प्रकरण 6: दाब, वारे, वादळे आणि चक्रीवादळे

मुख्य कल्पना 1 : क्षेत्रफळ दाब ठरवते — तेच बल असेल तर लहान क्षेत्रफळावर मोठा दाब आणि मोठ्या क्षेत्रफळावर लहान दाब मिळतो. या प्रकरणात आपण फक्त पृष्ठभागाला लंब (काटकोनात) लागणारे बल घेतो.

• सोपे : 3 m² क्षेत्रफळावर 60 N बल लागले तर दाब 20 Pa असतो.
• मध्यम : तेच बल असून क्षेत्रफळ दुप्पट केले तर दाब निम्मा होतो.
• परीक्षा-प्रकार : 200 N वजनाची पेटी 0.5 m² च्या बाजूवर ठेवली तर दाब 200 ÷ 0.5 = 400 Pa; 1 m² च्या बाजूवर फक्त 200 Pa.

आकृतीत : तेच ढकलणे लहान क्षेत्रफळावर मोठा दाब आणि मोठ्या क्षेत्रफळावर लहान दाब देते.

मुख्य कल्पना 2 : रोजच्या जीवनात दाबाचा उपयोग — मोठा दाब हवा असेल तेव्हा क्षेत्रफळ लहान करतो : टोकदार खिळा, धारदार सुरी. लहान दाब हवा असेल तेव्हा क्षेत्रफळ मोठे करतो : रुंद पिशवी-पट्टे, डोक्यावरच्या घागरीखाली गोल गादी, ट्रॅक्टरचे रुंद टायर, वाळूत उंटाचे पाय.

• सोपे : पात्याची धार अगदी लहान क्षेत्रफळाची असते, म्हणून धारदार पाते चांगले कापते.
• मध्यम : उंटाचे रुंद पाय वजन मोठ्या क्षेत्रफळावर पसरवतात, म्हणून तो मऊ वाळूत रुतत नाही.
• परीक्षा-प्रकार : 400 N वजनाची मुलगी एकूण 0.04 m² च्या बुटांवर 10000 Pa दाब देते; 0.4 m² च्या स्कीवर दाब फक्त 1000 Pa.

फरक ओळखा

मुख्य कल्पना 1 : जितके खोल तितका जास्त दाब — पाण्याने भरलेल्या बाटलीला वेगवेगळ्या उंचीवर तीन छिद्रे पाडा. सर्वात खालच्या छिद्रातून पाणी सर्वात दूर उडते, कारण त्यावरचा जलस्तंभ सर्वात उंच असतो. गच्चीवरची टाकी जितकी उंच तितका नळांवर जास्त दाब मिळतो.

• सोपे : बाटलीच्या छिद्रातून पाणी बाजूला उडते, म्हणजे द्रव बाजूच्या भिंतींवरही दाब लावतात.
• मध्यम : तळमजल्यावरचा नळ टाकीपासून सर्वात खाली असल्याने त्याची धार सर्वात जोरदार असते.
• परीक्षा-प्रकार : एक अरुंद आणि एक रुंद टाकी, दोन्हींत पाणी 3 मीटर उंचीपर्यंत; दोन्हींच्या तळावर दाब सारखाच असतो.

आकृतीत : छिद्र जितके खोल तितकी धार दूर जाते, कारण तिथे दाब जास्त असतो.

मुख्य कल्पना 2 : याचे महत्त्व कुठे — बाजूचा पाण्याचा दाब तळाजवळ सर्वाधिक असल्याने धरणाचा पाया वरच्यापेक्षा खूप रुंद बांधतात. पाणी नळीच्या भिंतींवर दाब लावते म्हणून गळक्या जोडातून पाणी उडते. पाणबुडे आणि पाणबुड्या जास्त खोल गेल्यावर जास्त दाब अनुभवतात.

