বিড়াল কি তরল?

যে প্রশ্নের উত্তরে আমি আইজি নোবেল পুরষ্কার পেয়েছি: বিড়াল কি তরল?

সঠিক পরিস্থিতিতে, বিড়ালের শরীর তরল পদার্থের মতো আচরণ করতে পারে। জন বেনসন/ফ্লিকার , সিসি বাই

ঐতিহ্যগতভাবে তরল বলতে এমন একটি পদার্থকে বোঝানো হয় যা একটি পাত্রের সাথে মানিয়ে নেওয়ার জন্য তার আকৃতি পরিবর্তন করে। তবুও কিছু নির্দিষ্ট পরিস্থিতিতে, বিড়াল এই সংজ্ঞার সাথে খাপ খায় বলে মনে হয়।

এখানে একটি বিড়াল, যার শরীর একটি সিঙ্কের মধ্যে পুরোপুরি ফিট করে, তরলের মতো আচরণ করে। উইলিয়াম ম্যাকক্যামেন্ট , সিসি বাই-এসএ

এই কিছুটা বিপরীতমুখী পর্যবেক্ষণটি কয়েক বছর আগে ওয়েবে প্রকাশিত হয়েছিল এবং আমাদের বিড়াল বন্ধুদের সাথে জড়িত ইন্টারনেট মিমের দীর্ঘ তালিকায় যোগ দিয়েছিল। যখন আমি প্রথম এই প্রশ্নটি দেখেছিলাম তখন আমি হেসেছিলাম, এবং তারপর ভাবছিলাম। আমি রিওলজির কেন্দ্রবিন্দুতে, পদার্থের বিকৃতি এবং প্রবাহের অধ্যয়নের কিছু সমস্যা চিত্রিত করার জন্য এটিকে পুনর্গঠন করার সিদ্ধান্ত নিয়েছিলাম। বিড়ালের রিওলজির উপর আমার গবেষণা ২০১৭ সালে পদার্থবিদ্যায় আইজি নোবেল পুরস্কার জিতেছে।

বিজ্ঞান ও হাস্যরসের জন্য নিবেদিতপ্রাণ একটি সংস্থা, ইমপ্রোবেবল রিসার্চ প্রতি বছর এই পুরষ্কার প্রদান করে। এর লক্ষ্য হল এমন বৈজ্ঞানিক গবেষণা তুলে ধরা যা প্রথমে মানুষকে হাসায়, তারপর ভাবায়। হার্ভার্ড বিশ্ববিদ্যালয়ে প্রতি বছর একটি অনুষ্ঠান অনুষ্ঠিত হয়।

তরল কী?

তরলের সংজ্ঞার কেন্দ্রবিন্দুতে রয়েছে একটি ক্রিয়া: একটি পদার্থকে অবশ্যই তার আকৃতি পরিবর্তন করে একটি পাত্রের মধ্যে ফিট করতে সক্ষম হতে হবে। ক্রিয়ার একটি বৈশিষ্ট্যগত সময়কালও থাকতে হবে। রিওলজিতে একে শিথিলকরণ সময় বলা হয়। কোনও কিছু তরল কিনা তা নির্ধারণ নির্ভর করে শিথিলকরণ সময়ের চেয়ে কম বা দীর্ঘ সময়ের মধ্যে পর্যবেক্ষণ করা হয়েছে কিনা তার উপর।

যদি আমরা বিড়ালদের উদাহরণ হিসেবে নিই, তাহলে বাস্তবতা হলো, যদি আমরা তাদের পর্যাপ্ত সময় দেই, তাহলে তারা তাদের আকৃতি তাদের পাত্রের সাথে খাপ খাইয়ে নিতে পারে। তাই যদি আমরা তাদের তরল হওয়ার জন্য সময় দেই, তাহলে বিড়ালরা তরল থাকে। রিওলজিতে, কোনও পদার্থের অবস্থা আসলে কোনও স্থির বৈশিষ্ট্য নয় - যা পরিমাপ করতে হবে তা হল শিথিলকরণ সময়। এর মান কী এবং এটি কীসের উপর নির্ভর করে? উদাহরণস্বরূপ, একটি বিড়ালের শিথিলকরণ সময় কি তার বয়সের সাথে পরিবর্তিত হয়? (রিওলজিতে আমরা থিক্সোট্রপির কথা বলি।)

পাত্রের ধরণ কি একটি কারণ হতে পারে? (রিওলজিতে এটি "ভেজা" সমস্যায় অধ্যয়ন করা হয়।) নাকি এটি বিড়ালের চাপের মাত্রার সাথে পরিবর্তিত হয়? (চাপের সাথে শিথিলকরণের সময় বৃদ্ধি পেলে "শিয়ার ঘন হওয়া" বা বিপরীত হলে "শিয়ার পাতলা হওয়া" বলা হয়।) অবশ্যই, আমরা মানসিক চাপের চেয়ে যান্ত্রিক অর্থে চাপ বোঝাতে চাইছি, তবে দুটি অর্থ কিছু ক্ষেত্রে ওভারল্যাপ হতে পারে।

