ഓരോ മണിക്കൂറിലും 16 പേർ വീതം റോഡപകടങ്ങളിൽ മരിക്കുന്ന രാജ്യത്താണ് നമ്മൾ ജീവിക്കുന്നത്. അതായത്, നമ്മുടെ രാജ്യത്തെ ഏറ്റവും അപകടകരമായ സ്ഥലങ്ങളിൽ ഒന്നാണ് റോഡ്! റോഡുകളെ മരണക്കെണിയാക്കുന്നതിൽ നമ്മൾ അറിയാത്തതോ മറക്കുന്നതോ ആയ ചില ഭൗതികനിയമങ്ങളുണ്ട്. അവയെ കുറിച്ചാണ് നമ്മളിവിടെ സംസാരിക്കാൻ പോകുന്നത്. The physics of accidents.
മിക്കവാറും അപകടങ്ങളിലെ പ്രധാന പരാജയം, ഡ്രൈവർക്ക് വേണ്ട സമയത്ത് വണ്ടി നിർത്താൻ കഴിയുന്നില്ല എന്നതാണ്. അതാണ് ഒരു കൂട്ടിയിടിയിലേക്കോ, തെന്നിവീഴുന്നതിലേക്കോ കൊണ്ടെത്തിക്കുന്നത്. എന്താണ് വണ്ടിയെ നിർത്താൻ സഹായിക്കുന്നത്? അതിന്റെ ഏതാണ്ട് മുഴുവൻ ക്രെഡിറ്റും പോകുന്നത് ഘർഷണം (friction) എന്ന ഒരുതരം സ്പർശബലത്തിനാണ്. നമ്മുടെ നിത്യജീവിതത്തിൽ ചിലയിടത്ത് വലിയ ഉപകാരവും ചിലയിടത്ത് വലിയ ശല്യവും ചിലയിടത്ത് ഇത് രണ്ടുമായും പ്രവർത്തിക്കുന്ന ഒരു വിചിത്ര അവതാരമാണ് ഘർഷണബലം. ഇതിന്റെ അടിസ്ഥാനം ആദ്യം മനസിലാക്കിയിട്ട് നമുക്ക് വാഹനാപകടങ്ങളിലേക്ക് വരാം.
തറയിൽ ഇരിക്കുന്ന കനമുള്ള ഒരു തടിപ്പെട്ടി സങ്കല്പിക്കുക. അതിനെ നിരക്കിനീക്കാനുള്ള ഉദ്ദേശ്യത്തോടെ നിങ്ങൾ അതിനെ മെല്ലെയൊന്ന് തള്ളുന്നു. അത് നീങ്ങുന്നില്ല. എന്തുകൊണ്ടാണത്? ന്യൂട്ടന്റെ രണ്ടാം ചലനനിയമം അനുസരിച്ച് ബലം (force) പ്രയോഗിച്ചാൽ ത്വരണം (acceleration) ഉണ്ടാകേണ്ടതാണല്ലോ. എന്നുവെച്ചാൽ നിശ്ചലമായ വസ്തുവിൽ ബലം പ്രയോഗിച്ചാൽ അത് ചലിക്കാൻ തുടങ്ങണം. പക്ഷേ ഇവിടെ പെട്ടി ലെവലേശം അനങ്ങിയിട്ടില്ല. അപ്പോ ന്യൂട്ടൻ നിയമം തെറ്റിയോ? ഇല്ല. ന്യൂട്ടന്റെ ഒന്നാം ചലനനിയമത്തിൽ ഒരു കാര്യം കൂടി ശ്രദ്ധിക്കേണ്ടതായിട്ട് കിടപ്പുണ്ട്. ചലിപ്പിക്കാൻ ഏതെങ്കിലും ബലം പോരാ, അസന്തുലിതമായ ബാഹ്യബലം (unbalanced external force) ആയാലേ ഫലമുള്ളൂ. പെട്ടിയിൽ നമ്മൾ പ്രയോഗിക്കുന്ന ബാഹ്യബലത്തെ സന്തുലിതമാക്കുന്ന മറ്റൊരു ബാഹ്യബലം അവിടെ പ്രവർത്തിക്കുന്നുണ്ട്-പെട്ടിയും തറയും തമ്മിലുള്ള ഘർഷണം. സത്യത്തിൽ പെട്ടിയിലെ ആറ്റങ്ങളിലെ ചാർജും തറയിലെ ആറ്റങ്ങളിലെ ചാർജും തമ്മിലുള്ള കശപിശകളാണ് ഘർഷണത്തിന് കാരണമാകുന്നത്. പക്ഷേ തത്കാലം കാര്യം സിമ്പിളാക്കി നിർത്തുന്നതിനായി ആ സൂക്ഷ്മതല വിശദീകരണത്തിലേക്ക് നമ്മൾ പോകുന്നില്ല. ഘർഷണത്തിന്റെ സ്വഭാവം മാത്രമേ പറയുന്നുള്ളൂ. നമ്മൾ പെട്ടിയിലെ തള്ളലിന് ശക്തി പതിയെ കൂട്ടിക്കൊണ്ടേയിരുന്നാൽ പിന്നേയും കുറേനേരം കൂടി പെട്ടി നീങ്ങാതെ തന്നെ നിൽക്കും. ഇങ്ങനെ ചലനത്തെ ചെറുക്കുന്ന ഘർഷണത്തെ നമുക്ക് സ്ഥിതഘർഷണം (static friction) എന്ന് വിളിക്കാം. പെട്ടിക്ക് എത്രത്തോളം ഭാരമുണ്ടോ അത്രത്തോളം കൂടുതൽ അത് നിരങ്ങിനീങ്ങുന്ന ചലനത്തെ ചെറുക്കും. അതായത് സ്ഥിതഘർഷണം, നീങ്ങാൻ ശ്രമിക്കുന്ന വസ്തുവിന്റെ ഭാരം കൂടുന്നതിന് ആനുപാതികമായി കൂടുതലായിരിക്കും.
നമ്മൾ പിന്നേയും തള്ളിന് ശക്തി കൂട്ടിക്കൊണ്ടിരുന്നാൽ ഒരു പ്രത്യേക ഘട്ടത്തിൽ വസ്തു നീങ്ങാൻ തുടങ്ങും. സ്ഥിതഘർഷണം പരാജയം സമ്മതിച്ച് പിൻവാങ്ങി എന്നാണ് അതിനർത്ഥം. എന്നാൽ അതോടെ ആ വസ്തു പൂർണമായും നമുക്ക് വഴങ്ങാനൊന്നും പോണില്ല. മാർബിൾ തറയിലും ടാറിട്ട റോഡിലും ഒരേ വസ്തുവിനെ നിരക്കിക്കൊണ്ട് പോകാൻ ശ്രമിച്ചാൽ ഒരു വ്യത്യാസം നമുക്ക് നേരിട്ട് അനുഭവപ്പെടും. ടാറിട്ട റോഡിൽ നമുക്ക് കൂടുതൽ ബലം പ്രയോഗിച്ചേ പറ്റൂ. അവിടെ നമ്മൾ മല്ലിടുന്നത് ചലനഘർഷണം (kinetic friction) എന്ന മറ്റൊരുതരം ഘർഷണവുമായാണ്. അത് പരസ്പരം തൊട്ടുകൊണ്ട് ചലിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്ന രണ്ട് വസ്തുക്കൾക്കിടയിലാണ് പ്രവർത്തിക്കുന്നത്. ഇതും വസ്തുവിന്റെ ഭാരം കൂടുന്നതിന് അനുസരിച്ച് കൂടും.
