प्राथमिक और माध्यमिक विद्यालय भौतिकी · Grades 1–9
5तैरना और डूबना
पानी भरे गड्ढे में एक कंकड़ डालो: वह तल में जाकर ओझल हो जाता है। एक पत्ता डालो: वह छोटी नाव की तरह ऊपर ही तैरता रहता है। नहाने का समय, बारिश के गड्ढे और तालाब — सब एक ही सवाल पूछते हैं: क्या तैरता है, क्या डूबता है, और क्या डालने से पहले हम इसका अंदाज़ा लगा सकते हैं?
5.1 तैरेगा या डूबेगा?
परिभाषा 5.1 (तैरना और डूबना)
कोई चीज़ तब तैरती है जब पानी उसे ऊपर सतह पर थामे रखता है; और तब डूबती है जब वह तल तक चली जाती है। कॉर्क तैरता है; कंकड़ डूबता है।
विधि 5.2 (तैरने की निष्पक्ष जाँच)
- एक बड़ा कटोरा (या सिंक) पानी से भरो;
- वस्तु को पानी पर धीरे से रखो — फेंको मत: छपाक से तैरने वाली चीज़ भी पल भर के लिए नीचे चली जा सकती है;
- हाथ पूरी तरह हटा लो, और तक गिनते हुए ठहरो;
- देखो: ऊपर बची चीज़ तैरने वाली है, तल में बैठी चीज़ डूबने वाली।
हर वस्तु की जाँच एक ही तरह करो, तभी तुलना निष्पक्ष होगी।
उदाहरण 5.3 (इसे करके देखो: छँटाई का खेल)
एक कॉर्क, एक सिक्का, प्लास्टिक का चम्मच, धातु का चम्मच, एक कंकड़, एक पेंसिल और एक सूखा पत्ता इकट्ठा करो, और विधि 5.2 से एक-एक की जाँच करो। तैरने वाले: कॉर्क, प्लास्टिक का चम्मच, पेंसिल, पत्ता। डूबने वाले: सिक्का, धातु का चम्मच, कंकड़। हर बार डालने से पहले अपना अंदाज़ा ज़ोर से बोलो — वैज्ञानिक इसी को पूर्वकथन कहते हैं, और ग़लत निकलने में आधा मज़ा है।
5.2 भारी होना पूरी कहानी नहीं है
बहुत-से लोग अंदाज़ा लगाते हैं कि “भारी चीज़ें डूबती हैं, हल्की चीज़ें तैरती हैं”। पानी के पास उनके लिए एक चौंकाने वाली बात है।
उदाहरण 5.4 (लट्ठा और सिक्का)
गिरे हुए पेड़ का तना इतना भारी है कि तुम उसे उठा ही नहीं सकते — फिर भी वह नदी में बहता हुआ तैरता है। छोटा-सा सिक्का बिस्कुट से भी हल्का है — फिर भी वह तुरंत डूब जाता है। तो भारी-हल्का पूरा नियम नहीं हो सकता: विशाल लट्ठा तैरता है और नन्हा सिक्का डूब जाता है।
उदाहरण 5.5 (असली बात पदार्थ की है)
छँटाई के खेल पर फिर नज़र डालो: प्लास्टिक का चम्मच तैरा और धातु का चम्मच डूब गया, जबकि दोनों का आकार एक-सा है और काम भी एक-सा। फ़र्क़ उस पदार्थ ने डाला जिससे वे बने हैं — लकड़ी, कॉर्क और ज़्यादातर प्लास्टिक तैरने वाले पदार्थ हैं; धातु, पत्थर और काँच डूबने वाले। कोई चीज़ आम तौर पर अपने पदार्थ जैसा ही बरताव करती है: लकड़ी तैरती है, चाहे वह टहनी हो या पूरा तना।
टिप्पणी 5.6 (थोड़ा-सा रहस्य)
लकड़ी तैरती और धातु डूबती क्यों है? यह सचमुच का सवाल है, और उसका पूरा उत्तर इस पाठ्यक्रम के ख़ज़ानों में से एक है — उसके लिए वे विचार चाहिए जो आगे के वर्षों में आते हैं। अभी हम अच्छे प्रेक्षण इकट्ठा कर रहे हैं; “क्यों” हमें तैयार पाएगा।
5.3 पानी वापस धकेलता है
उदाहरण 5.7 (इसे करके देखो: गेंद को नीचे दबाओ)
नहाते समय पानी पर तैरती गेंद को हथेली से धीरे-धीरे पानी के नीचे दबाओ। महसूस हुआ? पानी उसे वापस ऊपर धकेलता है, और जितना गहरा दबाओ उतना ज़ोर से — और अगर हाथ फिसल जाए तो गेंद पानी से उछल पड़ती है। पानी तैरने वालों को ऊपर बैठे रहने देता भर नहीं: वह उन्हें सचमुच थामे रहता है, जैसे तुम्हारे हाथ किसी नन्हे बच्चे को।
उदाहरण 5.8 (प्लास्टिसीन की नाव)
प्लास्टिसीन के एक लोंदे को गोल गेंद बनाकर पानी में डालो: वह डूब जाती है — प्लास्टिसीन डूबने वाला पदार्थ है। अब उसी लोंदे को ऊँची दीवारों वाली छोटी कटोरी का आकार दो और उसे धीरे से पानी पर रखो: वह तैरती है! वही पदार्थ, वही लोंदा — सिर्फ़ आकार बदला। चौड़ा और खोखला आकार पानी को ऊपर धकेलने के लिए ज़्यादा जगह देता है। बड़े जहाज़ों का रहस्य यही है: धातु डूबने वाला पदार्थ है, पर धातु का ढाँचा एक विशाल खोखली कटोरी के आकार का होता है।
5.4 अभ्यास
अभ्यास 5.1 ★
तैरने वालों और डूबने वालों में छाँटो: कॉर्क; चाबी; सूखी टहनी; काँच की गोली; प्लास्टिक की बत्तख; पत्थर।
हल
हल — अभ्यास 5.1.