একটি উপত্যকার নিচে প্রবাহিত একটি হিমবাহ।

'ডেবোরা সংখ্যা' এবং পাহাড়ের স্রোত

বিড়ালরা স্পষ্টভাবে যা দেখায় তা হল, কোনও উপাদানের অবস্থা নির্ধারণের জন্য দুটি সময়কালের তুলনা করা প্রয়োজন: শিথিলকরণ সময় এবং পরীক্ষামূলক সময়, যা ধারক দ্বারা বিকৃতি শুরু হওয়ার পর থেকে অতিবাহিত সময়। উদাহরণস্বরূপ, এটি বিড়ালটি একটি সিঙ্কে পা রাখার পর থেকে অতিবাহিত সময় হতে পারে। প্রচলিতভাবে, শিথিলকরণ সময়কে পরীক্ষামূলক সময় দিয়ে ভাগ করা হয় এবং যদি ফলাফল 1 এর বেশি হয়, তবে উপাদানটি তুলনামূলকভাবে কঠিন; যদি ফলাফল 1 এর কম হয়, তবে উপাদানটি তুলনামূলকভাবে তরল।

এটিকে ডেবোরা সংখ্যা বলা হয়, বাইবেলের পুরোহিতের নামানুসারে যিনি মন্তব্য করেছিলেন যে ভূতাত্ত্বিক সময় স্কেলে ("ঈশ্বরের আগে") এমনকি পাহাড়ও প্রবাহিত হত। সংক্ষিপ্ত সময়ের স্কেলে কেউ হিমবাহকে ধীরে ধীরে উপত্যকা দিয়ে প্রবাহিত হতে দেখতে পারে।

এমনকি যদি বিশ্রামের সময় খুব বেশি হয় (দিন, বছর), তবে ডেবোরা সংখ্যাটি ছোট হলে (১ এর তুলনায়) আচরণ তরল পদার্থের মতো হতে পারে। বিপরীতভাবে, যদি বিশ্রামের সময়টি খুব ছোট হয় (মিলিসেকেন্ড), তবে ডেবোরা সংখ্যাটি বড় হলে (১ এর তুলনায়) আচরণ কঠিন পদার্থের মতো হতে পারে। যদি কেউ একটি জলের বেলুনটি ফুটে ওঠার মুহূর্তে লক্ষ্য করে তবে এটিই প্রযোজ্য।

ডেবোরা সংখ্যা হল মাত্রাবিহীন সংখ্যার একটি উদাহরণ: যেহেতু আমরা একটি সময়কালকে অন্য একটি দ্বারা ভাগ করি, তাই অনুপাতের কোনও একক নেই। রিওলজিতে এবং আরও সাধারণভাবে বিজ্ঞানে, অনেক মাত্রাবিহীন সংখ্যা রয়েছে যা কোনও উপাদান বা সিস্টেমের অবস্থা বা শাসন নির্ধারণ করতে ব্যবহার করা যেতে পারে।

জলের বেলুনটি খোঁচানোর পরপরই। এই মুহূর্তে, জল খুব অল্প সময়ের জন্য কঠিন পদার্থের মতো কাজ করে। সুনীল সৌন্দরাপান্ডিয়ান/ফ্লিকার , সিসি বাই

কেকের ব্যাটারের গতি পরিমাপ করা

তরল পদার্থের জন্য আরেকটি মাত্রাবিহীন সংখ্যা আছে যা দিয়ে অনুমান করা যেতে পারে যে প্রবাহটি কি অশান্ত হবে, ঘূর্ণিঝড় সহ, নাকি এটি শান্তভাবে ধারকের রূপরেখা অনুসরণ করবে (আমরা বলি যে প্রবাহটি ল্যামিনার )।

যদি প্রবাহের গতি V হয় এবং ধারকটির প্রবাহের লম্ব একটি সাধারণ আকার h থাকে, তাহলে আমরা বেগ গ্রেডিয়েন্ট V/h সংজ্ঞায়িত করতে পারি। এই বেগ গ্রেডিয়েন্টের বিপরীতটি একটি সময় হিসাবে স্কেল করে।

বেগ গ্রেডিয়েন্টের সংজ্ঞা। উইকিপিডিয়া, লেখক প্রদত্ত

এই সময়কাল এবং শিথিলকরণ সময়ের তুলনা করলে জড়তা দ্বারা প্রভাবিত তরল পদার্থের ক্ষেত্রে রেনল্ডস সংখ্যা (যেমন জল) উৎপন্ন হয়, অথবা স্থিতিস্থাপকতা দ্বারা প্রভাবিত তরল পদার্থের ক্ষেত্রে ওয়েইসেনবার্গ সংখ্যা (যেমন কেক ব্যাটার) উৎপন্ন হয়। যদি এই মাত্রাবিহীন সংখ্যাগুলি 1 এর তুলনায় বড় হয়, তাহলে প্রবাহটি অস্থির হওয়ার সম্ভাবনা থাকে। যদি 1 এর তুলনায় ছোট হয় তবে প্রবাহটি ল্যামিনার হওয়ার সম্ভাবনা থাকে।

বিড়াল কি তরল পদার্থ, এই প্রশ্নটি জিজ্ঞাসা করার পর আমি রিওলজিতে এই মাত্রাবিহীন সংখ্যার ব্যবহার ব্যাখ্যা করতে পেরেছি। আমি আশা করি এটি মানুষকে হাসাতে এবং তারপর ভাবতে বাধ্য করবে।