(यस ब्लगमा प्रकाशित लेखहरुका अतिरिक्त थप जानकारी लिन र भिडियोमार्फत् परीक्षण अवलोकन गर्न चाहनुहुने महानुभावहरुले हाम्रो भिडियो च्यानल Accurate Physics मा गई आवश्यक जानकारी लिन सक्नुहुनेछ)
For Watching Related Experiments, Discoveries And Inventions:
Click Here: Accurate Physics
लेख आरम्भ:-
विस्थापित तरल पदार्थ, अटाउने तरल पदार्थ, वस्तुले अनुभव गर्ने ऊध्र्वचाप, विस्थापित तरल पदार्थको आयतन, वस्तुको डुबेको भाग, वस्तुको डुबेको भागको आयतन, वस्तुको डुबेको भागमा अटाउने तरल पदार्थको आयतन, विस्थापित तरल पदार्थको मात्रा, विस्थापित तरल पदार्थको तौल, अटाउने तरल पदार्थको मात्रा, अटाउने तरल पदार्थको तौल, पोखिने तरल पदार्थको आयतन, पोखिने तरल पदार्थको तौल, तरल पदार्थको स्वभाव, तरल पदार्थ, ऊध्र्वचाप, तौल, विस्थापित, अटाउने, चढ्ने, चढ्ने तरल पदार्थ, अनुभव गर्ने ऊध्र्वचाप, सर्नु, विस्थापन, एक स्थानबाट अर्को स्थानमा सर्ने तरल पदार्थ, अर्को स्थानमा सर्नु ।
displaced fluid, liquid, contained fluid, to be
occupied, occupied fluid, experienced upthrust, volume of the displaced fluid,
immersed part of the body, submerged part of the body, volume of the fluid
contained in the immersed part of the body, amount of the fluid displaced,
weight of the fluid displaced, amount of the fluid occupied, weight of the
fluid occupied, volume of the overflowed fluid, weight of the overflowed fluid,
behavior of the liquid, fluid, buoyant force, buoyancy, weight, moving from one
place to another, increased fluid, fluid moved from one place to another,
upthrust, resultant vertical upward thrust.
२. लेख परिचय
कुनै वस्तु कुनै घनत्त्वको तरल पदार्थमा डुबाउँदा एकातिर वस्तुले कुनै परिमाणको तरल पदार्थलाई पहिलेको स्थानबाट अर्को स्थान सार्दछ भने अर्कातिर उक्त वस्तुले तरल पदार्थबाट कुनै परिमाणको ऊध्र्वचाप अनुभव गर्दछ । यतिबेला वस्तुले विस्थापन गरेको तरल पदार्थको मात्रा (विस्थापित तरल पदार्थ), वस्तुका कारण बाहिर पोखिन पुगेको तरल पदार्थ (पोखिने तरल पदार्थ) र वस्तुको डुबेको भागको आयतनमा अटाउने तरल पदार्थ (अटाउने तरल पदार्थ)को मात्रा फरकफरक रुपमा प्राप्त गर्न सकिन्छ । पोखिने तरल पदार्थ भने भाँडो पुर्णतः भरिएको अवस्थामा मात्र देखा पर्दछ । त्यस्तै भाँडो केही भरिन बाँकी छँदा वस्तु डुबाइएको छ भने पनि तरल पदार्थ पोखिने गर्दछ तर यो तुलनात्मक रुपले केही कम हुन्छ । यस लेखमा भाँडो पूर्णतः भरिएको अविस्थामा पोखिन जाने तरल पदार्थलाई पोखिने तरल पदार्थ भनिएको छ । विस्थापित तरल पदार्थ र अटाउने तरल पदार्थका बीचमा विभिन्न अवस्थाअनुसार फरकफरक सम्बन्ध रहन पुग्छ । तर एकको उतारचढावमा अर्कोको सम्बन्धित परिवर्तन हुन वा नहुन सक्छ ।
आर्किमिडिजको खोजको विषय, चासो, समाधान र पहिल्याइलाई अवलोकन गरी तिनको वास्तविक र द्वैधतारहित एउटै अर्थ खोज्दा २ को पहिलो अनुच्छेदमा उल्लेख गरिए वमोजिमका विस्थापित तरल पदार्थ र अटाउने तरल पदार्थसँग उनका कार्यहरुको कुनै सम्बन्ध नभएको स्पष्ट हुन्छ । उनको खोजको चासो र पहिल्याइको वास्तविक विषय उक्त अनुच्छेदको पोखिने तरल पदार्थसँगमात्र भएको देखिन्छ । तर भौतिक शास्त्रीहरुका बीचमा भने सदियौँदेखि यस विषयमा अन्योलता र अस्पष्टता रहेको देखिएको छ । यसले गर्दा भौतिक शास्त्री तथा विद्यार्थीहरु अस्पष्टता र अन्योलताको शिकार बनेको देखिन्छ । यस खालका समस्याहरुले मानव जातिको ज्ञान र विज्ञानको दिशालाई गलत रुपमा मार्ग निर्देशन गर्ने भएकाले एकार्थी स्पष्टताका लागि यो लेख तयार पारिएको हो । यस लेखमा विस्थापित तरल पदार्थ, अटाउने तरल पदार्थ र पोखिने तरल पदार्थका बीचको अन्तर के हो भन्नेबारे संक्षिप्त रुपमा जानकारी गराइएको छ ।
यस लेखमा वस्तुको डुबेको भागको आयतन, उक्त भागमा अटाउने तरल पदार्थको मात्रा, विस्थापित तरल पदार्थको आयतन, विस्थापित तरल पदार्थको मात्रा, पोखिने तरल पदार्थको आयतन र पोखिने तरल पदार्थको मात्राबीचको सम्बन्ध तथा अन्तरबारे छोटो चर्चा गरिएको छ । त्यसै गरी ऊध्र्वचाप र वस्तुको घटेको तौलबारे पनि जानकारी दिइएको छ । यस लेख तयार पार्दा भौतिक शास्त्रीय परिमाणहरुको तुलना गर्न प्रयुक्त स्वयंसिद्ध र सर्वस्वीकार्य तथ्यहरु, तर्कहरु तथा प्रायोगिक आधार र वैचारिक परीक्षणहको सहारा लिइएको छ ।
यस लेखमा दिइएका कुराहरु कुनै व्यक्ति विशेषको, समूह विशेषको वा कुनै विश्व प्रसिद्ध संस्था विशेषको धारणाका अर्थमा लिनु त्रुटिपूर्ण हुनेछ बरु प्रकृतिमा देखिने वास्तविकता जेहो त्यही कुरालाई यहाँ प्रस्तुत गरिएको छ । जोजसले जहिलेसुकै र जहाँसुकै जाँच गरे पनि प्राप्त हुने प्रकृतिका अकाट्य परिणामहरुबारे जानकारी यहाँ दिइएको छ । भौतिक विज्ञानमा केकति व्यक्ति वा संस्थाहरुले बोले भन्ने कुराले मात्र केही अर्थ राख्दैन । प्रकृतिको स्वभाव एकातिर छ र खोज वा विचारविश्लेषण अर्कातिर छ भने त्यस्ता बेमेल मत तथा विचारहरुको वास्तविक भौतिक विज्ञानमा एकजातै अर्थ हुँदैन भन्ने कुरा युगौँदेखि मानवपुस्ता र वैज्ञानिकहरुले स्वीकार गर्दै आएको कुरा हो । यही मान्यताका साथ यो लेख तयार पारिएको छ । यसका अतिरिक्त लेखकीय अनुभव र विश्लेषण तथा पुस्तकालय, इन्टरनेट, प्रयोगशाला र पहिले प्रकाशित पुस्तक एवम् लेखरचनाहरुको समेत उपयोग गरी यस लेख तयार पारिएको हो । लक्षित विषयलाई स्पष्ट गर्नका लागि यस लेखमा चाबी शब्दहरु, लेख परिचय, पोखिने तरल पदार्थको परिचय, विस्थापित तरल पदार्थको परिचय, अटाउने तरल पदार्थको परिचय, भिन्नता, आलोचना र विश्लेषण, निष्कर्ष तथा सन्दर्भ सामग्रीसूची जस्ता उपशीर्षकहरुको आयोजन गरिएको छ ।