ചലിക്കുന്ന വസ്തുവിന്റെ ഭാരത്തിന് പുറമേ, ചലനഘർഷണവും സ്ഥിതഘർഷണവും പരസ്പരം തൊട്ടിരിക്കുന്ന പ്രതലങ്ങളുടെ സ്വഭാവം അനുസരിച്ച് മാറും. ഓരോ ജോഡി പ്രതലങ്ങൾക്കിടയിലും എത്ര ഘർഷണബലം പ്രവർത്തിക്കും എന്ന് പറയാൻ നമ്മൾ ഒരു സംഖ്യ ഉപയോഗിക്കും-ഘർഷണാങ്കം (coefficient of friction). ഉദാഹരണത്തിന്, ഒരു കുപ്പിയുടെ അടപ്പ് തുറക്കാൻ ശ്രമിച്ചിട്ട് കൈ വഴുക്കുന്ന സാഹചര്യം എല്ലാവർക്കും പരിചയമുണ്ടാകും. കൈയും അടപ്പും തമ്മിലുള്ള സ്ഥിതഘർഷണം, അടപ്പും കുപ്പിയും തമ്മിലുള്ള സ്ഥിതഘർഷണത്തെക്കാൾ കുറവാണെങ്കിലാണ് ഇത് സംഭവിക്കുന്നത്. ഇവിടെ ചെയ്യാവുന്ന ഒരു സൂത്രം, കുറച്ചുകൂടി ഘർഷണാങ്കം കിട്ടുന്ന ഒരു പ്രതലം അവിടെ എത്തിക്കുക എന്നതാണ്. ഈ തിയറിയൊന്നും അറിയാതെ തന്നെ നമ്മളിൽ പലരും അത് ചെയ്യാറുണ്ട്. ഒരു റബ്ബർ ഷീറ്റ് (പൊട്ടിയ ബലൂൺ കഷണം മതി) കൊണ്ട് പൊതിഞ്ഞിട്ട് തിരിച്ചാൽ അടപ്പ് കുറച്ചുകൂടി എളുപ്പത്തിൽ തുറക്കാം, അല്ലേ? നമ്മൾ കൈയ്ക്കും അടപ്പിനും ഇടയിലുള്ള ഘർഷണാങ്കം കൂട്ടുകയാണ് സത്യത്തിലവിടെ ചെയ്തത്. പകരം കൈയിൽ അല്പം സോപ്പ് തേച്ചിട്ടാണ് തിരിക്കാൻ നോക്കുന്നതെങ്കിലോ? അവിടെ ഘർഷണാങ്കം കുറയുകയാണ് ചെയ്യുക എന്നതിനാൽ പണി കൂടുതൽ ശ്രമകരമാകും. നമ്മുടെ നാട്ടിൻപുറങ്ങളിലെ കമുകിൽ കയറ്റ മത്സരങ്ങളിൽ, മത്സരത്തിന് വീര്യം കിട്ടാൻ തടിയിൽ എണ്ണ തേക്കുമ്പോഴും ചെയ്യുന്നത് ഘർഷണാങ്കം കുറയ്ക്കലാണ്.
ഇത്രേം പറഞ്ഞത് ചുരുക്കി പറഞ്ഞാൽ, ഒരു വസ്തുവിനെ നിരക്കി നീക്കാൻ ശ്രമിച്ചാൽ സ്ഥിതഘർഷണം അതിനെ തടയാൻ നോക്കും. ബലം കൂട്ടിക്കൊണ്ടേയിരുന്നാൽ സ്ഥിതഘർഷണവും കൂടുകയും ഒരു പരിധി കഴിയുന്നതോടെ അത് പിൻവാങ്ങുകയും ചെയ്യും. അപ്പോൾ മുതൽ ചലനഘർഷണം ചലനത്തെ ചെറിയ അളവിൽ ചെറുത്തുകൊണ്ടിരിക്കും.
ഇനി മൂന്നാമതൊരുതരം ഘർഷണം കൂടി പറ‍ഞ്ഞാലേ കാര്യം പൂർണമാകൂ- ഉരുളൽ ഘർഷണം (rolling friction). ഇത് സ്ഥിതഘർഷണത്തിന്റെ ഒരു വകഭേദമാണ്. നിരക്കിനീക്കുന്നതിന് പകരം ഉരുട്ടിനീക്കിയാൽ ഘർഷണബലം വളരെയധികം കുറവായിരിക്കും. മനുഷ്യരാശിയുടെ ഗതി തന്നെ മാറ്റിമറിച്ച ചക്രത്തിന്റെ കണ്ടുപിടിത്തം സത്യത്തിൽ ഉരുളൽ ഘർഷണം വളരെ കുറവാണ് എന്ന തത്വത്തെ അപേക്ഷിച്ചാണ് പ്രവർത്തിക്കുന്നത്. ചക്രങ്ങൾ തറയിൽ തൊടുന്ന ഭാഗത്തെ കൂടിയ സ്ഥിതഘർഷണമാണ് സത്യത്തിൽ ഉരുളൽ സാധ്യമാക്കുന്നത് എന്നതാണ് രസം. വലിയ ചരക്കുകൾ ഒരുപാട് ദുരം കൊണ്ടുപോകേണ്ടയിടത്ത് ഉരുളുന്ന ചക്രങ്ങൾ നമ്മുടെ പൂർവികർക്ക് ഒരുപാട് അധ്വാനം ലാഭിച്ചുകൊടുത്തു. ഇല്ലായിരുന്നെങ്കിൽ നിരക്കിനീക്കുമ്പോഴത്തെ സ്ഥിതഘർഷണവും ചലനഘർഷണവും കാരണം അവരുടെ നടുവൊടിഞ്ഞേനെ. പരസ്പരം തൊട്ടുകൊണ്ട് ചലിക്കേണ്ട യന്ത്രഭാഗങ്ങൾക്കിടയിൽ ബോൾ ബെയറിങ്ങുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നതും ഇതേ തത്വം കാരണം തന്നെ.
ഇത്രയും വ്യക്തമായെങ്കിൽ മാത്രമേ മുന്നോട്ട് പോയിട്ട് കാര്യമുള്ളൂ. പറ്റുമെങ്കിൽ ഇതുവരെ ഒന്നുകൂടി വായിച്ചേക്കൂ. മൂന്ന് തരം ഘർഷണങ്ങൾ പറഞ്ഞു. ഇതിൽ ഏറ്റവും ശക്തമായത് സ്ഥിതഘർഷണമാണ്. അതിനെക്കാൾ ദുർബലമാണ് ചലനഘർഷണം. ഇത് രണ്ടിനെക്കാളും വളരെ വളരെ ദുർബലമാണ് ഉരുളൽ ഘർഷണം. ഇതാണ് ഗുണപാഠം.
ഇനി വണ്ടിയിലേക്ക് കയറാം. വണ്ടിയ്ക്ക് നീങ്ങിത്തുടങ്ങാൻ ആദ്യം വേണ്ടത് സ്ഥിതഘർഷണത്തിന്റെ സഹായം ആണ്. ടയറും റോഡും തമ്മിലുള്ള ആപേക്ഷികചലനത്തെ (relative motion) സ്ഥിതഘർഷണം തടഞ്ഞാലേ വണ്ടിക്ക് മുന്നോട്ട് നീങ്ങാൻ പറ്റൂ. ഇത് സാധിക്കാത്തതുകൊണ്ടാണ് ചെളിയിൽ പുതഞ്ഞ വണ്ടി നമുക്ക് തലവേദനയാകുന്നത്. സ്ഥിതഘർഷണാങ്കം കുറവായതിനാൽ ടയറ് കറങ്ങും, വണ്ടി നീങ്ങൂല. റോഡിലൂടെ വണ്ടി നീങ്ങിത്തുടങ്ങിയാൽ സ്ഥിതഘർഷണം ഉരുളൽ ഘർഷണം കൂടിയായി പ്രവർത്തിക്കും. അതിന്റെ ഗുണവശം വണ്ടി സുഖമായി നീങ്ങുന്നു എന്നതും, അതിന്റെ ദോഷവശം ടയർ പതിയെ തേഞ്ഞുപോകുന്നു എന്നതുമാണ്. ഇത് രണ്ടും ഒരേ നാണയത്തിന്റെ രണ്ട് വശങ്ങൾ മാത്രമാകുന്നു. ഇപ്പോ വണ്ടി ഓടുകയാണേ. ഇനി നമുക്കത് നിർത്തണം. ബ്രെയ്ക് ചവിട്ടുമ്പോൾ നമ്മൾ ടയറുകളുടെ കറക്കം നിർത്തുകയാണ് ചെയ്യുന്നത് എന്നറിയാമല്ലോ. പക്ഷേ ഇവിടെ അത്ര ലളിതമല്ല കാര്യം. നോക്കാം.
