رینچ (پانے) کے زریعے نٹ بولٹ ٹائٹ کرنا اور فزکس

فزکس کا تعلق ہمارے ہر روز مرہ کے عام کاموں سے بہت گہرا جڑا ہوا ہے۔ ہمارے یہاں نہ جانے کیوں یہ غلط فہمی زیادہ پھیل گئی کہ بس سائنس یا فزکس کا تعلق چاند ستاروں ، دواؤں اور جانوروں کے افعال سے ہی ہے۔ یہ سب بھی سائنس ہیں لیکن یاد رکھئیے کہ سائنس بلکہ فزکس ہمارے سے جڑے تمام طبعی افعال کے گرد احاطہ لیے ہوئے ہوتی ہے۔ جن افعال کو ہم معمولی سمجھ کر اپنی روز مرہ کی زندگی میں سینکٹروں افعہ انجام دے رہے ہوتے ہیں، ان سب کے پیچھے بھی کوئی نہ کوئی سائنس /یا فزکس کے عوامل چھپے ہوئے ہوتے ہیں ۔ ہم جیسے ایک کرسی پر بیٹھے، ٹیبل پر پلیٹ رکھ کر اپنا کھا کھا رہے ہوتے ہیں، یا بستر پر بیٹھ کر اخبار پڑھ رہے ہوتے ہیں ، اگر ہم تھوڑی دلچسپی لیں، تو ان سیدھے سادھے سے عمل میں بھی ہم کئی فزکس کے سادہ قوانین کو بیان کرسکتے ہیں۔ بس ہمیں اسکے متعلق تھوڑی فزکس کی بنیادی نالج ہوناچاہیے۔
اس پوسٹ میں ایک رینچ Wrench یعنی پانے کے زریعے کسی نٹ یا بولٹ کو ٹائٹ کرنے یا کھولنے کی فزکس کو آسان الفاظ میں سمجھا یا جارہے تاکہ ایک اسکول جانے والے دسویں جماعت کے طالبعلم کو بھی باآسانی یہ عمل سمجھ میں آجائے۔
فزکس میں کسی چیز کے گھمانے کے اثر کو ہم ٹارک کہتے ہیں ۔ جب کوئی قوت کسی ایسی چیز پر عمل کرے جو ایک مرکز کی طرف سے گھوم سکتی ہے، تو جس حساب سے وہ گھومتی ہے، اسکو ہم ٹارک Torque کہتےہیں۔
سلیس الفاظ میں ” کسی قوت کا کسی جسم کو خاص مرکزی نقطہ کے کرد گھمانے کے اثر کو تدویر (torque) یا قوت کا معیار اثر (Moment of force) کہتے ہیں۔” دوسرے الفاظ میں تدویر عامل قوت کے کسی جسم کو گھما دینے کی اثر آفرینی (Effectiveness) کا پیمانہ ہوتا ہے
ٹارک کو ہم ایک یونانی لفظ “ٹاؤ τ ” سے ظاہر کرتے ہیں۔ اور اسکا حسابی فارمولا جو اسکی مقدار کو ظاہر کرے وہ
τ = F × r ————– (1)
ہوتا ہے، اس فارمولے سے ظاہر ہوتا ہے کہ ٹارک، دو چیزوں کے حاصل ضرب کے برابر ہے، قوت F اور عمودی فاصلے جسکو مومنٹ آرم (قوت کا بازو) r بھی کہتے ہیں۔ ٹارک ایک ویکٹر یا سمتی مقدار ہے اور کسی چیز کے گھومنے کی سمت دو میں سے ایک ہوسکتی ہے، کلاک وائز (گھڑی وار) یا اینٹی /کاونٹر کلاک وائز (مخالف گھڑی وار)۔ مخالف گھڑی وار ٹارک کی قیمت مثبت جبکہ گھڑی وار ٹارک کی قیمت منفی لی جاتی ہے۔
ایک فارمولا اور بھی ہے جو قوت اور عمودی فاصلے کے درمیان اگر کوئی زاویہ آ جائے، جیسے قوت ایک اینگل لگا کر کہیں عمل کررہی ہو، تو یہ فارمولا لگاتے ہیں
τ=FrSinθ ————————————– (2)