तैरने वाले: कॉर्क, सूखी टहनी, प्लास्टिक की बत्तख। डूबने वाले: चाबी, काँच की गोली, पत्थर।
अभ्यास 5.2 ★
विधि 5.2 में वस्तु को पानी में फेंकने के बजाय धीरे से क्यों रखना चाहिए?
हल
हल — अभ्यास 5.2.
छपाक से तैरने वाली चीज़ भी पल भर के लिए पानी के नीचे चली जा सकती है, इसलिए फेंकी हुई वस्तु तुम्हें धोखा दे सकती है। धीरे से रखना और ठहरकर देखना जाँच को निष्पक्ष बनाता है।
अभ्यास 5.3 ★
जाँच से पहले नोरा अंदाज़ा लगाती है: “धातु का चम्मच तैरेगा, क्योंकि चम्मच तैरते हैं।” छँटाई के खेल में क्या हुआ था? नोरा को आकार के काम की जगह किस चीज़ पर ध्यान देना चाहिए: पदार्थ पर या नाम पर?
हल
हल — अभ्यास 5.3.
धातु का चम्मच डूब गया था और प्लास्टिक का तैरा था। नोरा को नाम या काम नहीं, बल्कि उस पदार्थ पर ध्यान देना चाहिए जिससे चीज़ बनी है।
अभ्यास 5.4 ★
एक ऐसी चीज़ बताओ जो भारी है और तैरती है, और एक ऐसी जो हल्की है और डूबती है। इससे “भारी चीज़ें डूबती हैं” वाले अंदाज़े के बारे में क्या पता चलता है?
हल
हल — अभ्यास 5.4.
भारी और तैरने वाली: पेड़ का तना (या जहाज़)। हल्की और डूबने वाली: सिक्का (या चाबी)। यानी “भारी चीज़ें डूबती हैं” बुरा नियम है — अकेला भार फ़ैसला नहीं करता।
अभ्यास 5.5 ★
टहनी तैरती है। क्या पेड़ का पूरा तना भी तैरेगा? अध्याय का कौन-सा उदाहरण उत्तर देने में मदद करता है?
हल
हल — अभ्यास 5.5.
हाँ — लकड़ी तैरने वाला पदार्थ है, और कोई चीज़ आम तौर पर अपने पदार्थ जैसा ही बरताव करती है, चाहे वह टहनी हो या तना। उदाहरण 5.4 वाला लट्ठा नदी में बहता हुआ तैरता है।
अभ्यास 5.6 ★
नहाते समय तैरती गेंद को पानी के नीचे दबाओ और फिर छोड़ दो। दबाते समय क्या महसूस होता है, और छोड़ने पर गेंद क्या करती है?
हल
हल — अभ्यास 5.6.
दबाते समय महसूस होता है कि पानी गेंद को वापस ऊपर धकेल रहा है, और जितना गहरा वह जाती है उतना ज़ोर से। छोड़ते ही गेंद उछलकर वापस ऊपर आ जाती है — पानी का धक्का जीत जाता है।
अभ्यास 5.7 ★
जहाज़ धातु के बने होते हैं, और धातु डूबने वाला पदार्थ है। जहाज़ को कौन-सा आकार बचाता है? अध्याय का कौन-सा प्रयोग यह दिखाता है?
हल
हल — अभ्यास 5.7.
खोखली कटोरी वाला आकार: ऊँची दीवारों वाला चौड़ा ढाँचा पानी को ऊपर धकेलने के लिए ज़्यादा जगह देता है। उदाहरण 5.8 की प्लास्टिसीन नाव यही दिखाती है — पदार्थ वही, पर कटोरी के आकार में वह तैरती है।
अभ्यास 5.8 ★
नहाते समय जाँचो: पानी से भरी, ढक्कन बंद बोतल तैरती है या डूबती है? और वही बोतल ख़ाली, ढक्कन लगी हुई? पहले अपने अंदाज़े बोलो, फिर करके देखो।
अभ्यास 5.9 ★★
लियो की प्लास्टिसीन वाली नाव अच्छी तरह तैरती है — जब तक वह उसे दबाकर फिर से गेंद नहीं बना देता, और तब वह डूब जाती है। लियो कहता है, “पानी उसे थामते-थामते थक गया।” उदाहरण 5.8 की मदद से इससे बेहतर स्पष्टीकरण दो।
हल
हल — अभ्यास 5.9.
पानी कभी थकता नहीं। गेंद के रूप में दबी हुई प्लास्टिसीन पानी को धकेलने के लिए बस एक छोटा गोल तल देती है; खोखली नाव के आकार में वही लोंदा चौड़ा फैल जाता है, और उस पूरे तल पर पानी का धक्का उसे थामने के लिए काफ़ी हो जाता है। बदला आकार है, पानी नहीं।