ഓടിക്കൊണ്ടിരിക്കുന്ന വാഹനത്തിന് ഒരു ഊർജമുണ്ട്- അതിന്റെ ചലനവേഗത കാരണമുള്ള ഗതികോർജം, kinetic energy . (അല്പസ്വല്പം ഫിസിക്സ് പഠിച്ചവർക്കായി ചില ലളിതമായ സമവാക്യങ്ങൾ കൂടി എഴുതുവാണേ. ഒരുപക്ഷേ അത് മനസിലായില്ല എങ്കിൽ, തുടർന്നുള്ള വിവരണങ്ങൾ മാത്രം വായിച്ചാൽ മതി.)
E = (1/2)mv^2
ഈ ഗതികോർജം വണ്ടിയുടെ ഭാരത്തിനും വേഗതയ്ക്കും അനുസരിച്ച് കൂടും. ഇതിൽ വേഗതയാണ് കേമൻ. വേഗത രണ്ടിരട്ടിയായാൽ ഗതികോർജം നാലിരട്ടിയാകും, വേഗത മൂന്നിരട്ടിയായാൽ ഗതികോർജം ഒമ്പതിരട്ടിയാകും. അതായത് വേഗതയുടെ വർഗം (square) അനുസരിച്ചാണ് ഊർജം കൂടുന്നത്. വണ്ടി നിർത്തുക എന്നുപറഞ്ഞാൽ ഗതികോർജം പൂജ്യമാക്കുക എന്നാണർത്ഥം. അപ്പോ ഈ ഊർജമൊക്കെ എന്തുചെയ്യും? താപോർജമായോ, ശബ്ദോർജമായോ ഒക്കെ നാലുപാടും ചിതറിച്ച് കളയുകയേ മാ‍ർഗമുള്ളൂ. ആ പണി ചെയ്യാൻ ഒരു ബലം വേണം. We need a force that can do that work. ചിലപ്പോ തോന്നാം വണ്ടിയുടെ ബ്രേക്ക് ആ പണി ചെയ്യുമെന്ന് അല്ലേ? ഇല്ല. ബ്രേക്ക് ടയറിന്റെ കറക്കം നിർത്തും. വണ്ടി നിർത്താൻ അത് പോരാ! വണ്ടിയുടെ ഗതികോർജം പൂജ്യമാക്കുന്ന ആ ബലം, ടയറിനും റോഡിനും ഇടയ്ക്ക് പ്രവർത്തിക്കുന്ന സ്ഥിതഘർഷണബലം ആണ്.
ഇവിടെയാണ് നമ്മൾ വളരെയധികം പ്രാധാന്യത്തോടെ മനസിലാക്കേണ്ട, എന്നാൽ പലപ്പോഴും മൈൻഡ് പോലും ചെയ്യാത്ത ഒരു കാര്യം രംഗപ്രവേശം ചെയ്യുന്നത്- ബ്രേക്കിങ് ദൂരം (braking distance). ഒരു ബലം എത്രത്തോളം ഊർജം ഉപയോഗിക്കുന്നു എന്നത് ബലത്തിന്റെ അളവും അത് പ്രവർത്തിക്കുന്ന ദൂരവും അനുസരിച്ചിരിക്കും. സമവാക്യത്തിലൂടെ പറഞ്ഞാൽ,
E = Fd
അതായത് F ബലം, d ദൂരത്തേയ്ക്ക് പ്രവർത്തിച്ചാൽ അത് E ഊർജം ഉപയോഗിക്കും.
ഇവിടെ F എന്നത് സ്ഥിതബലത്തിന്റെ അളവാണ്. അത് വാഹനത്തിന്റെ ഭാരത്തേയും, റോഡ്-ടയർ ജോഡികളുടെ ഘർഷണാങ്കത്തേയും മാത്രം ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു എന്ന് മനസിലാക്കാമല്ലോ. ഒരു പ്രത്യേക വാഹനത്തെ, ഒരു പ്രത്യേക സ്ഥലത്ത് നിർത്തേണ്ട കാര്യം പറയുമ്പോൾ ഇത് രണ്ടും സ്ഥിരമായ അളവുകളാണ്. വാഹനത്തിന്റെ ഭാരമോ ഘർഷണാങ്കമോ നമുക്ക് മാറ്റാനാവില്ല. അപ്പോപ്പിന്നെ ആകെയുള്ള മാർഗം ദൂരം കൂട്ടുക എന്നതാണ്. അതായത്, എത്രത്തോളം കൂടുതൽ ഊർജത്തോടെയാണോ വാഹനം വരുന്നത്, അത്രത്തോളം കൂടുതൽ ദൂരം ഘർഷണബലം തുടർച്ചയായി പ്രവർത്തിച്ചാലേ ആ ഊ‍ർജത്തെ പ്രതിരോധിക്കാനാകൂ. ഈ ദൂരത്തെയാണ് നമ്മൾ ബ്രേക്കിങ് ദൂരം എന്ന് വിളിക്കുന്നത്. ഡ്രൈവർ ബ്രേക്ക് ചവിട്ടുന്ന സമയം തൊട്ട് വണ്ടി നിൽക്കുന്ന സമയം വരെ ആ വണ്ടി സഞ്ചരിക്കുന്ന ദൂരം.
ഇനി ഒന്ന് ശ്രദ്ധിച്ചുനോക്കിയേ, വേഗതയുടെ വർഗത്തിനനുസരിച്ചാണ് ഗതികോർജം. ഗതികോർജത്തിനനുസരിച്ചാണ് ബലത്തിന് പ്രവർത്തിക്കേണ്ട ദൂരം. അതായത്, വേഗതയുടെ വർഗത്തിനനുസരിച്ച് ബ്രേക്കിങ് ദൂരം കൂടും. 30 km/h വേഗതയിൽ വരുന്ന വണ്ടി ബ്രേക്ക് ചവിട്ടിയാൽ 3 മീറ്റർ ദൂരം പോയാണ് നിൽക്കുന്നത് എങ്കിൽ, അതേ വണ്ടി 60 km/h ൽ വന്നാൽ അതിന് നിൽക്കാൻ അതേ റോഡിൽ 9 മീറ്റർ ദൂരം പോണം. ഒരു വണ്ടിയുടെ ബ്രേക്കിങ് ദൂരം 9 മീറ്റർ എന്നുപറഞ്ഞാൽ, ഒരു തടസം കണ്ടിട്ട് 9 മീറ്റർ ദൂരെ നിന്നെങ്കിലും ബ്രേക്ക് ചവിട്ടിയില്ലെങ്കിൽ വണ്ടി പോയി അതിൽ ഇടിക്കും എന്നർത്ഥം. തടസം എതിരേ വരുന്നൊരു വണ്ടിയാണെങ്കിൽ ഈ ദൂരം പിന്നേം കൂറയുമെന്ന് പ്രത്യേകം പറയേണ്ടതില്ലല്ലോ. റോഡിന്റെ സ്വഭാവം, വണ്ടികളുടെ എണ്ണം ഇവയൊക്കെയനുസരിച്ച് കണക്കാക്കുന്ന ബ്രേക്കിങ് ദൂരം പരിഗണിച്ചാണ് വാഹനങ്ങൾക്ക് സ്പീഡ് ലിമിറ്റ് നിഷ്കർഷിക്കുന്നത്.
തീർന്നില്ല! ഇനിയും ഈ വിഷയത്തിൽ രണ്ട് പ്രശ്നങ്ങൾ ബാക്കി കിടപ്പുണ്ട്.