भौतिक शास्त्रका जगत्मा पनि कतिपय अन्योलता र द्वैधताहरु हुने गर्दछन् । समयसँगै एकपछि अर्को हुँदै ती समस्याहरु स्पष्ट हुँदै पनि जान्छन् । कतिपय भौतिक शास्त्रीहरुमा विस्थापित तरल पदार्थ के हो र वस्तुको डुबेको भागमा अटाउने तरल पदार्थ के हो ? भन्ने विषयमा पनि केही अन्योलताहरु रहेको देखिएको छ (१–५, १५) । यस विषयमा भौतिक शास्त्रीहरुका व्यक्तिगत रुपमा फरकफरक बुझाइ र धारणा आउनु आफैमा एक सुन्दर प्रयास वा जमर्को भए पनि वास्तविकता र वस्तुगतका अर्थमा त्यो कुनै विज्ञानसम्मत उपलब्धी हुन सक्दैन । यही समस्याको निराकरणका लागि यस लेख तयार पारिएको हो ।
कतिपय भौतिक शास्त्रीहरुलाई कुनै भाँडोमा अटाउने तरल पदार्थको मात्रा र उक्त भाँडोले एक स्थानबाट अर्को स्थानमा सार्ने तरल पदार्थको मात्रा भनेको एउटै हो भन्ने लाग्ने गरेको पाइएको छ (१५) । भाँडो भरि भएका बेला कुनै वस्तु डुबाउँदा बाहिर पोखिन जाने तरल पदार्थ र वस्तुले विस्थापन गर्ने सम्पूर्ण तरल तरल पदार्थ एउटै हो भन्ने लागेको पनि देखिएको छ । भाँडो नभरिएको अवस्थाका लागि कतिपयलाई तरल पदार्थको पूर्वसतहभन्दा तलसम्म डुब्न जाने वस्तुका सन्दर्भमा पूर्वसतहभन्दा माथि चढ्न पुगेको तरल पदार्थ नै विस्थापित तरल पदार्थको सम्पूर्ण मात्रा हो भन्ने लागेको पनि पाइएको थियो । यस लेखमा यस अवस्थाका सन्दर्भमा (अन्य अवस्थामा सन्दर्भमा होइन) चढ्न पुगेको तरल पदार्थलाई सजिलोका लागि ‘चढ्ने तरल पदार्थ’ भनिएको छ । यस लेखकलाई विभिन्न प्रवचनका क्रममा यी बुझाइहरुबारे थाह लागेको थियो ।
विज्ञानमा पनि व्यक्तिहरुको नित्तान्त निजी विचार हुन सक्छन् । तर उनीहरुले जिम्मेवार पद वा तहमा बसेर कसैलाई सिकाउँदा वा व्याख्या गर्दा नै सोही त्रुटिपूर्ण जानकारी दिए भने भावी पुस्ता पनि गलत रुपमा मार्ग निर्देशित हुने खतरा बढेर जान्छ । यस्ता समस्याहरुलाई समय मिलेसम्म हामीले बेलैमा ध्यान दिनु जरुरी हुन्छ र कर्तव्य पनि हो । यस लेखले यस खालका अन्योलताहरुलाई चिर्न केही मात्रामा सहयोगी भूमिका निर्वाह गरेको छ । यसबाट तरल पदार्थको विस्थापनसँग सम्बन्धित स्वभाव बुझ्न र विश्लेषण गर्न सहज हुनेछ भने तरल पदार्थको मापन, वर्णन र यससँग सम्बन्धित पक्षहरुबीच हुने सम्बन्ध वा अन्तरको तुलना गर्न पनि यस लेखले थप सहयोग पुर्याउनेछ ।
भौतिक विज्ञानमा पनि मानसिकताले भूमिका निर्वाह गर्न सक्ने सम्भावना हुन्छ । यसको प्रभाव जिम्मेवार तहमा नै रहन गयो भने यसको असर सिंगो मानव जातिमा पर्न जान्छ । प्रयोगशालामा परीक्षण गर्दा यस्तो परिणाम प्राप्त भयो, प्राप्त हुन्छ र प्राप्त हुनेछ भन्ने बलियो आधार तथा प्रमाण जुटाउनुपर्नेमा र सैद्धान्तिक रुपमा पनि प्रमाणित गर्न सकिने प्रमाणहरुमा जोड दिनुपर्नेमा ठूला जर्नलमा प्रकाशन गरिएका कारणले प्रमाणित हुने वा नहुने अथवा कुनै ठूलो मानिसले हो वा होइन भनिदिँदैमा प्रमाणित हुने वा अप्रमाणित हुने भन्ने मानसिकता राख्नु भौतिक विज्ञानका सवालमा त्रुटिपूर्ण छ । यो एक परनिर्भरता र हीन भावनाको नमुना पनि हो । वास्तविक नतिजाका लागि यी र यस्ता मानसिकताहरुमा विश्वभरि नै सुधार हुनु आवश्यक देखिएको छ । यससम्बन्धमा पनि यस लेखमा केही स्पष्ट गरिनेछ ।
३. सम्बन्धित पूर्वकार्यको संक्षिप्त समीक्षा
ऊध्र्वचाप र विस्थापित तरल पदार्थलाई आधार मानेर निर्मित सिद्धान्तका रुपमा ‘आर्किमिडिजको सिद्धान्त’ भनी सम्बोधन गरिने सिद्धान्तलाई लिइन्छ । आर्किमिडिजपूर्व पनि केही वैज्ञानिकहरुले विस्थापित तरल पदार्थका बारेमा केही आशय व्यक्त गरेको देखिन्छ । तर ती वैज्ञानिकहरुले व्यक्त गरेका भावलाई हेर्दा वस्तुद्वारा विस्थापित तरल पदार्थलाई ऊध्र्वचापसँग सम्बन्धित गर्न सोचेको वा खोजेको देखिँदैन । उनीहरुको खोजीको लक्ष्य वा विषय नै त्यतातर्फ भएको देखिँदैन ।
आर्किमिडिजको कार्यलाई हेरी धेरै समयपछि मरिनस गेटाल्डसले एउटा पुस्तक प्रकाशन गरेका थिए । यसपछि ‘आर्किमिडिजको सिद्धान्त’ भनी सम्बोधन गर्दै एक सिद्धान्त पठनपाठनमा आएको देखिन्छ । यसपछि विभिन्न कालखन्डहरुमा विभिन्न तवरले व्याख्या हुँदै उक्त सिद्धान्त अघि बढेको देखिन्छ । यस क्रममा विस्थापित तरल पदार्थलाई फरकफरक अर्थमा अर्थाउने र सोहीबमोजिम परीक्षणसमेत गर्ने गरेको देखिन्छ । तर उक्त परिभाषा वा सिद्धान्तले आर्किमिडिजको कार्य र आशयलाई वास्तविक रुपमा प्रस्तुत गर्न सकेको थियो वा थिएन भन्ने कुराको खोज र पुनर्विचार भएको देखिँदैन । यसले गर्दा भ्रम सिर्जना भएको देखिन्छ ।
विभिन्न पुस्तक तथा जर्नलहरुमा प्रकाशित लेखहरुमा प्रचलित आर्किमिडिजको सिद्धान्तलाई ऊध्र्वचापसँग तरल पदार्थको तौल बराबर हुने सिद्धान्त भनी उल्लेख भएको पाइन्छ । यसले विस्थापित तरल पदार्थको खोजीको प्रारम्भ गरेको देखाउँछ । तर यस सिद्धान्तमा भनिएको विस्थापित तरल पदार्थलाई यही नै हो भनी एउटै अर्थमा यकिन नगरिएको देखिन्छ । कतै डुबेको भागमा अटाउने तरल पदार्थलाई विस्थापित तरल पदार्थ हो भनी उल्लेख भएको पाइन्छ भने कतै पोखिएको तरल पदार्थलाई विस्थापित तरल पदार्थ हो भनी वर्णन र मापन गरिएको पनि पाइन्छ । कुनै प्रयोगशालाहरुमा सिलिन्डरमा बढ्न जाने सतहमा पूरै तरल पदार्थको मात्रा हुन्छ भनी परीक्षण गरेको पनि पाइएको छ । जबकि त्यतिबेला सरेको भनिने भन्दा कम मात्राको विस्थापित तरल पदार्थ विस्थापन हुन पुगेको हुन्छ । यसले विस्थापित तरल पदार्थका सन्दर्भमा भौतिक शास्त्रीहरुको एक मत नभएको देखाउँछ नै, साथै आर्किमिडिजको सिद्धान्त यही हो भन्न सकेको पनि देखिँदैन । बहुअर्थ, बहुबुझाइ, बहुप्रयोगहरुले गर्दा यस खालको समस्या देखिएको हो । यो लेखको लेखकले यस्ता अन्योलता, द्वैधता र बहुल अर्थहरुका बीच आर्किमिडिजको वास्तविक सिद्धान्तको स्वरुप यकिन गर्ने र विस्थापित तरल पदार्थको वास्तविकता जानकारी गराउने उद्देश्यले यो लेख तयार पारेको छ ।
