২০২২ সাল হওয়া সত্ত্বেও, অনেকেই এখনও বোঝেন না বিমান কেন ওড়ে । মানবজাতি দীর্ঘকাল ধরেই আকাশে উড়ে বেড়াতে এবং আমাদের গ্রহের প্রতিটি কোণ অন্বেষণ করার জন্য দ্রুত ভ্রমণ করতে চেয়েছে। বিজ্ঞান ও পদার্থবিজ্ঞানের গবেষণার কল্যাণে এটি সম্ভব হয়েছে এবং আজ বিমান আমাদের জীবনে সত্যিই অপরিহার্য। অধিকন্তু, বর্তমান প্রেক্ষাপটে, জলবায়ু পরিবর্তনের মতো কিছু কারণ কীভাবে উড়োজাহাজের ঝাঁকুনিকেও প্রভাবিত করতে পারে, তা বোঝা অত্যন্ত জরুরি ।
এই নিবন্ধে আমরা আপনাকে ব্যাখ্যা করতে যাচ্ছি কেন বিমানগুলি উড়ে যায় এবং কীভাবে এই সিদ্ধান্তে পৌঁছানো হয়েছিল।
কেন বিমান উড়ে
এর সবচেয়ে সহজ উত্তর হলো, বিমান উড়তে পারে কারণ সেগুলোকে ওড়ার জন্যই তৈরি করা হয়েছে। ঠিক যেমন এক লক্ষ টনের একটি সমুদ্রগামী জাহাজের এমন একটি আকৃতি ও অভ্যন্তরীণ নকশা থাকে যা তাকে ভেসে থাকতে সাহায্য করে , তেমনি একটি বিমানেরও এমন একটি আকৃতি থাকে যা তাকে বাতাসে ভেসে থাকতে সাহায্য করে। এতে কোনো জাদু নেই। অদ্ভুত এবং আশ্চর্যজনক ব্যাপার হলো, বিমানগুলো তাদের বর্তমান আকৃতিতে উড়তে পারে না। তাদের আকৃতির রহস্য লুকিয়ে আছে তাদের ডানা এবং নকশার মধ্যে।
এর চেয়ে কিছুটা জটিল উত্তরটি হলো, উড়োজাহাজের উড্ডয়ন তার ডানার উপর দিয়ে বয়ে যাওয়া বায়ুপ্রবাহের উপর নির্ভরশীল। সুতরাং, আমরা এই সিদ্ধান্তে আসতে পারি যে, একটি উড়োজাহাজের ওড়ার জন্য বায়ুপ্রবাহ, বা সমতুল্যভাবে, বায়ুবেগ প্রয়োজন। এটিও লক্ষণীয় যে, আবহাওয়ার পরিস্থিতিও উড্ডয়নকে প্রভাবিত করে, যেমনটা ব্রোকেন স্পেকট্রাম নামক ঘটনায় দেখা যায় , যা একটি উড়োজাহাজ থেকে পর্যবেক্ষণ করা সম্ভব।
উড়োজাহাজ অনুভূমিক এবং উল্লম্ব তলে একাধিক বলের প্রভাবে উড়ে । একটি উড়োজাহাজকে উড্ডয়ন করতে হলে, উল্লম্ব অক্ষ বরাবর উৎপন্ন বল (বিমানচালনা পরিভাষায় যা ‘লিফট’ নামে পরিচিত) অবশ্যই উড়োজাহাজের ওজনকে অতিক্রম করতে হবে। অন্যদিকে, অনুভূমিক অক্ষে ইঞ্জিনের নির্গত গ্যাসের কারণে ক্রিয়া-প্রতিক্রিয়ার নীতি কাজ করে, যা একটি সম্মুখমুখী বল তৈরি করে এবং এই বল বায়ু প্রতিরোধকে অতিক্রম করে। যখন একটি উড়োজাহাজ স্থির গতিতে উপরে ওঠে এবং তার নির্ধারিত উচ্চতায় পৌঁছায়, তখন এর কারণ হলো উল্লম্ব অক্ষ (লিফট ও ওজন সমান) এবং অনুভূমিক অক্ষ (লিফট ও ওজন সমান) উভয় দিকেই বলের ভারসাম্য অর্জিত হয়। এক্ষেত্রে ইঞ্জিনের থ্রাস্ট বা ধাক্কা বাতাসের ড্র্যাগ বা টানের সমান হয়।