ഒന്ന്, നമ്മളിതുവരെ പറഞ്ഞ കണക്ക് സ്ഥിതഘർഷണം പരിഗണിച്ചുള്ളതാണ്. സ്ഥിതഘർഷണത്തിന് ഒരു പരിധിയുണ്ട്. വേഗത കൂടുന്നതിനനുസരിച്ച് എത്ര വേണമെങ്കിലും ചലനത്തെ പ്രതിരോധിയ്ക്കാൻ അതിന് കഴിയില്ല. പലപ്പോഴും നല്ല വേഗതയിൽ വരുമ്പോൾ പെട്ടെന്നുള്ള ബ്രേക്ക് ചവിട്ടൽ ടയറിന്റെ കറക്കം പൂട്ടിട്ടതുപോലെ നിർത്തും (locked wheels). സ്ഥിതഘർഷണത്തിന് ഇത്രയും ഊർജത്തോടെയുള്ള ചലനത്തെ ചെറുക്കാനാവില്ല. അതോടെ ഉരുണ്ടുകൊണ്ടിരുന്ന ടയർ റോഡിലൂടെ നിരങ്ങിനീങ്ങാൻ തുടങ്ങും (sliding). അതായത് സ്ഥിതഘർഷണത്തിന് പകരം, ദുർബലമായ ചലനഘർഷണമായിരിക്കും അവിടെ പ്രവർത്തിക്കുന്നത്. ഘർഷണബലം കുറയുന്നതോടെ ബ്രേക്കിങ് ദൂരം പിന്നേം കൂടും. നിരങ്ങുന്ന ടയറിനെക്കാൾ തറയിൽ പിടുത്തം കിട്ടുന്നത് (അതാണല്ലോ ഘർഷണബലത്തിനുള്ള നാടൻ പ്രയോഗം!) ഉരുളുന്ന ടയറിനാണ് എന്നാണ് ആ പറഞ്ഞതിന് അർത്ഥം. സ്റ്റിയറിങ്ങ് വഴി ടയർ തിരിയ്ക്കുമ്പോൾ വണ്ടി തിരിയണമെങ്കിലും ടയറും റോഡും തമ്മിൽ നല്ല ഘർഷണബലം ആവശ്യമാണ്. ഭാരം കുറഞ്ഞ വണ്ടിയാണെങ്കിൽ അതിനനുസരിച്ച് ഘർഷണവും കുറവായിരിക്കും. കൂടുതൽ വേഗത കൈവരിക്കാൻ ശേഷിയുള്ളതും, അതേസമയം ഭാരം കുറഞ്ഞതുമായ വണ്ടികൾ കൂടുതൽ അപകടങ്ങൾ ഉണ്ടാക്കുന്നത് ഇക്കാരണം കൊണ്ടാണ്. സ്പീഡിൽ പോകുമ്പോ ചവിട്ടിയാൽ നിൽക്കേമില്ല, തിരിച്ചാലൊട്ട് തിരിയേമില്ല! ശൂൂൂന്ന് പോയി എവിടെങ്കിലും ഇടിക്കും.
ഇനി രണ്ടാമത്തെ പ്രശ്നം, ബ്രേക്കിങ് ദൂരവും സ്റ്റോപ്പിങ് ദൂരവും (stopping distance) തമ്മിലുള്ള വ്യത്യാസമാണ്. ബ്രേക്ക് ചവിട്ടിയാൽ വണ്ടി നിൽക്കുന്നതിന് മുൻപ് ഓടുന്ന ദൂരമാണ് ബ്രേക്കിങ് ദൂരം. അതിന് പക്ഷേ ബ്രേക്ക് ചവിട്ടണ്ടേ! മുന്നിൽ എന്തെങ്കിലും കണ്ട് വണ്ടി നിർത്തണമല്ലോ എന്ന് ഡ്രൈവർക്ക് തോന്നുന്നതിനും ബ്രേക്ക് ചവിട്ടുന്നതിനും ഇടയ്ക്ക് ഒരു ചെറിയ കാലതാമസമുണ്ട്. Reaction time എന്ന് പറയും. ഇത് സാധാരണഗതിയിൽ ഒരു സെക്കന്റിനെക്കാളൊക്കെ കൂടുതലാണ്. അതിനെ ചെറുതായി കാണരുത്. 60 km/h വേഗതയിൽ സഞ്ചരിക്കുന്ന ഒരു വണ്ടി ഒരു സെക്കന്റിൽ 17 മീറ്റർ സഞ്ചരിക്കുന്നുണ്ട്. ഈ ദൂരവും നേരത്തേ കണക്കാക്കിയ ബ്രേക്കിങ് ദൂരവും കൂടി ചേരുമ്പോഴാണ് ആ വണ്ടിയുടെ ആകെ സ്റ്റോപ്പിങ് ദൂരം ആകുന്നത്. ഇടി ഒഴിവാക്കണമെങ്കിൽ തടസ്സം നമ്മൾ സ്റ്റോപ്പിങ് ദൂരത്തിന് മുന്നേയെങ്കിലും കണ്ടിരിക്കണം! ഒരു സാധാരണ റോഡിൽ, ഒരു സാധാരണ വ്യക്തി 60 km/h-ൽ ഓടിക്കുന്ന ഒരു സാധാരണ കാറിന്റെ സ്റ്റോപ്പിങ് ദൂരം ഏതാണ്ട് 40 മീറ്റർ വരും! ഇനി അയാൾ മദ്യപിച്ചിട്ടോ, ഫോണിൽ സംസാരിച്ചുകൊണ്ടോ ഒക്കെയാണ് പോകുന്നതെങ്കിൽ reaction time കൂടും. റോഡ് നനഞ്ഞോ, ഇളകിയ മണ്ണോ മണലോ മൂടിയോ ഒക്കെ കിടക്കുകയാണെങ്കിൽ അവിടത്തെ ഘർഷണവും അതിനനുസരിച്ച് കാര്യമായി കുറയും. തേഞ്ഞുതീരാറായ ടയറും (മൊട്ട ടയർ!) ഘർഷണം കുറയ്ക്കും. അത്തരം സാഹചര്യങ്ങളിൽ സ്റ്റോപ്പിങ് ദൂരം പിന്നേയും കൂടുകയേ ഉള്ളൂ.
ഇത്രയും പറഞ്ഞ സയൻസിൽ നിന്നും നമ്മൾ മനസിലാക്കേണ്ട ചില സുരക്ഷാമാനദണ്ഡങ്ങൾ പറഞ്ഞോട്ടെ:
1. പരമപ്രധാനമായ കാര്യം- ഓവർ സ്പീഡ് വേണ്ടേ വേണ്ട! നമ്മുടെ രാജ്യത്തെ ഏറ്റവും വലിയ അപകടകാരണം അമിതവേഗം തന്നെയാണ്.
2. മഴയത്തും, ഇളകിയ മണ്ണ് കിടക്കുന്ന റോഡിലും സാധാരണ പോകുന്നതിലും വേഗത വളരെ കുറച്ച് മാത്രം പോകുക.
3. വണ്ടിയെ അറിഞ്ഞ് ഓടിക്കുക. ഇന്നോവക്കാ‍ർ കാണിക്കുന്ന അഭ്യാസം ആൾട്ടോക്കാർ വെച്ച് കാണിക്കുന്നത് ആത്മഹത്യാപരമാണ്.
4. മദ്യപിച്ചോ ഫോണിൽ ശ്രദ്ധിച്ചോ വണ്ടിയോടിക്കാതിരിക്കുക.
5. വണ്ടിയുടെ ടയർ, ബ്രേക്ക്, ഷോക്ക് അബ്സോർബർ തുടങ്ങിയവ നല്ല കണ്ടീഷനിൽ സൂക്ഷിക്കാൻ ശ്രമിക്കുക.
വാൽക്കഷണം 1: ഇപ്പോഴത്തെ വണ്ടികളിൽ ഉള്ള Anti-lock Braking System (ABS) വീലുകൾ പെട്ടെന്ന് നിന്നുപോകുന്നത് തടയാനുള്ളതാണ്. വളവുകളൊക്കെ തിരിയുമ്പോൾ എല്ലാ ടയറുകളും ഒരേ വേഗതയിലാവില്ല തിരിയുന്നത്. ഓരോ ടയറിന്റേയും വേഗത അനുസരിച്ച് യോജിച്ച ബ്രേക്കിങ് ബലം തീരുമാനിച്ച് പ്രയോഗിക്കുകയാണ് അവിടെ ചെയ്യുന്നത്.
വാൽക്കഷണം 2: ചിലരെങ്കിലും ധരിച്ചിരിക്കുന്നത് ഷോക് അബ്സോർബർ യാത്രക്കാരുടെ യാത്രാസുഖത്തിന് (അകത്തെ ഷോക്ക് കുറയ്ക്കുക വഴി) വേണ്ടിയുള്ളതാണ് എന്നാണ്. എന്നാൽ വണ്ടിയുടെ ടയറുകൾ എപ്പോഴും റോഡിൽ തന്നെ തൊട്ടുനിർത്തുക എന്നതാണ് അതിന്റെ പ്രധാനകർത്തവ്യം. അല്ലാത്തപക്ഷം വണ്ടിയെ ശരിയായി നിയന്ത്രിക്കാൻ കഴിയില്ല.