यस लेखको लेखकले प्रकाशन गरेका पुस्तक तथा सम्बन्धित परीक्षणपूर्व देखिएका अन्योलपूर्ण जानकारीहरु माथि उल्लेख गरिएको छ । यी अन्योलताहरु नै विस्थापित तरल पदार्थसँग सम्बन्धित पूर्वकार्यहरु हुन् । यिनीहरुको चिरफार गरेर वास्तविकता पहिल्याउने गरी विश्लेषण गरिएका लेखरचनाहरु अझसम्म प्रकाशित भएको देखिँदैन । यही परिप्रेक्ष्यमा यस लेख तयार पारिएको छ । यो लेखकले यस लेखपूर्व प्रकाशित गरेका पुस्तक र रचना तथा परीक्षण र प्रवचनहरुमा विस्थापित हुने तरल पदार्थ, पोखिने तरल पदार्थ र अटाउने तरल पदार्थबारे स्पष्ट गराएको छ । ती कुराहरु केके हुन् भन्नेबारे यस लेखमा थप विश्लेषात्मक जानकारीका साथ प्रकाशन गरिएको छ ।
४. पोखिने तरल पदार्थ
पोखिने तरल पदार्थ भन्नाले कुनै भाँडो कुनै घनत्त्वको तरल पदार्थले भरिएका बेला कुनै वस्तु डुबाउँदा बाहिर पोखिन जाने तरल पदार्थलाई बुझ्नु पर्दछ । यो तरल पदार्थको सन्दर्भ पूर्णतः डुब्ने वा आंशिक रुपमा डुब्ने दुवै वस्तुका सन्दर्भमा लागु हुन्छ । कुनै वस्तुले जुन परिमाणको ऊध्र्वचाप अनुभव गर्दछ सोही बराबरको तरल पदार्थ बाहिर पनि पोख्दछ । यही अर्थ नै आर्किमिडिजको पहिल्याइ थियो । त्यसैले फरक आकारका वस्तुको आयतन निकाल्न यो विधिको प्रयोग हुन्छ । आर्किमिडिजले पनि यही विधि प्रयोग गरेर मुकुटको आयतन पत्ता लगाई सुनको शुद्धता पत्ता लगाएका थिए भन्ने उल्लेख भएको पाइन्छ ।
आर्किमिडिजलाई त्यतिबेला प्रयोग हुने डुँगाहरुमा नडुब्ने गरी चलाउनका लागि कति सामान राख्न सकिन्छ भन्ने कुराले पनि सताएको भनिएको पाइन्छ । यसका लागि पनि माथि ४ को पहिलो अनुच्छेदमा उल्लेख भए वमोजिमको तरल पदार्थका आधारमा नै समाधान निकाल्ने कार्य उनीबाट भएको थियो । यसरी उनले पत्ता लगाएको वास्तविक खोज भनेको तरल पदार्थले भाँडो भरिएका बेला कुनै वस्तु डुबाउँदा पोखिन जाने तरल पदार्थ र वस्तुले अनुभव गर्ने ऊध्र्वचापको मात्रा बराबर हुन्छ भन्ने नै थियो भन्ने कुरा स्पष्ट हुन्छ । यसबाहेक पूर्णतः डुब्ने वस्तुका सन्दर्भमा वस्तुको सबै भाग तरल पदार्थको पूर्वसतहभन्दा तल पुग्ने अवस्थामा पूर्व सतहभन्दा माथि चढेको तरल पदार्थको मात्रा पनि पोखिने तरल पदार्थबराबरको नै हुन्छ । यस तरल पदार्थलाई पनि पोखिने तरल पदार्थ जसरी नै ऊध्र्वचापसँग बराबरी हुने तरल पदार्थका रुपमा लिन सकिन्छ ।
माथि ४ को अनुच्छेद २ मा वर्णन गरिएवमोजिमको मान्यताका आधारमा आर्किमिडिजको सिद्धान्तलाई गणितीय प्रमाणसमेत दिइएको देखिन्छ । जसअनुसार ऊध्र्वचापलाई वस्तुको डुबेको भागमा अटाउने तरल पदार्थको आयतन, उक्त तरल पदार्थको घनत्त्व र गुरुत्त्वप्रवेगको गुणनफल भनी व्याख्या समेत गरिएको पाइन्छ । यस ऊध्र्वचापसँग बराबर हुने तरल पदार्थको मात्रालाई विस्थापित तरल पदार्थको आयतन, उक्त तरल पदार्थका घनत्त्व र गुरुत्त्वप्रवेगको गुणनफल भनी चिनाउँदै आएको पाइन्छ । यसले आर्किमिडिजको कार्य भनेको वस्तुको डुबेको भागमा अटाउने तरल पदार्थ अर्थात् ऊध्र्वचाप जति नै परिमाणको तरल पदार्थ वस्तुले विस्थापन गर्दछ भन्ने थियो तर आर्किमिडिजले त्यो तरल पदार्थ भरिएको अवस्थामा रहेको भाँडोमा कुनै वस्तु डुबाएर नै पत्ता लगाएको देखिन्छ । कतै यसलाई पुर्वसतहभन्दा माथि चढेको तरल पदार्थ (चढेको तरल पदार्थ) का रुपमा पनि चिनाइएको पाइन्छ ।
‘आर्किमिडिजको सिद्धान्त’ भनी सम्बोधन गरिँदै आएको सिद्धान्तले दिने अर्थ र आर्किमिडिजको कार्यले माग गर्ने वास्तविक सिद्धान्त फरकफरक छन् । आर्किमिडिजको पहिल्याई भनेको कुनै भाँडो तरल पदार्थले भरिएको बेलामा उक्त तरल पदार्थमा कुनै वस्तु डुबाएका खन्डमा भरिएर बाहिर पोखिन जाने (वा चढ्ने) तरल पदार्थको तौल उक्त वस्तुले अनुभव गर्ने ऊध्र्वचाप वा ऊध्र्वबलसँग बराबर हुन्छ भन्ने थियो । उनको खोजीको चासो वा विषय योभन्दा फरक रहेको छैन । यसबारे विस्तृत रुपमा यस लेखकले केही वर्षपहिले प्रकाशन गरेको पुस्तक ‘सामथ्र्यको सिद्धान्त’ र अन्य पुस्तक तथा लेखहरुमा चर्चा गरिसकेको छ ।
वास्तविक विज्ञानमा कुनै पनि परिभाषा र शब्दको अर्थ द्वैध वा बहुअर्थी हुन सक्दैन अर्थात् एउटै अर्थको खोजी र किटान हुन्छ । कुनै परिभाषा वा शब्दको अर्थ बहुअर्थी वा व्यक्तिगत मानसिकतामा भर पर्न थाल्यो भने त्यो विज्ञानइतरको विषय हुन जान्छ । भौतिक शास्त्रीहरुले जहिले पनि यस कुराको हेकाना राख्नुपर्दछ । जिम्मेवार पद तथा तहमा बस्नेहरुले अझ यस कुरामा ध्यान दिनुपर्दछ ताकि आफूले दिएका सुझाव र शिक्षा वस्तुपरक होऊन् व्यक्तिपरक होइन । विज्ञानका काम गर्दा भावना स्वच्छ र परिणाम इमान्दार हुनु आवश्यक हुन्छ । नत्र त्यो राजनीति गरेको हुन्छ । विस्थापन हुनु भनेको एक स्थानबाट अर्को स्थानमा सर्नु नै हो भन्ने कुरा भौतिक शास्त्रका अन्य नियम तथा सिद्धान्तका सन्दर्भमा पनि लागु हुने र आर्किमिडिजको सिद्धान्तका सन्दर्भमा पनि त्यही नै कुरा लागु हुने भएकाले यसलाई जताजता जेजे भन्दा आफूअनकूल हुन्छ त्यतात्यता अर्थाउनु उचित हुन सक्दैन । यसले कुनै पनि मानवपुस्तालाई लाभ हुँदैन ।