• सोपे : धरण तळाला जाड आणि वरती तुलनेने पातळ असते.
• मध्यम : जास्त खोल जाणाऱ्या पाणबुड्याला वाढता पाण्याचा दाब जाणवतो.
• परीक्षा-प्रकार : टाकीतून जोरदार धार हवी असेल तर तिची उंची वाढवा; टाकी रुंद केल्याने फायदा नाही.

फरक ओळखा

मुख्य कल्पना 1 : हवा सर्वांवर दाबते — हवा सर्व वस्तूंवर सर्व दिशांना दाबते. गुळगुळीत पृष्ठभागावर रबरी चकती दाबली की आतली बहुतेक हवा बाहेर जाते आणि आतला दाब कमी होतो; बाहेरचा जास्त हवेचा दाब तिला धरून ठेवतो. 15 सेमी × 15 सेमी क्षेत्रफळावर वातावरण सुमारे 2250 N बलाने दाबते, म्हणजे सुमारे 225 kg चे वजन.

• सोपे : फुग्याच्या आतली हवा त्याच्या भिंतींवर सर्वत्र दाबते, म्हणून तो सर्व दिशांना फुगतो.
• मध्यम : उघडलेल्या चार्ट पेपरने झाकलेली कागदी थाळी घडी केलेल्या कागदाने झाकलेल्या थाळीपेक्षा उचलायला जड असते, कारण हवेचे बल क्षेत्रफळासोबत वाढते.
• परीक्षा-प्रकार : आपण चिरडले जात नाही, कारण आपल्या शरीरातील दाब वातावरणीय दाबाइतकाच असतो.

आकृतीत : बाहेरचा दाब आतल्या दाबापेक्षा जास्त असल्याने चकती चिकटते.

मुख्य कल्पना 2 : एकके आणि हवेचा प्रवाह — हवेच्या दाबाचे व्यावहारिक एकक मिलिबार (mb) आहे, ते हेक्टोपास्कल (hPa) इतके असते. 1 hPa = 100 Pa, म्हणून 1000 hPa म्हणजे 100000 Pa. हवा नेहमी जास्त दाबाच्या भागाकडून कमी दाबाच्या भागाकडे जाते; म्हणून पंक्चर झालेल्या ट्यूबमधून हवा बाहेर धावते.

• सोपे : हवामान नकाशांत हवेचा दाब hPa किंवा mb मध्ये देतात.
• मध्यम : सायकलच्या ट्यूबला छिद्र पडले की हवा आतल्या जास्त दाबाकडून बाहेरच्या कमी दाबाकडे जाते.
• परीक्षा-प्रकार : खडबडीत पृष्ठभागावर चकती नीट चिकटत नाही, कारण हवा आत शिरते आणि दाबातील फरक टिकत नाही.

फरक ओळखा

मुख्य कल्पना 1 : वारा दाबातील फरकातून येतो — फुगवलेला फुगा आणि पिचका फुगा नळीने जोडा : दाब सारखे होईपर्यंत हवा फुगवलेल्या फुग्यातून पिचक्या फुग्यात जाते. दिवसा जमीन जास्त वेगाने तापते, तिची उबदार हलकी हवा वर जाते आणि कमी दाब तयार होतो, म्हणून समुद्राची झुळूक येते. रात्री समुद्र जास्त उबदार असतो, म्हणून जमिनीची झुळूक समुद्राकडे वाहते.

• सोपे : हवा जास्त दाबाकडून कमी दाबाकडे जाते.
• मध्यम : दोन्ही भागांचे दाब सारखे झाले की हवेचा प्रवाह थांबतो.
• परीक्षा-प्रकार : दुपारी वारा समुद्राकडून जमिनीकडे वाहतो, म्हणजे जमिनीवर दाब कमी असतो.

आकृतीत : वारा नेहमी कमी दाबाच्या जागेकडे वाहतो.