[തുടരും...]
മിക്കവാറും അപകടങ്ങളിലെ പ്രധാന പരാജയം, ഡ്രൈവർക്ക് വേണ്ട സമയത്ത് വണ്ടി നിർത്താൻ കഴിയുന്നില്ല എന്നതാണ്. അതാണ് ഒരു കൂട്ടിയിടിയിലേക്കോ, തെന്നിവീഴുന്നതിലേക്കോ കൊണ്ടെത്തിക്കുന്നത്. എന്താണ് വണ്ടിയെ നിർത്താൻ സഹായിക്കുന്നത്? അതിന്റെ ഏതാണ്ട് മുഴുവൻ ക്രെഡിറ്റും പോകുന്നത് ഘർഷണം (friction) എന്ന ഒരുതരം സ്പർശബലത്തിനാണ്. നമ്മുടെ നിത്യജീവിതത്തിൽ ചിലയിടത്ത് വലിയ ഉപകാരവും ചിലയിടത്ത് വലിയ ശല്യവും ചിലയിടത്ത് ഇത് രണ്ടുമായും പ്രവർത്തിക്കുന്ന ഒരു വിചിത്ര അവതാരമാണ് ഘർഷണബലം. ഇതിന്റെ അടിസ്ഥാനം ആദ്യം മനസിലാക്കിയിട്ട് നമുക്ക് വാഹനാപകടങ്ങളിലേക്ക് വരാം.
തറയിൽ ഇരിക്കുന്ന കനമുള്ള ഒരു തടിപ്പെട്ടി സങ്കല്പിക്കുക. അതിനെ നിരക്കിനീക്കാനുള്ള ഉദ്ദേശ്യത്തോടെ നിങ്ങൾ അതിനെ മെല്ലെയൊന്ന് തള്ളുന്നു. അത് നീങ്ങുന്നില്ല. എന്തുകൊണ്ടാണത്? ന്യൂട്ടന്റെ രണ്ടാം ചലനനിയമം അനുസരിച്ച് ബലം (force) പ്രയോഗിച്ചാൽ ത്വരണം (acceleration) ഉണ്ടാകേണ്ടതാണല്ലോ. എന്നുവെച്ചാൽ നിശ്ചലമായ വസ്തുവിൽ ബലം പ്രയോഗിച്ചാൽ അത് ചലിക്കാൻ തുടങ്ങണം. പക്ഷേ ഇവിടെ പെട്ടി ലെവലേശം അനങ്ങിയിട്ടില്ല. അപ്പോ ന്യൂട്ടൻ നിയമം തെറ്റിയോ? ഇല്ല. ന്യൂട്ടന്റെ ഒന്നാം ചലനനിയമത്തിൽ ഒരു കാര്യം കൂടി ശ്രദ്ധിക്കേണ്ടതായിട്ട് കിടപ്പുണ്ട്. ചലിപ്പിക്കാൻ ഏതെങ്കിലും ബലം പോരാ, അസന്തുലിതമായ ബാഹ്യബലം (unbalanced external force) ആയാലേ ഫലമുള്ളൂ. പെട്ടിയിൽ നമ്മൾ പ്രയോഗിക്കുന്ന ബാഹ്യബലത്തെ സന്തുലിതമാക്കുന്ന മറ്റൊരു ബാഹ്യബലം അവിടെ പ്രവർത്തിക്കുന്നുണ്ട്-പെട്ടിയും തറയും തമ്മിലുള്ള ഘർഷണം. സത്യത്തിൽ പെട്ടിയിലെ ആറ്റങ്ങളിലെ ചാർജും തറയിലെ ആറ്റങ്ങളിലെ ചാർജും തമ്മിലുള്ള കശപിശകളാണ് ഘർഷണത്തിന് കാരണമാകുന്നത്. പക്ഷേ തത്കാലം കാര്യം സിമ്പിളാക്കി നിർത്തുന്നതിനായി ആ സൂക്ഷ്മതല വിശദീകരണത്തിലേക്ക് നമ്മൾ പോകുന്നില്ല. ഘർഷണത്തിന്റെ സ്വഭാവം മാത്രമേ പറയുന്നുള്ളൂ. നമ്മൾ പെട്ടിയിലെ തള്ളലിന് ശക്തി പതിയെ കൂട്ടിക്കൊണ്ടേയിരുന്നാൽ പിന്നേയും കുറേനേരം കൂടി പെട്ടി നീങ്ങാതെ തന്നെ നിൽക്കും. ഇങ്ങനെ ചലനത്തെ ചെറുക്കുന്ന ഘർഷണത്തെ നമുക്ക് സ്ഥിതഘർഷണം (static friction) എന്ന് വിളിക്കാം. പെട്ടിക്ക് എത്രത്തോളം ഭാരമുണ്ടോ അത്രത്തോളം കൂടുതൽ അത് നിരങ്ങിനീങ്ങുന്ന ചലനത്തെ ചെറുക്കും. അതായത് സ്ഥിതഘർഷണം, നീങ്ങാൻ ശ്രമിക്കുന്ന വസ്തുവിന്റെ ഭാരം കൂടുന്നതിന് ആനുപാതികമായി കൂടുതലായിരിക്കും.
നമ്മൾ പിന്നേയും തള്ളിന് ശക്തി കൂട്ടിക്കൊണ്ടിരുന്നാൽ ഒരു പ്രത്യേക ഘട്ടത്തിൽ വസ്തു നീങ്ങാൻ തുടങ്ങും. സ്ഥിതഘർഷണം പരാജയം സമ്മതിച്ച് പിൻവാങ്ങി എന്നാണ് അതിനർത്ഥം. എന്നാൽ അതോടെ ആ വസ്തു പൂർണമായും നമുക്ക് വഴങ്ങാനൊന്നും പോണില്ല. മാർബിൾ തറയിലും ടാറിട്ട റോഡിലും ഒരേ വസ്തുവിനെ നിരക്കിക്കൊണ്ട് പോകാൻ ശ്രമിച്ചാൽ ഒരു വ്യത്യാസം നമുക്ക് നേരിട്ട് അനുഭവപ്പെടും. ടാറിട്ട റോഡിൽ നമുക്ക് കൂടുതൽ ബലം പ്രയോഗിച്ചേ പറ്റൂ. അവിടെ നമ്മൾ മല്ലിടുന്നത് ചലനഘർഷണം (kinetic friction) എന്ന മറ്റൊരുതരം ഘർഷണവുമായാണ്. അത് പരസ്പരം തൊട്ടുകൊണ്ട് ചലിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്ന രണ്ട് വസ്തുക്കൾക്കിടയിലാണ് പ്രവർത്തിക്കുന്നത്. ഇതും വസ്തുവിന്റെ ഭാരം കൂടുന്നതിന് അനുസരിച്ച് കൂടും.