५. विस्थापित तरल पदार्थ
भौतिक शास्त्रमा विस्थापन भन्नाले एक स्थानबाट अर्को स्थानमा सर्नु भन्ने बुझिन्छ । यो सीधा रेखामा भएको घटनाका सन्दर्भमा सबैभन्दा छोटो दुरीजस्तै पनि हो । तर दुरी सदिश परिमाण होइन भने विस्थापन सदिश परिमाण हो । सदिश परिमाण विस्थापन र अदिश परिमाण समयको मेल भएर सदिश परिमाण गतिको निर्माण हुन्छ । तर तरल पदार्थको विस्थापन सीधा रेखामा नभएर सबै दिशातिर हुन सक्छ । त्यस्तै कुनै पिण्डको वेगलाई पनि विस्थापन वा सराइ भनिन्छ । त्यसैले एक स्थानबाट वा एक स्पेशबाट अर्को स्थानमा सर्नुलाई विस्थापन भनिन्छ र एक स्थानबाट अर्को स्थानमा सर्न पुगेको तरल पदार्थको मात्रालाई विस्थापित तरल पदार्थको मात्रा भनिन्छ ।
यस लेखमा मूलतः नखाँदिने तरल पदार्थको स्वभावलाई मध्यनजर गरी विस्थापित तरल पदार्थबारे स्पष्ट पार्ने उद्देश्य राखिएको छ । कुनै वस्तु तरल पदार्थमा डुबाउँदा उक्त वस्तुले एकातिर कुनै परिमाणको ऊध्र्वचाप अनुभव गर्दछ भने अर्कातिर कुनै परिमाणको तरल पदार्थलाई एक स्थानबाट अर्को स्थानमा सार्दछ । यतिबेला उक्त वस्तुले एक स्थानबाट अर्को स्थानमा सारेको सम्पूर्ण तरल पदार्थको मात्रा नै विस्थापित तरल पदार्थको मात्रा हो ।
एउटै तौलको वस्तुले पनि फरकफरक आयतनको तरल पदार्थ विस्थापन गर्दछ । बढी घनत्त्व भएको तरल पदार्थमा रहँदा कम आयतनको तरल पदार्थ विस्थापन गर्ने उही वस्तुले कम घनत्त्व भएको तरल पदार्थमा रहँदा बढी आयतनको तरल पदार्थ विस्थापन गर्न जाने सम्भावना प्रबल हुन्छ । सामान्यतः वस्तुले कुन आयतनको तरल पदार्थ विस्थापन गरेको छ भन्ने जानकारी लिनका लागि आयतनका आधारमा पोखिने वा चढ्ने तरल पदार्थको मापन गर्ने गरिन्छ । विस्थापित तरल पदार्थको मात्रालाई तौलका आधारमा मापन गरिन्छ । एक ठाउँबाट अर्को स्थानमा सरेको तरल पदार्थको तौल कति हुन गयो ? भन्ने जानकारीका लागि तौलको आधार लिने गरिन्छ । आयतनका आधारमा मापन गरे पनि वा तौलका आधारमा मापन गरे पनि विस्थापित तरल पदार्थ भनेको एक स्थानबाट अर्को स्थानमा सर्न पुगेको तरल पदार्थको मात्रा र त्यसको आयतन नै हो ।
६. अटाउने तरल पदार्थ (वस्तुको डुबेको भागमा)
कुनै वस्तु तरल पदार्थमा डुबाउँदा उक्त वस्तु क्रमशः तलतिर जान्छ । पूर्णतः डुब्ने वस्तु भए पूर्णतः डुब्छ र पिँधसम्म पुग्दछ । पूर्णतः नडुब्ने वस्तु भए केही समयपछि अडिन्छ । यतिबेला पूर्णतः डुब्ने र आंशिक रुपमा डुब्ने दुवै वस्तुले ऊध्र्वचाप अनुभव गर्दछन् । यिनीहरुले अनुभव गरेको ऊध्र्वचापको मात्रा यिनीहरुको डुबेको भागको आयतनको मात्रामा भर पर्दछ । किनकि ऊध्र्वचाप वा ऊध्र्वबल भनेको वस्तुको डुबेको भागमा अटाउने पिण्ड (यहाँ तरल पदार्थ) माथितिर आउन खोज्दा देखिन जाने बलको मात्रा हो । ऊध्र्वबल बिना पिन्डको हुँदैन र त्यो पिन्ड कुन हो भन्ने प्रश्नको उत्तर दिनुपर्ने हुन्छ । साथै यस्तोयस्तो अवस्थाको योयो दिशातिर उन्मुख भएको यो खाले आयाम रहेको यो क्रिया वा परिमाण ऊध्र्वबल हो भनेर पनि किटान गर्नुपर्ने हुन्छ ।
वस्तुको डुबेको भागको आयतन बढी भएमा उक्त वस्तुको घटेको तौलको मात्रा अथवा उध्र्वचाप पनि बढी हुन्छ भने घटी भएमा घटी नै हुन्छ । त्यसै गरी वस्तुको डुबेको भागको आयतन बढी छ भने उक्त भागमा अटाउने तरल पदार्थको मात्रा पनि बढी नै हुन्छ र कम हुँदा कम हुन्छ । वस्तुको डुबेको भागमा अटाउने तरल पदार्थ भनेको डुबेको भाग वा सोही परिमाणको आयतन भएको कुनै भाँडोको भित्री भागमा अटाउन सक्ने तरल पदार्थको जम्मा मात्रा हो । यो मात्रा वस्तुद्वारा सर्न पुग्ने वा स्थान परिवर्तन हुने वा विस्थापन हुने तरल पदार्थभन्दा फरक हुन जान्छ ।
वस्तुको डुबेको भागमा अटाउने तरल पदार्थको मात्रा भन्नाले उक्त भागमा अटाउने तरल पदार्थको तौल भनेर भन्न सकिन्छ । तर वस्तुको डुबेको भागको आयतन भनेको त्यस्तो होइन । कुनै वस्तु कुनै घनत्त्वको तरल पदार्थमा डबाउँदा उक्त वस्तुको डुबेको भागको आयतन जति हुन्छ उक्त आयतनमा अटाउने तरल पदार्थको आयतन पनि उत्ति नै हुन्छ । यसको अर्थ वस्तुको डुबेको भागको आयतनसँग उक्त आयतनमा अटाउने तरल पदार्थको आयतन बराबर हुन्छ भन्ने भन्दा पनि दुई तरिकाले भनिएको वा बुझिएको एउटै आयतन हो । यो कुनै पत्ता लगाइ वा पाहिल्याइ होइन, स्वयंसिद्ध तथ्य हो ।
उदाहरणका लागि कुनै बाकसको भित्री भागको आयतन र उक्त बाकसको भित्री भागमा अटाउने कुनै पदार्थको आयतन बराबर हुन्छ भन्ने कुरा स्वयंसिद्ध तथ्य हो । आयतनबाहेक क्षेत्रफल वा लम्बाईका उदाहरणहरुबाट पनि यसबारे स्पष्ट हुन सकिन्छ । जस्तो, समुद्रको सतहबाट कुनै हिमालको उचाइ ८,००० मिटर छ भने यही उचाइ भएको अर्को हिमालको उचाइ पनि ८,००० मिटर नै हुन्छ । यसको अर्थ के हो भने बराबर उचाइ भएका हिमालहरुको उचाइ बराबर हुन्छ । त्यसै गरी बराबर आयतन हुने वस्तुहरुको आयतन बराबर हुन्छ र क्षेत्रफलका सवालमा पनि यही परिणाम देखिन्छ ।
कुनै वस्तुको आयतनसँग र उही आयतन भएको अर्को पदार्थ वा वस्तुको आयतन बराबर हुन्छ । यो कुनै व्यक्तिविशेषको पत्ता लगाइ वा पहिल्याइ होइन । कुनै वस्तुको डुबेको भागको आयतन र उही आयतनको तरल पदार्थको आयतन भन्नु पनि एउटै कुरा हो । कुनै वस्तुको डुबेको भागको आयतन भन्नु र उक्त आयतनमा अटाउने तरल पदार्थ वा अन्य पदार्थको आयतन भन्नु एउटै कुरा हो । उक्त आयतनमा अटाउने बालुवा, माटो, फलाम आदि विभिन्न पदार्थहरुको आयतन पनि उही नै हुन्छ । बरु उक्त आयतनमा अटाएकाले उक्त तरल पदार्थको आयतन पनि उत्ति नै भयो भन्न सकिन्छ । त्यसैले वस्तुको डुबेको भागमा अटाउने तरल पदार्थको आयतन भन्नु नै वस्तुको डुबेको भागको आयतन हो । जस्तो, उही आयतनसँग उही आयतन बराबर हुन्छ भन्नु र उत्ति आयतन बराबर हुन्छ भन्नुमा पनि धेरै नै अन्तर छ ।