मुख्य कल्पना 2 : वेगवान हवा म्हणजे कमी दाब — टांगलेल्या दोन फुग्यांमध्ये फुंकले तर ते एकमेकांकडे सरकतात, कारण त्यांच्यामधला दाब कमी होतो आणि बाहेरचा जास्त दाब त्यांना आत ढकलतो. त्याचप्रमाणे कमकुवत छपरावरून जोरदार वारा गेला तर वरचा दाब कमी होतो आणि खालचा जास्त दाब छपर उडवू शकतो. म्हणून वादळात दारे-खिडक्या उघडी ठेवणे सुरक्षित असते आणि बॅनर-होर्डिंगमध्ये वारा जाण्यासाठी छिद्रे असतात.

• सोपे : कागदाच्या पट्टीच्या वरून फुंकले की ती वर उठते.
• मध्यम : दारे-खिडक्या उघडी असतील तर घरातील आणि छपरावरील दाबातील फरक कमी होतो.
• परीक्षा-प्रकार : बॅनरमधील छिद्रांतून वारा निघून जातो, म्हणून त्यावर कमी बल लागते.

आकृतीत : फुग्यांमधली वेगवान हवा कमी दाबाची असते, म्हणून बाहेरचा जास्त दाब त्यांना जवळ ढकलतो.

फरक ओळखा

मुख्य कल्पना 1 : वीज आणि गडगडाट — उबदार दमट हवा वर जाते, थंड होते आणि ढग बनतात. वर-खाली वाहणारे जोरदार वारे बर्फाचे कण आणि पाण्याचे थेंब एकमेकांवर घासतात आणि त्यांना भारित करतात : धनभारित हलके बर्फाचे कण वरच्या भागात आणि ऋणभारित जड पाण्याचे थेंब खालच्या भागात जमतात. हवा विद्युतरोधक आहे, पण भार खूप वाढले की तो गुण तुटतो आणि भारांच्या अचानक प्रवाहाने झगमगाट होतो, तीच वीज. ती हवा इतक्या झटकन तापवते की हवा प्रसरण पावते आणि गडगडाट होतो.

• सोपे : वीज आणि गडगडाटासह होणारे वादळ म्हणजे गडगडाटी वादळ.
• मध्यम : वीज कडाडताना मोकळ्या खोलगट जागी वाकून बसा; आडवे पडू नका, उंच झाडे आणि धातूच्या दांड्याची छत्री टाळा.
• परीक्षा-प्रकार : विद्युत अवरोधक दंड म्हणजे धातूचा दंड; त्याचे टोकदार टोक छपराच्या वर आणि दुसरे टोक जमिनीत खोल पुरलेले असते; तो भार सुरक्षितपणे जमिनीत नेतो.

आकृतीत : ढगाचा वरचा भाग धन, खालचा भाग ऋण आणि खालची जमीन धनभारित होते.

मुख्य कल्पना 2 : चक्रीवादळे — उबदार समुद्रावर दमट हवा वर जाते, तिची पाण्याची वाफ संघनित होऊन उष्णता सोडते, म्हणून हवा आणखी वर जाते आणि दाब आणखी कमी होतो. हवा आत धावते आणि पृथ्वी फिरत असल्याने ती गोल फिरते. केंद्र, म्हणजे डोळा, शांत आणि सर्वात कमी दाबाचा असतो; त्याभोवती अतिशय जोरदार वारे आणि मुसळधार पाऊस असतो. जमिनीवर चक्रीवादळाला दमट हवेचा पुरवठा तुटतो आणि ते कमकुवत होते. वादळी लाटा, पूर, भूस्खलन आणि खारट माती हे त्याचे नुकसान; IMD आणि उपग्रह आधी इशारा देतात आणि आपण चक्रीवादळ निवाऱ्यात जावे.

• सोपे : चक्रीवादळ उबदार समुद्राच्या पाण्यावर तयार होते.
• मध्यम : चक्रीवादळाच्या डोळ्यात हवामान शांत असते.
• परीक्षा-प्रकार : जमिनीवर चक्रीवादळ कमकुवत होते, कारण समुद्रावरून येणाऱ्या उबदार दमट हवेचा पुरवठा तुटतो.

आकृतीत : शांत डोळ्याभोवती अतिशय जोरदार वारे आणि मुसळधार पावसाचे वलय असते.

फरक ओळखा