ചലിക്കുന്ന വസ്തുവിന്റെ ഭാരത്തിന് പുറമേ, ചലനഘർഷണവും സ്ഥിതഘർഷണവും പരസ്പരം തൊട്ടിരിക്കുന്ന പ്രതലങ്ങളുടെ സ്വഭാവം അനുസരിച്ച് മാറും. ഓരോ ജോഡി പ്രതലങ്ങൾക്കിടയിലും എത്ര ഘർഷണബലം പ്രവർത്തിക്കും എന്ന് പറയാൻ നമ്മൾ ഒരു സംഖ്യ ഉപയോഗിക്കും-ഘർഷണാങ്കം (coefficient of friction). ഉദാഹരണത്തിന്, ഒരു കുപ്പിയുടെ അടപ്പ് തുറക്കാൻ ശ്രമിച്ചിട്ട് കൈ വഴുക്കുന്ന സാഹചര്യം എല്ലാവർക്കും പരിചയമുണ്ടാകും. കൈയും അടപ്പും തമ്മിലുള്ള സ്ഥിതഘർഷണം, അടപ്പും കുപ്പിയും തമ്മിലുള്ള സ്ഥിതഘർഷണത്തെക്കാൾ കുറവാണെങ്കിലാണ് ഇത് സംഭവിക്കുന്നത്. ഇവിടെ ചെയ്യാവുന്ന ഒരു സൂത്രം, കുറച്ചുകൂടി ഘർഷണാങ്കം കിട്ടുന്ന ഒരു പ്രതലം അവിടെ എത്തിക്കുക എന്നതാണ്. ഈ തിയറിയൊന്നും അറിയാതെ തന്നെ നമ്മളിൽ പലരും അത് ചെയ്യാറുണ്ട്. ഒരു റബ്ബർ ഷീറ്റ് (പൊട്ടിയ ബലൂൺ കഷണം മതി) കൊണ്ട് പൊതിഞ്ഞിട്ട് തിരിച്ചാൽ അടപ്പ് കുറച്ചുകൂടി എളുപ്പത്തിൽ തുറക്കാം, അല്ലേ? നമ്മൾ കൈയ്ക്കും അടപ്പിനും ഇടയിലുള്ള ഘർഷണാങ്കം കൂട്ടുകയാണ് സത്യത്തിലവിടെ ചെയ്തത്. പകരം കൈയിൽ അല്പം സോപ്പ് തേച്ചിട്ടാണ് തിരിക്കാൻ നോക്കുന്നതെങ്കിലോ? അവിടെ ഘർഷണാങ്കം കുറയുകയാണ് ചെയ്യുക എന്നതിനാൽ പണി കൂടുതൽ ശ്രമകരമാകും. നമ്മുടെ നാട്ടിൻപുറങ്ങളിലെ കമുകിൽ കയറ്റ മത്സരങ്ങളിൽ, മത്സരത്തിന് വീര്യം കിട്ടാൻ തടിയിൽ എണ്ണ തേക്കുമ്പോഴും ചെയ്യുന്നത് ഘർഷണാങ്കം കുറയ്ക്കലാണ്.
ഇത്രേം പറഞ്ഞത് ചുരുക്കി പറഞ്ഞാൽ, ഒരു വസ്തുവിനെ നിരക്കി നീക്കാൻ ശ്രമിച്ചാൽ സ്ഥിതഘർഷണം അതിനെ തടയാൻ നോക്കും. ബലം കൂട്ടിക്കൊണ്ടേയിരുന്നാൽ സ്ഥിതഘർഷണവും കൂടുകയും ഒരു പരിധി കഴിയുന്നതോടെ അത് പിൻവാങ്ങുകയും ചെയ്യും. അപ്പോൾ മുതൽ ചലനഘർഷണം ചലനത്തെ ചെറിയ അളവിൽ ചെറുത്തുകൊണ്ടിരിക്കും.
ഇനി മൂന്നാമതൊരുതരം ഘർഷണം കൂടി പറ‍ഞ്ഞാലേ കാര്യം പൂർണമാകൂ- ഉരുളൽ ഘർഷണം (rolling friction). ഇത് സ്ഥിതഘർഷണത്തിന്റെ ഒരു വകഭേദമാണ്. നിരക്കിനീക്കുന്നതിന് പകരം ഉരുട്ടിനീക്കിയാൽ ഘർഷണബലം വളരെയധികം കുറവായിരിക്കും. മനുഷ്യരാശിയുടെ ഗതി തന്നെ മാറ്റിമറിച്ച ചക്രത്തിന്റെ കണ്ടുപിടിത്തം സത്യത്തിൽ ഉരുളൽ ഘർഷണം വളരെ കുറവാണ് എന്ന തത്വത്തെ അപേക്ഷിച്ചാണ് പ്രവർത്തിക്കുന്നത്. ചക്രങ്ങൾ തറയിൽ തൊടുന്ന ഭാഗത്തെ കൂടിയ സ്ഥിതഘർഷണമാണ് സത്യത്തിൽ ഉരുളൽ സാധ്യമാക്കുന്നത് എന്നതാണ് രസം. വലിയ ചരക്കുകൾ ഒരുപാട് ദുരം കൊണ്ടുപോകേണ്ടയിടത്ത് ഉരുളുന്ന ചക്രങ്ങൾ നമ്മുടെ പൂർവികർക്ക് ഒരുപാട് അധ്വാനം ലാഭിച്ചുകൊടുത്തു. ഇല്ലായിരുന്നെങ്കിൽ നിരക്കിനീക്കുമ്പോഴത്തെ സ്ഥിതഘർഷണവും ചലനഘർഷണവും കാരണം അവരുടെ നടുവൊടിഞ്ഞേനെ. പരസ്പരം തൊട്ടുകൊണ്ട് ചലിക്കേണ്ട യന്ത്രഭാഗങ്ങൾക്കിടയിൽ ബോൾ ബെയറിങ്ങുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നതും ഇതേ തത്വം കാരണം തന്നെ.
ഇത്രയും വ്യക്തമായെങ്കിൽ മാത്രമേ മുന്നോട്ട് പോയിട്ട് കാര്യമുള്ളൂ. പറ്റുമെങ്കിൽ ഇതുവരെ ഒന്നുകൂടി വായിച്ചേക്കൂ. മൂന്ന് തരം ഘർഷണങ്ങൾ പറഞ്ഞു. ഇതിൽ ഏറ്റവും ശക്തമായത് സ്ഥിതഘർഷണമാണ്. അതിനെക്കാൾ ദുർബലമാണ് ചലനഘർഷണം. ഇത് രണ്ടിനെക്കാളും വളരെ വളരെ ദുർബലമാണ് ഉരുളൽ ഘർഷണം. ഇതാണ് ഗുണപാഠം.
ഇനി വണ്ടിയിലേക്ക് കയറാം. വണ്ടിയ്ക്ക് നീങ്ങിത്തുടങ്ങാൻ ആദ്യം വേണ്ടത് സ്ഥിതഘർഷണത്തിന്റെ സഹായം ആണ്. ടയറും റോഡും തമ്മിലുള്ള ആപേക്ഷികചലനത്തെ (relative motion) സ്ഥിതഘർഷണം തടഞ്ഞാലേ വണ്ടിക്ക് മുന്നോട്ട് നീങ്ങാൻ പറ്റൂ. ഇത് സാധിക്കാത്തതുകൊണ്ടാണ് ചെളിയിൽ പുതഞ്ഞ വണ്ടി നമുക്ക് തലവേദനയാകുന്നത്. സ്ഥിതഘർഷണാങ്കം കുറവായതിനാൽ ടയറ് കറങ്ങും, വണ്ടി നീങ്ങൂല. റോഡിലൂടെ വണ്ടി നീങ്ങിത്തുടങ്ങിയാൽ സ്ഥിതഘർഷണം ഉരുളൽ ഘർഷണം കൂടിയായി പ്രവർത്തിക്കും. അതിന്റെ ഗുണവശം വണ്ടി സുഖമായി നീങ്ങുന്നു എന്നതും, അതിന്റെ ദോഷവശം ടയർ പതിയെ തേഞ്ഞുപോകുന്നു എന്നതുമാണ്. ഇത് രണ്ടും ഒരേ നാണയത്തിന്റെ രണ്ട് വശങ്ങൾ മാത്രമാകുന്നു. ഇപ്പോ വണ്ടി ഓടുകയാണേ. ഇനി നമുക്കത് നിർത്തണം. ബ്രെയ്ക് ചവിട്ടുമ്പോൾ നമ്മൾ ടയറുകളുടെ കറക്കം നിർത്തുകയാണ് ചെയ്യുന്നത് എന്നറിയാമല്ലോ. പക്ഷേ ഇവിടെ അത്ര ലളിതമല്ല കാര്യം. നോക്കാം.
ഓടിക്കൊണ്ടിരിക്കുന്ന വാഹനത്തിന് ഒരു ഊർജമുണ്ട്- അതിന്റെ ചലനവേഗത കാരണമുള്ള ഗതികോർജം, kinetic energy . (അല്പസ്വല്പം ഫിസിക്സ് പഠിച്ചവർക്കായി ചില ലളിതമായ സമവാക്യങ്ങൾ കൂടി എഴുതുവാണേ. ഒരുപക്ഷേ അത് മനസിലായില്ല എങ്കിൽ, തുടർന്നുള്ള വിവരണങ്ങൾ മാത്രം വായിച്ചാൽ മതി.)