वस्तुको डुबेको भागमा अटाउने तरल पदार्थ विस्थापित हुन गएको तरल पदार्थ होइन । वस्तुको डुबेको भागको आयतनमा राखियो भने कति तरल पदार्थ अटाउला ? भन्ने प्रश्नको उत्तरमा आउने तरल पदार्थको मात्रा नै वस्तुको डुबेको भागको अटाउने तरल पदार्थको मात्रा हो भने उक्त वस्तुले कति तरल पदार्थलाई ठाउँ छोडाउला वा एक स्थानबाट अर्को स्थानमा सार्ला ? भन्ने प्रश्नको उत्तरमा आउने तरल पदार्थको मात्रा विस्थापित तरल पदार्थ हो । यो विस्थापन हुने तरल पदार्थभन्दा नित्तान्त भिन्न कुरा हो ।
७. भिन्नता
विस्थापित तरल पदार्थको मात्रा र वस्तुको डुबेको भागमा अटाउने तरल पदार्थबीच केकस्तो अन्तर छ भन्नेबारे स्पष्ट हुनु आवश्यक हुन्छ । विस्थापित तरल पदार्थको मात्रा बढ्दा वा घट्दा वस्तुको डुबेको भागमा अटाउने तरल पदार्थको मात्रा घट्छ वा बढ्छ भन्ने कुराले यिनीहरुको सम्बन्ध र अन्तरबारे स्पष्ट गर्दछ । तर यी दुईबीच त्यस्तो नियमबद्ध सम्बन्ध रहन सक्दैन । त्यसै गरी विस्थापित तरल पदार्थ र पोखिने वा चढ्ने तरल पदार्थमा पनि यस प्रकारले सम्बन्ध स्थापना गर्न सकिँदैन ।
वस्तु पूर्णतः नडुबेको अवस्थामा कुनै घनत्त्वको तरल पदार्थमा रहँदा वस्तुको डुबेको भागको आयतन मानौँ, आ१ छ भने उक्त आयतनमा अटाउने सबै पदार्थको आयतन अथवा उक्त आयतन बराबरको तरल पदार्थको आयतन पनि आ१ नै हुन्छ । यतिबेला आ१ बराबरको आयतन पोखिने वा चढ्ने तरल पदार्थको पनि हुन्छ तर पोखिने तरल पदार्थ सबै अवस्थामा नहुन सक्छ । वस्तुको डुबेको भागको आयतन र वस्तुको डुबेको भागमा अटाउने तरल पदार्थको आयतन फरकफरक आयतन नै होइनन् । यो कुनै बाकसको आयतन उक्त बाकसको आयतनबराबरको वस्तुको आयतन वा उही आयतनसँग बराबर हुन्छ भनेजस्तै हो । अब उक्त आयतनमा अटाउने तरल पदार्थको तौल तौ१ मानौँ । यतिबेला तरल पदार्थ राखिएको भाँडो पूर्णतः भरि भए पनि अथवा नभरिएको भए पनि उक्त वस्तुका लागि आ१ र तौ१ मा कुनै अन्तर आउँदैन ।
मानौँ उक्त वस्तुका लागि विस्थापित तरल पदार्थ मापन गरौँ । तब तौ१ भन्दा भिन्नभिन्न परिमाणका विस्थापित तरल पदार्थहरु प्राप्त गर्न सकिनेछ । यस कुराको मापन गर्दा पहिलै बराबर हुन्छ भनेर नमानौँ । बराबर हुने भनेकाले बराबर हुन्छन् भन्ने सोचाइ पनि नराखौँ किनकि पहिल्यै यो हुन्छ भनी मानेर गरिने परीक्षण र नतिजासँग यो लेखले सरोकार राख्दैन । त्यसरी गरिने परीक्षण विज्ञानसम्मत हुँदैन । तर्क वा मापन विधि पनि विज्ञानसम्मत हुँदैन । अब वस्तु र तरल पदार्थको घनत्त्व समान राखेर विभिन्न चरणमा सामान्य परीक्षणहरु गरौँ ।
पहिलो चरण
१. कुनै पारदर्शी बेलनाकार भाँडो लिऔँ जुन भाँडो तरल पदार्थले पूर्णतः भरिएको अवस्था छ ।
२. मानौँ वस्तु पूर्णतः डुब्दैन ।
२. हावामा छँदा उक्त वस्तुको तौल मानौँ १०० ग्राम छ ।
३. वस्तुलाई विस्तारै डुबाऔँ र यसको डुबेको भागको आयतन निकालौँ । मानौँ उक्त आयतन आ१ छ ।
४. वस्तु डुब्दा पहिलेका स्थानमा रहेको तरल पदार्थ केही उचाइतर्फ सर्न थाल्नेछ ।
५. उचाइतर्फ सरेको सम्पूर्ण तरल पदार्थ बाहिर पोखिन पाउने छैन र त्यसको केही भागमात्र बाहिर पोखिनेछ ।
६. विस्थापित तरल पदार्थमध्येको १०० ग्राम तरल पदार्थमात्र बाहिरिनेछ र बाँकी विस्थापित तरल पदार्थ भाँडोमा नै रहनेछ । यहाँ बाहिरिन पुगेको तरल पदार्थ नै पोखिने तरल पदार्थ हो, जसको आयतन आ१ छ ।
७. विस्थापित तरल पदार्थको तौल भने १०० ग्रामभन्दा अनिवार्य रुपमा बढी हुनेछ । १०० ग्रामभन्दा घटी वा बराबर हुने कुनै सम्भावना हुने छैन । यतिबेलाको विस्थापित तरल पदार्थको आयतन आ२ मानौँ ।
८. यतिबेला आ१ आ२ भन्दा कम हुनेछ ।
दोस्रो चरण
१. भाँडो नभरिने गरी तरल पदार्थ राखौँ र उक्त वस्तु फेरि डुबाऔँ ।
२. यतिबेला सम्पूर्ण विस्थापित तरल पदार्थको मात्रा बेलनाकार भाँडोको भित्रै रहनेछ ।
३. अवश्य पनि विस्थापित तरल पदार्थको यो मात्रा पहिलोचरणको तुलनामा कम हुनेछ । अथवा आ२ भन्दा कम हुन जानेछ । अब दोस्रो चरणमा उक्त वस्तुद्वारा विस्थापित हुन पुगेको तरल पदार्थको आयतन आ३ मानौँ ।
४. यसरी उही वस्तुले विस्थापन गरेका तरल पदार्थहरु विभिन्न परिवेशअनुसार आ२, आ३, आ४ आदि प्राप्त गर्न सकिनेछ ।
५. तर वस्तुको डुबेको भागमा अटाउने तरल पदार्थ भने एउटै रहनेछ । यसको आयतन यतिबेला पनि आ१ मात्र हुनेछ ।
तेस्रो चरण
१. मानौँ कुनै वस्तु लिऔँ र जसको जम्मा आयतन आ१ मात्र छ तर यसको घनत्त्व परीक्षण १ मा लिइएको वस्तुका तुलनामा बढी छ ।
२. यस चरणको वस्तुको तौल पनि बढी छ र मानौँ परीक्षण १ मा लिइएको तरल पदार्थमा यो डुब्दछ ।
३. अब बेलनाकार भाँडो परीक्षण १ बमोजिमको घनत्त्वको तरल पदार्थले भरौँ ।
४. वस्तुलाई उक्त बेलनाकार भाँडोको तरल पदार्थमा डुबाऔँ ।
६. अब यस वस्तुले अनुभव गरेको ऊध्र्वचापको मात्रा निकालौँ । वस्तुले अनुभव गरेको ऊध्र्वचापको मात्रा तौ१ बराबरको हुनेछ र वस्तुको डुबेको भागको आयतन पनि आ१ नै हुनेछ । साथै पोखिने तरल पदार्थको आयतन पनि आ१ नै हुनेछ ।
५. यतिबेला विस्थापित तरल पदार्थ भने आ२ जति नै हुनेछ ।
चौँथो चरण
१. वस्तु र तरल पदार्थको घनत्त्व तेस्रो चरणको जसरी लिऔँ ।
२. बेलनामा तरल पदार्थ पूर्णतः नभरौँ ।
३. तेस्रो चरणकै प्रक्रियाजसरी ऊध्र्वचाप निकालौँ र वस्तुको डुबेको भागको आयतन लेखौँ ।
४. यतिबेला तेस्रो चरणका तुलनामा विस्थापित तरल पदार्थ फरक वा कम परिमाणको हुनेछ ।
