5ம் வகுப்பில் சென்ற ஆண்டு துவக்கப் பள்ளியில் (Susie E. Tolbert) அறிவியல் கண்காட்சிக்கு (science-fair) ”சிவப்பு, பச்சை, மஞ்சள்” நிறங்களில், எந்த வண்ணம் அதிக தூரம் தெரிகிறது என்ற ஆராய்ச்சி முடிவை சமர்பித்தோம். இந்த ஆண்டு ஆறாம் வகுப்பு நடுநிலைப் பள்ளி (James Weldon Johnson) ஆரம்பித்ததுமே ஆராய்ச்சி வேலையைத் தொடங்க சொன்னார்கள்.
பல துறைகளின் புறத்திட்டுகளைப் பார்த்துவிட்டு, பாலம் கட்டுமானத்தைப் பற்றி ஆராயலாம் என்று முடிவு செய்தோம். சமதளப் பாலத்தை விட வில் போன்று வளைந்த (Arch) கட்டுமானம் அதிக உறுதி உள்ளது என்று எங்கோ படித்த விடயத்தை மையமாக வைத்து ஆய்வை ஆரம்பித்தோம். தேடலில் உறுதியான செய்தி எதுவும் கிடைக்கவில்லை. பல இடங்களில் பனிமிட்டாய் மரக்குச்சிகளை (popsicle sticks) உருக்கு கோந்தை (hot glue) வைத்து ஒட்டி எப்படி பாலம் செய்வது எப்படி என்று விவரங்கள் கிடைத்தன (Popsicle Stick Bridge). பாலங்கள் செய்தபின் அது எவ்வளவு எடை தாங்குகிறது என்று பார்க்க அது உடையும் மட்டும் சுமை ஏற்றுகிறார்கள். பின் உடையும்முன் தாங்கிய எடைக்கும் பாலத்தின் எடைக்குமான விகிதாச்சாரம் என்ன என்று பார்த்து அதிகமான விகிதாச்சாரம் கொண்ட பாலம் நல்ல வடிவமைப்பு என்று கணிக்கிறார்கள்.
எங்கள் ஆராய்ச்சி அறிக்கை, ஏதேனும் ஒரு கேள்வி (problem), நம் கருதுகோள் (hypothesis), ஆய்வு (research), ஆய்வு முடிவு (conclusion) என்ற வடிவமைப்பில் இருக்க வேண்டும். அதன்படி எங்கள் கேள்வி:”எந்த வகை பாலம் உறுதியானது?”, கருதுகோள்: ”வளைவுப் பாலம் சமக்கிடக்கைப் பாலத்தை விட உறுதியாக இருக்கலாம்”. மூன்று வகைப் பாலங்கள் செய்வது, அதில் எது உறுதியானது என்று பார்க்கலாம் என்று முடிவு செய்தோம்.
ஆய்வு முடிவு நம்பகமாக இருக்க வேண்டுமெனில் மூன்றுக்கும் ஒரே அளவு பொருண்மை இருக்கவேண்டும். கட்டுமானக் கோளாறினாலும் பாலத்தின் பலம் குறையலாம். இந்தப் பிரச்சினைகளோடு, மூன்று பாலங்கள் செய்வது என்பது ஆறாம் வகுப்பு மாணவருக்கு மிகவும் அதிகப்படியான சுமையாகும். நானும் நிரைய உதவி செய்ய வேண்டி இருக்கும்.
எனவே கேள்வியை சிறிது மாற்றி அமைக்க வேண்டி பாலங்கள் எப்படி வடிவமைக்கிறார்கள் என்று ஆராய்ந்தோம்.
அப்போதுதான் அட்டை காகிதத்தில் பாலம் செய்யும் முறையைப் படித்தோம் (Designing and Building File-Folder Bridges). இது அமெரிக்க ராணுவ பள்ளியை சேர்ந்த ஸ்டீபன் ஜெ. ரெஸ்லர் எழுதியது. பரியாகத் தரவிறக்கிக் கொள்ளலாம்.
- A Problem-Based Introduction to Engineering - Stephen J. Ressler, P.E., Ph.D. - United States Military Academy - Product of the U.S. Government
Graphic Design -
ஒரு சுமை, பாலத்தின் ஒவ்வொரு அங்கத்திலும் எத்தகைய, எவ்வளவு விசை உருவாக்குகிறது, அதற்குத் தகுந்தார்போல் எத்தகையப் பொருளைக் கொண்டு வடிவமைக்க வேண்டும் என்று பற்றி பள்ளி மாணாக்கர்கள் புரிந்துகொள்ளும் படி விளக்கமாக சொல்கிறார். அழுந்துவிசை ஏற்படும் இடங்களில் குழய்களும், இழுவை விசை ஏற்படும் இடங்களில் கம்பிகளும் பாவிக்க வேண்டும் என்பதைத் தெரிந்துகொண்டோம். இங்கே 7ம் வகுப்புக்கு மேற்பட்ட மாணவர்களுக்கு ஆண்டுதோறும் கணினியில் பாலம் வடிவமைக்கும் போட்டியும் நடத்துகிறார்கள். விருப்பம் உள்ளவர்களைக் கலந்துகொள்ளச் சொல்லுங்கள்.
இந்த புத்தகத்தைப் படித்துவிட்டு, கேள்வியை “வடிவமைப்பு எப்படி கட்டுமானத்தின் உறுதியை பாதிக்கிறது?” என்றும் கருதுகோளை, “சரியாக வடிவமைக்கப்பட்டக் கட்டுமானம் அதன் எடையைப் போல நூறு மடங்கு எடையைத் தாங்கக் கூடும்.” என்று மாற்றிக் கொண்டோம். இதனால் ஒரே ஒரு பாலம் செய்தால் போதுமாயிற்று.
புறத்திட்டு அறிக்கையில், திரவு திரட்டுதலும், வரைபடங்களும் இன்றியமையாதன. எனவே உபரியாக புத்தகத்தில் சொன்னபடி பாலத்தின் பாகங்களின் திறனை சோதனை செய்யும் நெம்புகோல் இயந்திரமும் செய்தோம். அதை வைத்து எப்படி குழாய் வடிவம் அதிக அழுந்துதிறன் கொண்டதாகவும், 8 மில்லிமீட்டர் அகலமுடைய அட்டை ~3,600 கிராம் இழுவைத்திறன் கொண்டதாகவும் உள்ளது என்று அட்டவணைப் படுத்தினோம்.
பாலத்தை செய்து முடித்துவிட்டு சந்தேகத்தோடுதான் அதைப் பரிசோதித்தோம். எங்கள் கருதுகோள் உண்மை ஆயிற்று. ஆச்சரியகரமாக 50 கிராம் எடை இருக்கும் பாலம் 5 கிலோவிற்கு மேல் எடையை தாங்கிற்று. மேலும் இரண்டுமுறை இன்னும் அதிகமான சுமையை ஏற்றினோம். இது பள்ளியில் போட்டிக்கு தேர்வு செய்யப்பட்டால் இன்னும் பலரை அதிசயிக்கச் செய்யக்கூடும்.
மேலும் சில படங்கள்.