E = (1/2)mv^2
ഈ ഗതികോർജം വണ്ടിയുടെ ഭാരത്തിനും വേഗതയ്ക്കും അനുസരിച്ച് കൂടും. ഇതിൽ വേഗതയാണ് കേമൻ. വേഗത രണ്ടിരട്ടിയായാൽ ഗതികോർജം നാലിരട്ടിയാകും, വേഗത മൂന്നിരട്ടിയായാൽ ഗതികോർജം ഒമ്പതിരട്ടിയാകും. അതായത് വേഗതയുടെ വർഗം (square) അനുസരിച്ചാണ് ഊർജം കൂടുന്നത്. വണ്ടി നിർത്തുക എന്നുപറഞ്ഞാൽ ഗതികോർജം പൂജ്യമാക്കുക എന്നാണർത്ഥം. അപ്പോ ഈ ഊർജമൊക്കെ എന്തുചെയ്യും? താപോർജമായോ, ശബ്ദോർജമായോ ഒക്കെ നാലുപാടും ചിതറിച്ച് കളയുകയേ മാ‍ർഗമുള്ളൂ. ആ പണി ചെയ്യാൻ ഒരു ബലം വേണം. We need a force that can do that work. ചിലപ്പോ തോന്നാം വണ്ടിയുടെ ബ്രേക്ക് ആ പണി ചെയ്യുമെന്ന് അല്ലേ? ഇല്ല. ബ്രേക്ക് ടയറിന്റെ കറക്കം നിർത്തും. വണ്ടി നിർത്താൻ അത് പോരാ! വണ്ടിയുടെ ഗതികോർജം പൂജ്യമാക്കുന്ന ആ ബലം, ടയറിനും റോഡിനും ഇടയ്ക്ക് പ്രവർത്തിക്കുന്ന സ്ഥിതഘർഷണബലം ആണ്.
ഇവിടെയാണ് നമ്മൾ വളരെയധികം പ്രാധാന്യത്തോടെ മനസിലാക്കേണ്ട, എന്നാൽ പലപ്പോഴും മൈൻഡ് പോലും ചെയ്യാത്ത ഒരു കാര്യം രംഗപ്രവേശം ചെയ്യുന്നത്- ബ്രേക്കിങ് ദൂരം (braking distance). ഒരു ബലം എത്രത്തോളം ഊർജം ഉപയോഗിക്കുന്നു എന്നത് ബലത്തിന്റെ അളവും അത് പ്രവർത്തിക്കുന്ന ദൂരവും അനുസരിച്ചിരിക്കും. സമവാക്യത്തിലൂടെ പറഞ്ഞാൽ,
E = Fd
അതായത് F ബലം, d ദൂരത്തേയ്ക്ക് പ്രവർത്തിച്ചാൽ അത് E ഊർജം ഉപയോഗിക്കും.
ഇവിടെ F എന്നത് സ്ഥിതബലത്തിന്റെ അളവാണ്. അത് വാഹനത്തിന്റെ ഭാരത്തേയും, റോഡ്-ടയർ ജോഡികളുടെ ഘർഷണാങ്കത്തേയും മാത്രം ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു എന്ന് മനസിലാക്കാമല്ലോ. ഒരു പ്രത്യേക വാഹനത്തെ, ഒരു പ്രത്യേക സ്ഥലത്ത് നിർത്തേണ്ട കാര്യം പറയുമ്പോൾ ഇത് രണ്ടും സ്ഥിരമായ അളവുകളാണ്. വാഹനത്തിന്റെ ഭാരമോ ഘർഷണാങ്കമോ നമുക്ക് മാറ്റാനാവില്ല. അപ്പോപ്പിന്നെ ആകെയുള്ള മാർഗം ദൂരം കൂട്ടുക എന്നതാണ്. അതായത്, എത്രത്തോളം കൂടുതൽ ഊർജത്തോടെയാണോ വാഹനം വരുന്നത്, അത്രത്തോളം കൂടുതൽ ദൂരം ഘർഷണബലം തുടർച്ചയായി പ്രവർത്തിച്ചാലേ ആ ഊ‍ർജത്തെ പ്രതിരോധിക്കാനാകൂ. ഈ ദൂരത്തെയാണ് നമ്മൾ ബ്രേക്കിങ് ദൂരം എന്ന് വിളിക്കുന്നത്. ഡ്രൈവർ ബ്രേക്ക് ചവിട്ടുന്ന സമയം തൊട്ട് വണ്ടി നിൽക്കുന്ന സമയം വരെ ആ വണ്ടി സഞ്ചരിക്കുന്ന ദൂരം.
ഇനി ഒന്ന് ശ്രദ്ധിച്ചുനോക്കിയേ, വേഗതയുടെ വർഗത്തിനനുസരിച്ചാണ് ഗതികോർജം. ഗതികോർജത്തിനനുസരിച്ചാണ് ബലത്തിന് പ്രവർത്തിക്കേണ്ട ദൂരം. അതായത്, വേഗതയുടെ വർഗത്തിനനുസരിച്ച് ബ്രേക്കിങ് ദൂരം കൂടും. 30 km/h വേഗതയിൽ വരുന്ന വണ്ടി ബ്രേക്ക് ചവിട്ടിയാൽ 3 മീറ്റർ ദൂരം പോയാണ് നിൽക്കുന്നത് എങ്കിൽ, അതേ വണ്ടി 60 km/h ൽ വന്നാൽ അതിന് നിൽക്കാൻ അതേ റോഡിൽ 9 മീറ്റർ ദൂരം പോണം. ഒരു വണ്ടിയുടെ ബ്രേക്കിങ് ദൂരം 9 മീറ്റർ എന്നുപറഞ്ഞാൽ, ഒരു തടസം കണ്ടിട്ട് 9 മീറ്റർ ദൂരെ നിന്നെങ്കിലും ബ്രേക്ക് ചവിട്ടിയില്ലെങ്കിൽ വണ്ടി പോയി അതിൽ ഇടിക്കും എന്നർത്ഥം. തടസം എതിരേ വരുന്നൊരു വണ്ടിയാണെങ്കിൽ ഈ ദൂരം പിന്നേം കൂറയുമെന്ന് പ്രത്യേകം പറയേണ്ടതില്ലല്ലോ. റോഡിന്റെ സ്വഭാവം, വണ്ടികളുടെ എണ്ണം ഇവയൊക്കെയനുസരിച്ച് കണക്കാക്കുന്ന ബ്രേക്കിങ് ദൂരം പരിഗണിച്ചാണ് വാഹനങ്ങൾക്ക് സ്പീഡ് ലിമിറ്റ് നിഷ്കർഷിക്കുന്നത്.
തീർന്നില്ല! ഇനിയും ഈ വിഷയത്തിൽ രണ്ട് പ്രശ്നങ്ങൾ ബാക്കി കിടപ്പുണ്ട്.
ഒന്ന്, നമ്മളിതുവരെ പറഞ്ഞ കണക്ക് സ്ഥിതഘർഷണം പരിഗണിച്ചുള്ളതാണ്. സ്ഥിതഘർഷണത്തിന് ഒരു പരിധിയുണ്ട്. വേഗത കൂടുന്നതിനനുസരിച്ച് എത്ര വേണമെങ്കിലും ചലനത്തെ പ്രതിരോധിയ്ക്കാൻ അതിന് കഴിയില്ല. പലപ്പോഴും നല്ല വേഗതയിൽ വരുമ്പോൾ പെട്ടെന്നുള്ള ബ്രേക്ക് ചവിട്ടൽ ടയറിന്റെ കറക്കം പൂട്ടിട്ടതുപോലെ നിർത്തും (locked wheels). സ്ഥിതഘർഷണത്തിന് ഇത്രയും ഊർജത്തോടെയുള്ള ചലനത്തെ ചെറുക്കാനാവില്ല. അതോടെ ഉരുണ്ടുകൊണ്ടിരുന്ന ടയർ റോഡിലൂടെ നിരങ്ങിനീങ്ങാൻ തുടങ്ങും (sliding). അതായത് സ്ഥിതഘർഷണത്തിന് പകരം, ദുർബലമായ ചലനഘർഷണമായിരിക്കും അവിടെ പ്രവർത്തിക്കുന്നത്. ഘർഷണബലം കുറയുന്നതോടെ ബ്രേക്കിങ് ദൂരം പിന്നേം കൂടും. നിരങ്ങുന്ന ടയറിനെക്കാൾ തറയിൽ പിടുത്തം കിട്ടുന്നത് (അതാണല്ലോ ഘർഷണബലത്തിനുള്ള നാടൻ പ്രയോഗം!) ഉരുളുന്ന ടയറിനാണ് എന്നാണ് ആ പറഞ്ഞതിന് അർത്ഥം. സ്റ്റിയറിങ്ങ് വഴി ടയർ തിരിയ്ക്കുമ്പോൾ വണ്ടി തിരിയണമെങ്കിലും ടയറും റോഡും തമ്മിൽ നല്ല ഘർഷണബലം ആവശ്യമാണ്. ഭാരം കുറഞ്ഞ വണ്ടിയാണെങ്കിൽ അതിനനുസരിച്ച് ഘർഷണവും കുറവായിരിക്കും. കൂടുതൽ വേഗത കൈവരിക്കാൻ ശേഷിയുള്ളതും, അതേസമയം ഭാരം കുറഞ്ഞതുമായ വണ്ടികൾ കൂടുതൽ അപകടങ്ങൾ ഉണ്ടാക്കുന്നത് ഇക്കാരണം കൊണ്ടാണ്. സ്പീഡിൽ പോകുമ്പോ ചവിട്ടിയാൽ നിൽക്കേമില്ല, തിരിച്ചാലൊട്ട് തിരിയേമില്ല! ശൂൂൂന്ന് പോയി എവിടെങ്കിലും ഇടിക്കും.