५. वस्तुले अनुभव गरेको ऊध्र्वचापको मात्रा भने तौ१ बराबरकै हुनेछ । वस्तुको डुबेको भागको आयतन पनि आ१ नै हुनेछ । यदि उक्त वस्तु डुब्दा तरल पदार्थको पूर्वसतहभन्दा तलसम्म पुगेको छ भने चढेको तरल पदार्थको आयतन पनि आ१ नै हुनेछ ।
यसरी ऊध्र्वचाप वा वस्तुको डुबेको भागमा अटाउने तरल पदार्थको मात्रा र वस्तुको घटेको तौलको मात्रा बराबर भएको पाइन्छ भने ऊध्र्वचापसँग पोखिने तरल पदार्थ र चढ्ने तरल पदार्थ पनि बराबर नै हुन्छन् । तर उक्त वस्तुद्वारा विस्थापित तरल पदार्थको मात्रा भने फरकफरक परिमाणको भएको पाइन्छ । यी चरणहरुमा के पायौँ भने आ१ सँग आ१ बराबर छ तर आ२, आ३ आदि बराबर छैनन् । आ१ उही परिमाणमा कायम हुँदा आ२, आ३ आदि आयतनहरुको मात्रामा भिन्नता आउँदै गएको छ । यसको अर्थ के हो भने वस्तुले अनुभव गरेको ऊध्र्वचापको मात्रा वस्तुले विस्थापन गर्ने तरल पदार्थको जम्मा मात्राभन्दा घटी, बढी वा जतिसुकै पनि हुन सक्छ ।
८. आलोचना र विश्लेषण
यस लेखमा माथि चर्चा गरिएका विस्थापित तरल पदार्थ र अटाउने तरल पदार्थसम्बन्धी विषयहरुमा तत्कालै प्रतिक्रिया जनाउन सजिलो भए पनि बुझ्न अलिक समय लाग्न पनि सक्छ । यस लेख हेरेपछि कतिपयलाई आर्किमिडिजको सिद्धान्तको व्याख्या तरिकाले गरेको जस्तो लाग्न पनि सक्छ किनकि यस्ता भनाइहरु प्रवचनका सुरुवातमा सुनिने र प्रवचनका अन्त्यमा निराकरण हुने गरेका अनुभवहरु यो लेखको लेखकसँग धेरै नै छन् । ‘आर्किमिडिजको सिद्धान्त’ एउटा सिद्धान्तको नाम हो । यो अरु कसैले दिएको नाम हो । आर्किमिडिजको वास्तविक सिद्धान्त र ‘आर्किमिडिजको सिद्धान्त’ भनी सम्बोधन गरिने सिद्धान्तमा धेरै अन्तर छ भन्ने कुरा यो लेखकले विभिन्न परीक्षण तथा प्रवचन गोष्ठीहरुमा बताउँदै आएको छ ।
आर्किमिडिजको सिद्धान्तलाई पनि मनोमानी रुपमा कसैले के कसैले के भन्न सजिलो छ । यसरी भनिँदै र लेखिँदै पनि आइएको पाइन्छ । आजसम्म स्थापित र विश्वपरिचित कतिपय जर्नलहरुले समेत त्यस्ता लेखहरु प्रकाशन गर्दै आएका उदाहरणहरु छन् । हामी कुन जर्नलमा प्रकाशित लेखको सबैभन्दा बढी आधिकारिकता हुन्छ भन्नेतिर लाग्ने हो भने जर्नलहरुमध्ये जम्मा एउटा जर्नल निस्किएला । त्यो जर्नलले स्वीकार गरेको लेख वा विषय पनि कुनै सम्पादक वा अन्ततः परीक्षणको कसीमा आएर नै जाँचिने हो । संसारमा अझसम्म यो नियम बनेको थाह छैन कि सबैभन्दा स्तरीय जर्नल वा महँगो प्रयोगशालामा मात्र विज्ञानका सत्यहरुबारे बहस गर्ने अधिकार छ । ग्रामीण क्षेत्रमा पनि मानिसहरु छन् । उनीहरु पनि विज्ञानको काम गर्न रुचाउँछन्, सक्छन् । स्थानीय पत्रपत्रिकाहरुमा पनि प्रकाशन गर्न पाउँछन् । शक्तिका अर्थमा जोजो अघि भए पनि इमान्दारिताका साथ प्रकाशन भएका छन् भने कानुनी अर्थमा संसारका सबै ठाउँमा प्रकाशित लेखरचनाहरु बराबर हैसियतका हुन् । छापाका पत्रिकाको पहुँचमा पुगिएको छैन भने एउटा भित्ते पत्रिका पनि उत्तिकै हैसियतको हुन्छ । सार्वभौम वा सर्वस्वीकार्य नियम वा कानुन यही हो । यस विषयमा पनि आलोचना वा टिकाटिप्पणी हुन सक्ने देखिएकाले यहाँ यो कुरा उल्लेख गरिएको हो ।
कतिपयका लागि लेखका लागि प्रयोग गरिएको भाषाका सन्दर्भमा पनि यो लेखक आलोचित हुन सक्छ । अन्तर्राष्ट्यि भाषामा नलेखेका लेखको कुनै अर्थ हुन्न । यो व्यर्थको प्रयास हो र निरर्थक पनि हो भन्ने र त्यस्तो सोच्नेहरुको समूह पनि हाम्रो देशमा सानो छैन । कुनै पनि लेख अंग्रेजी भाषामा लेखेमा धेरै मानिसहरुले पढ्ने कुरामा दुई मत हुन सक्दैन तर विज्ञानका कार्यहरु अन्य भाषामा गर्नै हुँदैन भन्ने सोँच त्रुटिपूर्ण छ । यस्तो सोचाइ कसैले पनि राख्नु हुँदैन । विभिन्न प्रवचनहरुमा जाँदा यस खालका कुराहरुले पनि समय खर्च गराएकाले यस आलोचनालाई जानकारीका रुपमा राख्दा अन्यथा हुनेछैन भन्ने यो लेखकलाई लागेको हो ।
वास्तवमा आर्किमिडिजको सिद्धान्त के हो र उनले गरेको काम के हो ? भन्ने सवाल पनि मानिसपिच्छे विवादित र द्वैध हुन सक्छ । यसो हुनु सुखद होइन । भौतिक शास्त्रमा न आइन्सटाइनको सिद्धान्त परीक्षणबाट पुष्टि भएको छ न त न्युटनको नै । यस सन्दर्भमा पुरानो र सुन्दर प्रमाण भएको सिद्धान्त भनेको आर्किमिडिजको सिद्धान्त हो भन्ने मानिएको पाइन्छ तर यस सिद्धान्त पनि बहुअर्थी हुनु भौतिक विज्ञानका लागि राम्रो हुन सक्दैन । त्यसैले यस विषयलाई स्पष्ट गर्नु पनि सम्बन्धित हुन जाने भएकाले यसबारे जानकारी गराउनु उपयुक्त हुन्छ ।
आर्किमिडिजको सिद्धान्तलाई फरकफरक अर्थमा पठनपाठन गर्नेगराउने गरिएको पनि पाइएको छ । यस कारण पनि यस सिद्धान्तबारे स्पष्ट व्याख्या गर्नु उपयुक्त हुन्छ । यो लेखकले लामो समयदेखि पुस्तकालयीय अध्ययन तथा इन्नरनेटको प्रयोगबाट आर्किमिडिजको सिद्धान्तको वास्तविक अद्वैत परिभाषा र अर्थको खोजी गरिरहेको थियो । त्यसबाहेक विभिन्न स्थानमा प्रवचनहरु दिने र परीक्षणहरु प्रदर्शन गर्ने पनि गर्दै आएको थियो । यस सन्दर्भमा यो लेखकले आर्किमिडिजको सिद्धान्तबारे स्पष्ट गर्नु आवश्यक ठानेको हो ।
‘आर्किमिडिजको सिद्धान्त’ भनी सम्बोधन गरिने प्रचलित सिद्धान्तले कुनै वस्तु तरल पदार्थमा डुबाउँदा उक्त वस्तुले अनुभव गर्ने ऊध्र्वचापको मात्रा उक्त वस्तुद्वारा विस्थापित हुन जाने तरल पदार्थको तौलसँग बराबर हुन्छ भनी मान्दछ । विभिन्न पुस्तक तथा अन्य सामग्रीहरुमा यो कुरा उल्लेख छ । यस परिभाषाले सबै अवस्थाका लागि यी दुई परिमाणहरु बराबर हुन्छन् भनेर खोलुवा नदिए पनि त्यस्तो आशय भने दिएको देखिन्छ । यसको मूल आशय भनेको कुनै वस्तुले अनुभव गर्ने ऊध्र्वचाप र त्यस वस्तुले सार्ने वा विस्थापन गर्ने तरल पदार्थको तौल बराबर हुन्छ भन्ने नै हुन्छ । यो लेखको विषय माथि भनिएझैँ मूलतः अर्को विषयमा केन्द्रित भएकाले यहाँ यसलाई संक्षिप्त रुपमा मात्र व्याख्या गरिएको छ ।