یعنی ٹارک کی قیمت دراصل تین چیزوں پر انحصار کررہی ہوتی ہے، قوت، عمودی فاصلے اور ان دونوں کے بیچ زاویے پر۔ اور تینوں کے راست متناسب direct proportion کے حساب سے ہے۔ کسی ایک یا تینوں کی مقدار میں اضافہ، ٹارک کی مقدار میں اضافہ۔ اور کمی تو ٹارک میں کمی
اب آجائیے اس چیز پر جسکی شروعات میں ، میں نے کچھ تمہید باندھی تھی۔ ایک رینچ کی مدد سے ایک بولٹ کو کیسے کسا یا کھولا جاتا ہے اور کسطرح اس پر ٹارک کا یہ فارمولا اپلائی کرکے زیادہ سے زیادہ گھماؤ حاصل کیا جاتا ہے۔
اگر آپ بولٹ کو سخت کسنے کے لیے رینچ استعمال کرنے کے بارے میں سوچتے ہیں، تو آپ اگر آپ بولٹ کے قریب سے زور لگاتے ہیں، رنچ کو موڑنا اتنا ہی مشکل ہوتا ہے، جب کہ بولٹ سے جتنا دور آپ طاقت کا اطلاق کرتے ہیں، رنچ کو موڑنا اتنا ہی آسان ہوتا ہے۔ وہ اس لیے کے قریب سے قوت لگانے پر عمودی فاصلہ گھٹ جاتا ہے جس سے ٹارک کی قیمت کی گھٹ جاتی ہے جبکہ یہ فاصلہ اگر بڑھ جائے تو ٹارک بھی بڑھ جاتا ہے اور نٹ/بولٹ کے گھمانا آسان ہوجاتا ہے۔ اس لیے بڑے سائز کے رینچ سے زیادہ بہتر آپ کسی بولٹ کو گھماسکتے ہیں بنسبت ایک چھوٹے سائز رینچ سے۔ .
رینچ کی اس مثال کے لیے، گردش کا محور بولٹ پر ہے، اور محور ہے ۔پیدا شدہ ٹارک ویکٹر کی سمت اس بات پر منحصر ہے کہ کس طرح لاگو قوت نظام ٹارک کی گردش کا سبب بنے گی
دوسرا اہم فیکٹر وہ زاویہ θ ہے جس کی بناپر آپ زیادہ سے زیادہ ٹارک یا گھماو حاصل کرسکتے ہیں۔ ٹارک کے فارمولے (مساوات نمبر 2) میں زاویے کی قیمت sin θ سے نکالی جاتی ہے۔ sin θ کی زیادہ سے زیادہ قیمت اس وقت ہوتی ہے جب قوت اور قوت کے بازو کے درمیان زاویہ 90 درجے کا ہو، کیونکہ اس قیمت پر sin کی قیمت 1 ہوتی ہے۔ جو کہ Sin کی maximum قیمت مانی جاتی ہے۔
sin 90⁰=1
اب اگر 90 درجے سے کم قیمت کا زاویہ ہوگا تو یقینا sin کی قیمت بھی کم ہوگی اور نتیجتا ٹارک کی قیمت بھی اسی تناسب سے کم ہوگی۔ پوسٹ کی تصویر جیسے دکھایا گیا ہے کہ نمبر 1 والی تسویر میں چونکہ زاویہ مکمل 90 درجے کا ہے، اسلیے زیادہ سے زیادہ maximum ٹارک حاصل ہوا، بولٹ آسانی کے ساتھ ٹائٹ یا کھل سکتا ہے۔ لیکن اگر زاویہ چھوٹا ہو یا قوت کا بازو چھوٹا ہو ، تو ٹارک کی قیمت کم ہوتی ہے۔ جیسے آپ تصویر نمبر 2 اور 4 میں دیکھ سکتے ہیں۔ ٹارک کی قیمت صفر اس وقت ہوگی جب قوت اور قوت کے بازو کے درمیان زاویہ صفر ہو، یعنی قوت ، رینچ کے بالکل متوازی لگائی جائے۔ یعنی
τ = FrSin0⁰
τ = Fr (0) [ ∵ Sin0⁰=0 ]
τ = 0
ٹارک ایک طبعی مقدار ہے اور اسکی اکائی نیوٹن – میٹر Nm ہوتی ہے۔
اسطرح ایک عام سے ایکشن میں بھی فزکس کے ایسے عوامل موجود ہوتے ہیں، جنکو ہم جانیں تو ہماری فزکس اور سائنس سے دلچسپی بڑھے گی اور طالبعلموں کو بھی سمجھنے میں آسانی ہوگی۔