ഇനി രണ്ടാമത്തെ പ്രശ്നം, ബ്രേക്കിങ് ദൂരവും സ്റ്റോപ്പിങ് ദൂരവും (stopping distance) തമ്മിലുള്ള വ്യത്യാസമാണ്. ബ്രേക്ക് ചവിട്ടിയാൽ വണ്ടി നിൽക്കുന്നതിന് മുൻപ് ഓടുന്ന ദൂരമാണ് ബ്രേക്കിങ് ദൂരം. അതിന് പക്ഷേ ബ്രേക്ക് ചവിട്ടണ്ടേ! മുന്നിൽ എന്തെങ്കിലും കണ്ട് വണ്ടി നിർത്തണമല്ലോ എന്ന് ഡ്രൈവർക്ക് തോന്നുന്നതിനും ബ്രേക്ക് ചവിട്ടുന്നതിനും ഇടയ്ക്ക് ഒരു ചെറിയ കാലതാമസമുണ്ട്. Reaction time എന്ന് പറയും. ഇത് സാധാരണഗതിയിൽ ഒരു സെക്കന്റിനെക്കാളൊക്കെ കൂടുതലാണ്. അതിനെ ചെറുതായി കാണരുത്. 60 km/h വേഗതയിൽ സഞ്ചരിക്കുന്ന ഒരു വണ്ടി ഒരു സെക്കന്റിൽ 17 മീറ്റർ സഞ്ചരിക്കുന്നുണ്ട്. ഈ ദൂരവും നേരത്തേ കണക്കാക്കിയ ബ്രേക്കിങ് ദൂരവും കൂടി ചേരുമ്പോഴാണ് ആ വണ്ടിയുടെ ആകെ സ്റ്റോപ്പിങ് ദൂരം ആകുന്നത്. ഇടി ഒഴിവാക്കണമെങ്കിൽ തടസ്സം നമ്മൾ സ്റ്റോപ്പിങ് ദൂരത്തിന് മുന്നേയെങ്കിലും കണ്ടിരിക്കണം! ഒരു സാധാരണ റോഡിൽ, ഒരു സാധാരണ വ്യക്തി 60 km/h-ൽ ഓടിക്കുന്ന ഒരു സാധാരണ കാറിന്റെ സ്റ്റോപ്പിങ് ദൂരം ഏതാണ്ട് 40 മീറ്റർ വരും! ഇനി അയാൾ മദ്യപിച്ചിട്ടോ, ഫോണിൽ സംസാരിച്ചുകൊണ്ടോ ഒക്കെയാണ് പോകുന്നതെങ്കിൽ reaction time കൂടും. റോഡ് നനഞ്ഞോ, ഇളകിയ മണ്ണോ മണലോ മൂടിയോ ഒക്കെ കിടക്കുകയാണെങ്കിൽ അവിടത്തെ ഘർഷണവും അതിനനുസരിച്ച് കാര്യമായി കുറയും. തേഞ്ഞുതീരാറായ ടയറും (മൊട്ട ടയർ!) ഘർഷണം കുറയ്ക്കും. അത്തരം സാഹചര്യങ്ങളിൽ സ്റ്റോപ്പിങ് ദൂരം പിന്നേയും കൂടുകയേ ഉള്ളൂ.
ഇത്രയും പറഞ്ഞ സയൻസിൽ നിന്നും നമ്മൾ മനസിലാക്കേണ്ട ചില സുരക്ഷാമാനദണ്ഡങ്ങൾ പറഞ്ഞോട്ടെ:
1. പരമപ്രധാനമായ കാര്യം- ഓവർ സ്പീഡ് വേണ്ടേ വേണ്ട! നമ്മുടെ രാജ്യത്തെ ഏറ്റവും വലിയ അപകടകാരണം അമിതവേഗം തന്നെയാണ്.
2. മഴയത്തും, ഇളകിയ മണ്ണ് കിടക്കുന്ന റോഡിലും സാധാരണ പോകുന്നതിലും വേഗത വളരെ കുറച്ച് മാത്രം പോകുക.
3. വണ്ടിയെ അറിഞ്ഞ് ഓടിക്കുക. ഇന്നോവക്കാ‍ർ കാണിക്കുന്ന അഭ്യാസം ആൾട്ടോക്കാർ വെച്ച് കാണിക്കുന്നത് ആത്മഹത്യാപരമാണ്.
4. മദ്യപിച്ചോ ഫോണിൽ ശ്രദ്ധിച്ചോ വണ്ടിയോടിക്കാതിരിക്കുക.
5. വണ്ടിയുടെ ടയർ, ബ്രേക്ക്, ഷോക്ക് അബ്സോർബർ തുടങ്ങിയവ നല്ല കണ്ടീഷനിൽ സൂക്ഷിക്കാൻ ശ്രമിക്കുക.
വാൽക്കഷണം 1: ഇപ്പോഴത്തെ വണ്ടികളിൽ ഉള്ള Anti-lock Braking System (ABS) വീലുകൾ പെട്ടെന്ന് നിന്നുപോകുന്നത് തടയാനുള്ളതാണ്. വളവുകളൊക്കെ തിരിയുമ്പോൾ എല്ലാ ടയറുകളും ഒരേ വേഗതയിലാവില്ല തിരിയുന്നത്. ഓരോ ടയറിന്റേയും വേഗത അനുസരിച്ച് യോജിച്ച ബ്രേക്കിങ് ബലം തീരുമാനിച്ച് പ്രയോഗിക്കുകയാണ് അവിടെ ചെയ്യുന്നത്.
വാൽക്കഷണം 2: ചിലരെങ്കിലും ധരിച്ചിരിക്കുന്നത് ഷോക് അബ്സോർബർ യാത്രക്കാരുടെ യാത്രാസുഖത്തിന് (അകത്തെ ഷോക്ക് കുറയ്ക്കുക വഴി) വേണ്ടിയുള്ളതാണ് എന്നാണ്. എന്നാൽ വണ്ടിയുടെ ടയറുകൾ എപ്പോഴും റോഡിൽ തന്നെ തൊട്ടുനിർത്തുക എന്നതാണ് അതിന്റെ പ്രധാനകർത്തവ്യം. അല്ലാത്തപക്ഷം വണ്ടിയെ ശരിയായി നിയന്ത്രിക്കാൻ കഴിയില്ല.
[തുടരും...]
"സത്യത്തിൽ പെട്ടിയിലെ ആറ്റങ്ങളിലെ ചാർജും തറയിലെ ആറ്റങ്ങളിലെ ചാർജും തമ്മിലുള്ള കശപിശകളാണ് ഘർഷണത്തിന് കാരണമാകുന്നത്"ഗുരുത്വാകർഷണം കൂടി ഇവിടെ പ്രവർത്തിക്കുന്നില്ലേ?ഘർഷണത്തിനു കാരണമാവുന്നില്ലേ?
ReplyDelete