आर्किमिडिजले जस्तोसुकै आकारका वस्तु डुबाउँदा पनि वस्तुले आफ्नो डुबेको भागको आयतनबराबरको तरल पदार्थ विस्थापन गर्दछ वा बाहिर पोख्दछ भनेर नै पत्ता लगाएको देखिन्छ । जटिल आकारका वस्तुहरुको आयतन निकाल्दा यही जुक्ति प्रयोग गरिन्छ । सोही तरल पदार्थको तौल बराबरकै ऊध्र्वचाप वस्तुले अनुभव गर्दछ भनिएकाले आर्किमिडिजको सिद्धान्तलाई सोहीवमोजिम परिभाषित गर्नुपर्दछ भन्ने कुरा यो लेखकले केही वर्षअघि प्रकाशित पुस्तकमा उल्लेख गरेको थियो र त्यसअनुसारका विकल्प परिभाषाहरु पनि प्रस्तुत समेत गरेको थियो (६–१४) । त्यो विस्थापित तरल पदार्थ भनेको वस्तुको डुबेको भागमा अटाउने तरल पदार्थ थिएन ।
कुनै भाँडो तरल पदार्थले भरिएका बेला त्यसमा कुनै वस्तु डुबाउँदा विस्थापित हुन पुगेको सम्पूर्ण तरल पदार्थमध्ये पोखिन जाने भागमात्र वस्तुले अनुभव गरेको तरल पदार्थसँग बराबर हुन्छ भन्ने आशय आर्किमिडिजको परीक्षण र अनुप्रयोगको थियो । आर्किमिडिजलाई कुनै वस्तुले केकति तरल पदार्थ सार्छ भन्ने कुरामा भन्दा पनि बाहिर पोखिने तरल पदार्थको मात्रा वस्तुको घटेको तौलसँग बराबर हुन्छ र यसलाई नै तात्कालीन समस्या समाधानका लागि उपयोग गर्न सकिन्छ भन्ने कुरामा चासो थियो । त्यो कुनै अटाउने तरल पदार्थको आशय थिएन । त्यसैले ऊध्र्वबल वा ऊध्र्वचापलाई गणितीय भाषामा वस्तुको डुबेको भागको आयतन, तरल पदार्थको घनत्त्व र गुरुत्त्वप्रवेगको गुणनफलका रुपमा प्रयोग गरिँदै आइएको छ भने विस्थापित तरल पदार्थ वा भरिएका बेला बाहिर पोखिन पुगेको तरल पदार्थको तौललाई पोखिने तरल पदार्थको आयतन (वा चढ्ने तरल पदार्थको आयतन), तरल पदार्थको घनत्त्व र गुरुत्त्वप्रवेगको गुणनफल मानिँदै आइएको छ । यी दुई परिमाणहरु नै परस्परमा बराबर हुने परिमाणहरु हुन् ।
अनुसन्धान वा पत्ता लगाइ वा पहिल्याइमा जसको चासो जे रह्यो त्यसले त्यही कुरा पत्ता लगाउने हो । जस्तो, यो लेखको लेखकको चासोको विषय भनेको कति मात्राको ऊध्र्वचाप अनुभव गर्दा कति मात्रा तरल पदार्थ सर्दछ भन्ने रहेको थियो । यो लेखकले युबिएम (पछि युबिएम १ नामाकरण गरिएको) बनाउँदा उक्त यन्त्रका लागि ऊर्जा नाप्नु परेको थियो र लक्षित ऊर्जाका लागि तरल पदार्थ कति लाग्छ भन्नेबारे पनि जान्नु थियो । यसबारे लामो समय लगाएर खोज्दा ती सवालहरुको जवाफ पाएको थियो । आर्किमिडिजलाई त्यतिबेला कुनै युबिएम बनाउनु थिएन । उनलाई त्यतिबेला डुगा नडुब्ने गरी चलाउनका लागि हिसाब निकाल्नु थियो र जटिल आकारका वस्तुको आयतन पनि निकाल्नु थियो । जस्तो मुकुटमा भएको सुनको शुद्धता थाह पाउनु उनको खोजीको चासोको विषय थियो । त्यसैले यो लेखको लेखकको खोजीको विषय विस्थापित तरल पदार्थको मात्रा थियो भने आर्किमिडिजको खोजको विषय सम्राट हिरोको सवालको जवाफ खोज्नु थियो । त्यसैले यो लेखकको खोज आफैमा स्वतन्त्र, नवीन र उपयोगी रहेको छ भन्ने कुरा पनि स्पष्ट हुनु जरुरी छ । युबिएमको परीक्षण सफलता पूर्वक सम्पन्न पनि भएको छ ।
एक महान् र ऐतिहासिक धरोहर आर्किमिडिजको सम्मान गर्ने बहानामा अपमान गर्नु कुनै अर्थमा पनि सही हुन सक्दैन भन्ने कुरा यो लेखकले विभिन्न सम्बन्धित कार्यक्रम तथा लेखहरुमा उल्लेख गर्दै आएको छ । त्यसैले उनले गरेको वा खोजेको विषय जे थियो त्यही कुराको यकिन गर्नु नै उनको सम्मानका लागि उपयुक्त बाटो हुन सक्छ । अन्यथा विज्ञान विज्ञान नभएर कुनै अतिरन्जित गफगाफ र बहुअर्थी राजनीतिक विचारजस्तो हुन जानेछ ।
आलोचनाको अर्को विषय वस्तुको डुबेको भागमा अटाउने तरल पदार्थ र यसको भूमिका के हो ? भन्नेबारे हुन सक्छ । कुनै वस्तु कुनै घनत्त्वको तरल पदार्थमा डुबेर स्थिर रहेका बेला उक्त वस्तुमा लागेको ऊध्र्वबल र ऊक्त वस्तुको घट्न पुगेको तौल बराबर हुन्छ । यतिबेला ऊध्र्वचाप वा ऊध्र्वबलको मात्रा वा वस्तुको डुबेको भागमा अटाउने तरल पदार्थको तौल पनि बराबर हुन्छन् तर विस्थापित तरल पदार्थ भने ऊध्र्वचापका तुलनामा घटी, बढी वा जतिसुकै पनि हुन्छ र अटाउने तरल पदार्थसँग पनि घटी, बढी वा जतिसुकै हुन्छ (६–१४) । अहिले यही अटाउने तरल पदार्थको मात्राका आधारमा नै ऊध्र्वचापलाई गणितीय भाषामा स्पष्ट गरिँदै आइएको छ ।
कुनै परिमाणको पिण्ड पृथ्वीको केन्द्रतिर जान खोज्दा देखिने बललाई अधोबल भनिन्छ भने त्यसको विपरीत दिशातिर जान खोज्दा देखिने बललाई ऊध्र्वबल भनिन्छ । तरल पदार्थका सवालमा पनि यो कुरा लागु हुन्छ । अधोबललाई छोडेर वस्तुको डुबेको भागमा अटाउने परिमाणको तरल पदार्थमात्र माथितिर आउन खोज्ने भएकाले ऊध्र्वचापलाई वस्तुको डुबेको भागमा अटाउने तरल पदार्थको आयतन, यसको घनत्त्व र गुरुत्त्वप्रवेगको गुणनफलबाट निकालिन्छ । यसबारे माथि पनि केही रुपमा चर्चा गरिएको छ ।
त्यस्तै वस्तुको घटेको तौल र वस्तुले अनुभव गर्ने ऊध्र्वचापमा पनि अन्तर छ । वस्तुको घटेको तौल भन्नाले पृथ्वीको केन्द्रतिर तान्ने बलमा आएको ह्रासको मात्रा हो भने ऊध्र्वचाप वा ऊध्र्वबल भनेको उक्त तौल घटाउन भूमिका निर्वाह गर्ने बलको मात्रा हो । यो पनि पृथ्वीको केन्द्रतिर जाँदा देखिने बलका कारण ह्रास हुन पुग्दछ । यी दुई विषयहरु परस्परमा बराबर र विपरीत भए पनि फरकफरक भने अवश्य हुन् । सदिशका कारण पनि यी विषयमा स्पष्ट अन्तर भएको हुन्छ । हामी यसबारे पनि स्पष्ट हुँदा थप लाभ हुने देखिन्छ ।
९. निष्कर्ष
