपको नाव में सुरक्षित रखती है, उस मौसम के गुब्बारे में जो वायुमंडल में ऊँचाई पर जानकारी इकट्ठा करता है, और उन मालवाहक जहाजों में जो विशाल महासागरों में सामान ले जाकर हमारी दुनिया को जोड़ते हैं. मैं भौतिकी का एक मौलिक बल हूँ, खोज और इंजीनियरिंग में एक मूक भागीदार. अगली बार जब आप किसी झील पर नाव को सरकते हुए देखें या स्विमिंग पूल में खुद को आश्चर्यजनक रूप से हल्का महसूस करें, तो मुझे याद रखें. मैं उत्प्लावकता हूँ, और मैं आपको ऊपर उठाने के लिए, दुनिया के महासागरों और आसमान को खोलने के लिए, और आपको यह याद दिलाने के लिए यहाँ हूँ कि कभी-कभी, सबसे बड़ी खोजें एक साधारण छप के साथ शुरू होती हैं.

पढ़ाई की समझ के प्रश्न

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उत्तर: राजा हीरो द्वितीय को संदेह था कि उनका नया सोने का मुकुट सस्ती चाँदी के साथ मिलाया गया है. उन्होंने आर्किमिडीज़ से इसे बिना नुकसान पहुँचाए पता लगाने के लिए कहा. आर्किमिडीज़ ने स्नान करते समय खोजा कि वह मुकुट द्वारा विस्थापित पानी की मात्रा को मापकर उसका आयतन माप सकते हैं. उन्होंने मुकुट द्वारा विस्थापित पानी की तुलना उसी वजन के शुद्ध सोने के ब्लॉक द्वारा विस्थापित पानी से की. मुकुट ने अधिक पानी विस्थापित किया, जिससे यह साबित हो गया कि यह कम घना था और इसलिए शुद्ध सोना नहीं था. बेईमान सुनार पकड़ा गया.

उत्तर: कहानी दिखाती है कि दोनों आविष्कार एक ही वैज्ञानिक सिद्धांत पर निर्भर करते हैं: उत्प्लावकता. जहाज तैरते हैं क्योंकि वे अपने वजन से अधिक पानी का वजन विस्थापित करते हैं. गर्म हवा के गुब्बारे तैरते हैं क्योंकि उनके अंदर की गर्म, कम घनी हवा को बाहर की ठंडी, सघन हवा द्वारा ऊपर धकेला जाता है. दोनों ही आर्किमिडीज़ के सिद्धांत के उदाहरण हैं जो विभिन्न तरल पदार्थों (पानी और हवा) में काम करते हैं.

उत्तर: "यूरेका" ग्रीक शब्द है जिसका अर्थ है "मैंने इसे पा लिया है!". उनकी खोज अविश्वसनीय रूप से महत्वपूर्ण थी क्योंकि यह केवल मुकुट के बारे में नहीं थी. उन्होंने भौतिकी का एक मौलिक नियम (आर्किमिडीज़ का सिद्धांत) खोजा था. उत्प्लावकता की यह नई समझ लोगों को बेहतर जहाज बनाने, प्राकृतिक दुनिया को समझने और अंततः उड़ने में भी सक्षम बनाएगी. यह विज्ञान के लिए एक सफल क्षण था.

उत्तर: मोंटगोल्फियर बंधु मनुष्यों के लिए उड़ने का एक तरीका खोजना चाहते थे. उन्होंने देखा कि आग से गर्म हवा ऊपर उठती है. उन्होंने गर्म हवा को फँसाने के लिए एक बड़ा, हल्का बैग (एक गुब्बारा) बनाकर समस्या का समाधान किया. गर्म हवा आसपास की ठंडी हवा की तुलना में कम घनी थी, इसलिए उत्प्लावकता के बल ने पूरे गुब्बारे को आकाश में ऊपर की ओर धकेल दिया.

उत्तर: यह कहानी सिखाती है कि वैज्ञानिक खोजें अक्सर रोजमर्रा की चीजों को देखने से होती हैं, जैसे स्नान करना या आग देखना. यह दिखाती है कि एक एकल विचार, जैसे उत्प्लावकता का सिद्धांत, अविश्वसनीय रूप से शक्तिशाली हो सकता है और अद्भुत आविष्कारों को जन्म दे सकता है जो दुनिया को बदलते हैं, प्राचीन जहाजों से लेकर आधुनिक उड़ान तक. यह जिज्ञासा और हमारे आसपास की दुनिया पर ध्यान देने के लिए प्रोत्साहित करती है.