శాస్త్ర విజ్ఞానము

తేలే టీటీ బంతి - ఎగిరే విమానం

ఓ టీటీ బంతితో, హెయిర్ డ్రయర్ తో చెయ్యగలిగే ఈ చిన్న ప్రయోగం సహాయంతో విమానం గాల్లో ఎలా తేలుతుందో అర్థం చేసుకోవచ్చు.

హెయిర్ డ్రయర్ ని ఆన్ చేసి గాలి ప్రవాహం పైకి పోయేట్టుగా నిటారుగా పట్టుకోవాలి. ఆ గాలిప్రవాహం మధ్యలో పడేట్టుగా నెమ్మదిగా టీటీ బంతిని వదలాలి.
హెయిర్ డ్రయర్ నోటికి కొద్ది అంగుళాల ఎత్తులో బంతి గాల్లో తేలుతుంది. హెయిర్ డ్రయిర్ ని కొద్దిగా అటు ఇటు వంచినా కూడా బంతి కింద పడదు.

బంతిని అలా గాల్లో నెలబెట్టే ప్రభావాన్నే క్వాండా ప్రభావం (Coanda effect) అంటారు.

మొట్టమొదటి జెట్ విమానాన్ని నిర్మించిన ఫ్రెంచ్ ఇంజినీరు హెన్రీ క్వాండా (1886-1972) (చిత్రం) పేరు మీద ఆ ప్రభావానికి ఆ పేరొచ్చింది. ఈ ప్రభావాన్ని ఇలా నిర్వచించొచ్చు:

కదిలే ప్రవాహం ఒక వంపు తిరిగిన తలంతో సంపర్కంలోకి వచ్చినప్పుడు, ఇక మీదట ఆ ప్రవాహం సూటిగా ఋజురేఖలో ప్రవహించకుండా, ఆ వంపు వెంబడి ప్రవహిస్తుంది.
దీన్ని పరీక్షించడానికి దగ్గర్లో ఉన్న ఓ కొళాయి వద్దకి ఓ స్పూనుతో వెళ్లండి. చిత్రంలో చూపించినట్టు కొళాయి నుండి పడుతున్న ధారకి దగ్గరగా స్పూను యొక్క వంపు తిరిగిన ఉపరితలాన్ని ఉంచండి. వంపుని దాటిన ధార, ఆపై నేరుగా కింద పడకుండా వంపు వెంబడి కొంచెం వంపు తిరిగి ఆ తరువాతే కింద పడుతుందని గమనిస్తారు.

టీటీ బంతి వాయు ధారకి సరిగ్గా మధ్యలో ఉన్నప్పుడు రెండు పక్కలా వాయు ప్రవాహం ఒకే ఉండడంతో, కింద నుంచి వస్తున్న ప్రవాహం పైకి తంతూ ఉండడం చేత, బంతి పక్కకి పడకుండా గాల్లోనే నిలుస్తుంది.

ఇప్పుడు బంతిని కొంచెం ఎడమ పక్కకి జరిపితే, కుడి వైపున ఉన్న వాయు ధార బంతి వంపు వెంబడి కొంచెం ఎడమ పక్కకి వంగుతుంది. అలా వంగడానికి కారణం క్వాండా ప్రభావం మూలంగా బంతి దాన్ని ఆకర్షించడమేనని అర్థం చేసుకోవచ్చు. న్యూటన్ మూడవ గతినియమం ప్రకారం ప్రతీ చర్యకి ఓ ప్రతిచర్య ఉంటుందని మనకి తెలుసు. బంతి వాయు ధారని లాగుతోంది కనుక వాయుధార కూడా బంతిని ఆకర్షిస్తుంది. కనుక బంతి కొద్దిగా కుడి పక్కకి జరుగుతుంది. తిరిగి మొదటి స్థానానికి వస్తుంది.

విమానం గాల్లో తేలడానికి కారణాలలో ఈ క్వాండా ప్రభావం ఒకటి. (రెండవది బెర్నూలీ ప్రభావం. దాని గురించి మరో సారి...) విమానం రెక్క ఈ కింది చిత్రంలో చూపించినట్టు కొద్దిగా కిందకి వంగి ఉంటుంది. ఎడమ పక్కనుండి వస్తున్న వాయు ప్రవాహంలో కొంత భాగం రెక్క యొక్క కింది తలాన్ని ఢీకొని కిందకి మళ్లుతుంది. ఆ ధాటికి ప్రతిచర్యగా రెక్క పైకి ఎత్తబడుతుంది. రెక్క పైన కదిలే ప్రవాహం కూడా క్వాండా ప్రభావం వల్ల రెక్క వంపు వెంట కిందికి కదులుతుంది. రెక్క ఆకర్షించడం వల్లనే ప్రవాహం అలా కిందకి జరుగుతోంది కనుక, దానికి ప్రతిచర్యగా రెక్క పైనున్న ప్రవాహం కూడా రెక్కని పైకి ఎత్తడం జరుగుతుంది.













References:
http://www.discoverhover.org/infoinstructors/guide8.htm
http://www.thenakedscientists.com/HTML/content/kitchenscience/exp/the-aerodynamics-of-a-ping-pong-ball/