कुनै तरल पदार्थमा कुनै वस्तुलाई डुबाउँदा एकातिर वस्तुले ऊध्र्वचापको अनुभव गर्दछ भने अर्कातिर विभिन्न अवस्थाअनुसारका फरकफरक विस्थापित तरल पदार्थहरु देखा पर्दछन् । सीमित अवस्थाहरुमा पोखिने तरल पदार्थ वा चढ्ने तरल पदार्थ पनि देखा पर्दछ भने वस्तुको डुबेको भागमा अटाउने तरल पदार्थ पनि देखा पर्दछ । यी तीनै तरल पदार्थ फरकफरक विषय हुँदाहुँदै पनि भौतिक शास्त्रीहरु स्पष्ट हुन नसकेको देखिएकाले गलत रुपमा मार्गनिर्देशित हुनबाट जतिसक्दो रोक्नका लागि यो लेख तयार पारिएको हो । ऊध्र्वचापको मात्रा विस्थापित तरल पदार्थसँग होइन भाँडो भरिएको अवस्थाका लागि पोखिने तरल पदार्थसँग बराबर हुन्छ भन्ने विषयमा पनि भौतिक शास्त्रीहरु स्पष्ट हुनु जरुरी छ । आर्किमिडिजको कार्य र खोजको विषय पनि यही नै थियो । त्यसै गरी ऊध्र्वचाप जुन परिमाणले वस्तुमा लाग्दछ त्यही परिमाणमा वस्तुको तौल घट्दछ भन्ने कुरामा पनि भौतिक शास्त्रीहरु स्पष्ट हुनुपर्ने देखिन्छ । ऊध्र्वचाप वा वस्तुको डुबेको भागमा अटाउने तरल पदार्थको तौल, वस्तुको घटेको तौल, पोखिने तरल पदार्थ र चढ्ने तरल पदार्थ र पनि परस्परमा बराबर नै हुन्छन् । तर विस्थापित तरल पदार्थको तौल भने यी परिमाणसँग घटी, बढी वा जतिसुकै पनि हुन सक्छ । यो विषयको खोज गर्ने कार्य यो लेखको लेखकबाट हुनुपूर्व कहिँकतैबाट भएको देखिँदैन । लेखकद्वारा यससँग सम्बन्धित विभिन्न पुस्तक, लेखरचना, परीक्षण तथा प्रवचनहरु सम्पन्न भइसकेका छन् ।
वस्तुको आयतन जति छ त्यति नै मात्रा बाहिर पोखिन्छ भन्ने पहिल्याई आर्किमिडिजको थियो तर ‘आर्किमिडिजको सिद्धान्त’ त्यस्तो छैन । तरल पदार्थको पूर्वसतहभन्दा तलसम्म डुब्ने वस्तु छ भने पूर्वसतहभन्दा माथि चढेको तरल पदार्थ जति छ त्यति नै ऊध्र्वचाप उक्त वस्तुले अनुभव गर्दछ भन्ने कुरा पनि योसँग केही हदसम्म मिल्न जाने मान्न सकिन्छ । ‘आर्किमिडिजको सिद्धान्त’ भनी सम्बोधन गरिने सिद्धान्तले त्यसो पनि भन्दैन । त्यसैले आर्किमिडिजको खोजको आशय, अर्थ र वास्तविकता नबुझिकन बनाइएको परिभाषालाई हाल आर्किमिडिजको सिद्धान्त भन्ने नामाकरण गरी अध्ययनअध्यापन गराइँदै आएको देखिन्छ । वास्तविक विस्थापित तरल पदार्थलाई न त भनिएको आर्किमिडिजको सिद्धान्तले वर्णन गर्दछ न त यो आर्किमिडिजको वास्तविक कार्यको क्षेत्रमा पर्दछ । विस्थापित तरल पदार्थको वास्तविक पहिचान पहिलोचोटि सामथ्र्यको सिद्धान्तमा केही वर्षअघिमात्र उल्लेख गरिएको देखिन्छ ।
१०. सन्दर्भ सामग्रीहरु
१. डेन्टिथ, जोन र अन्य (सम्पा.) । अक्फोर्ड डिक्नेरी अफ फिजिक्स, दिल्लीः अक्सफोर्ड युनिभर्सिटी प्रेस, सन् २००९ ।
२. इन्साइक्लोपिडिया ब्रिटानिका, इन्साइक्लोपिडिया ब्रिटानिका लाइब्रेरी, सन् २००९ ।
३. गौतम, वसन्तकुमार र अन्य । टेक्स बुक अफ फिजिक्स फर क्लास १२, काठमाडौँः कला पब्लिकेसन, पुनर्मुद्रण सन् २००८ ।
४. ग्वीन, रोबोट र अन्य (सम्पा.) । द न्यू इन्साइक्लोपिडियो ब्रिटानिका, सिकागोः इन्साइक्लोपिडिया ब्रिटानिका इ., सन् १९९० ।
५. जेम्स÷जेम्स । म्याथम्याटिक्स डिक्सनेरी, दिल्लीः सिबिएस पब्लिसर्स् एन्ड डिस्टिब्युटर्स, सन् १९८८, पुनर्मुद्रण ।
६. कुँवर, भविन्द्र । सामथ्र्यको सिद्धान्त, काठमाडौँ, थ्री स्टार प्रिन्टिङ प्रेस् (मु.), सन् २०१० ।
७. _________ । आर्किमिडिजको सिद्धान्त कसरी गलत छ, काठमाडौँः काठमाडौँ रिसर्च एन्ड पब्लिकेसन्स प्रा. लि., वि.सं. २०६८ ।
८. ________ । सामथ्र्यको सिद्धान्तको पहिलो सार्वजनिक कार्यक्रम तथा परीक्षण प्रशर्दन, काठमाडौँः रिपोर्टसर्् क्लब, वि. सं. २०६५ ।
९. _________ । परीक्षण प्रशर्दन, काठमाडौँः काठमाडौँ मोडेल उच्च माध्यमिक विद्यालय, वि. सं. २०६६ ।
१०. _________ । परीक्षण प्रशर्दन, काठमाडौँः युनिभर्सल उच्च माध्यमिक विद्यालय, वि. सं. २०६६ ।
११. _________ । परीक्षण प्रशर्दन, काठमाडौँः हेराल्ड इन्टरनेशनल कलेज, वि. सं. २०६६ ।
१२. _________ । परीक्षण प्रशर्दन तथा प्रवचन, काठमाडौँः निस्ट कलेज, वि. सं. २०६७ ।
१३. _________ । परीक्षण प्रशर्दन तथा प्रवचन, काठमाडौँः वाल्मिकी विद्यापीठ, वि. सं. २०६८ ।
१४. _________ । सम्बन्धित अन्य सामग्रीः लेखकले विभिन्न कलेजहरुमा गरेका सम्बन्धित परीक्षण, प्रवचन तथा नेपाल प्रतिलिपि अधिकार रजिष्ट्रारको कार्यालयमा दर्ता गरेका अनुसन्धानपत्रहरु र युबिएम १ को प्रदर्शनसँग सम्बन्धित परीक्षण तथा प्रवचनहरु पनि यस लेखका आधारहरु हुन् ।
१५. यादव, मनोज के. । उत्राइको सिद्धान्तको गलत बुझाइबारे स्पष्टीकरण, आइओपी डट ओआरजी, बेलायत, सन् २०१५ (डा.) ।
लेखकः भविन्द्र कुँवर (https://www.facebook.com/bhabindrakunwar)
प्रबन्ध निर्देशकः काठमाडौँ रिसर्च एन्ड पब्लिकेसन्स् (Kathmandu Research And Publication Pvt. Ltd.)
तथा अध्यक्षः भौतिक शास्त्र पुननिर्माण अभियान (Physics Reformation Campaign)
For Related Experiments And Videos: Accurate Physics Channel
तथा अध्यक्षः भौतिक शास्त्र पुननिर्माण अभियान (Physics Reformation Campaign)
For Related Experiments And Videos: Accurate Physics Channel
Hey, if you don't mind, can you write it in english? It'll become more popular that way, I think.
ReplyDeleteI haven't read it, because I don't understand the scientific terms you have used. (Btw, Archimedes' discovered the principle in a time when nobody had ever dreamt about the existance of such a term called 'gravity' or 'gurutvakarshan'.)