কেন বিমান উড়ে: মৌলিক নীতি
যখন উড়োজাহাজ উপরে ওঠে, তখনই আসল জাদুটা ঘটে। এখানে আমাদের এর মূলনীতিগুলো ব্যাখ্যা করতে হবে। মূলত, উড়োজাহাজের ডানার মাধ্যমেই উপরে ওঠার ক্ষমতা তৈরি হয়। যদি আমরা ডানাগুলো কেটে ফেলি, তাহলে আমরা যা পাই তাকে বলা হয় এয়ারফয়েল, যা হলো ডানার ভেতরের অংশ।
অ্যারোডাইনামিক দৃষ্টিকোণ থেকে, এই অংশটির আকৃতি খুবই দক্ষ। বিমানটি উড়ে যাওয়ার সময় যে প্রান্ত থেকে বাতাস প্রবেশ করে তা গোলাকার, প্রোফাইলের পিছনের অংশটি ধারালো এবং এটি উপরের দিকেও বাঁকা (বিমানবিদ্যার ভাষায়, এই উপরের অংশটিকে বাইরের চাপ এবং নীচের অংশকে ভিতরের চাপ বলা হয়)। ডানার প্রোফাইলের এই বক্রতার অর্থ হল যখন বায়ুপ্রবাহ এর মুখোমুখি হয়, তখন এটি দুটি পথে বিভক্ত হয়ে যায়, একটি অংশ ডানার উপর দিয়ে এবং অন্যটি নীচের দিকে।
বার্নুলির উপপাদ্য নামে একটি উপপাদ্য আছে, যা মূলত শক্তির সংরক্ষণ নীতি। এটি বলে যে, এই ঘটনাটি ঘটার জন্য উপরের বায়ুপ্রবাহকে আরও দ্রুতগামী হতে হবে। এর মানে হলো, নিচের বায়ুর তুলনায় উপরের বায়ুপ্রবাহে চাপ কম থাকে, তাই এটি কম গতিতে চলে এবং বেশি চাপ প্রয়োগ করে। উপরের এবং নিচের বায়ুপ্রবাহের মধ্যে চাপের এই পার্থক্যই উত্তোলন শক্তি (লিফট) তৈরি করে। তবে, বার্নুলির নীতির উপর ভিত্তি করে তৈরি এই উত্তোলন শক্তি একটি বিমানের উপরে ওঠার জন্য প্রয়োজনীয় সবকিছু ব্যাখ্যা করে না। উচ্চতা ব্যাখ্যা করার জন্য, ভিন্ন কিছু ভৌত নীতি ব্যবহার করা প্রয়োজন। এই বায়ুপ্রবাহগুলো কীভাবে তৈরি হয় সে সম্পর্কে আপনি টার্বুলেন্স এবং জেট স্ট্রিমের আচরণ সম্পর্কিত নিবন্ধে আরও জানতে পারবেন, যা বিমান চালনা বোঝার জন্যও গুরুত্বপূর্ণ।
এর মধ্যে একটি হলো নিউটনের তৃতীয় সূত্র। এয়ারফয়েলের বক্র আকৃতির কারণে, উপরের বাতাস সরল পথে না গিয়ে নিচের দিকে প্রবাহিত হয়। ডানার আকৃতির কারণে বায়ুপ্রবাহের এই বিচ্যুতির ফলে, নিউটনের তৃতীয় সূত্র (ক্রিয়া ও প্রতিক্রিয়ার নীতি) অনুসারে, ডানার উপরে বিপরীত দিকে একটি প্রতিক্রিয়া বল তৈরি হয়, যা আরও বেশি উত্তোলন শক্তি উৎপন্ন করে। অধিকন্তু, এই উত্তোলন শক্তি কোয়ান্ডা প্রভাব নামে পরিচিত একটি প্রক্রিয়ার মাধ্যমে বৃদ্ধি পায়, যা সকল সান্দ্র তরলের ক্ষেত্রে প্রযোজ্য। সুতরাং, উড়োজাহাজে কীভাবে উত্তোলন শক্তি অর্জিত হয় তা ব্যাখ্যা করার জন্য কোয়ান্ডা প্রভাব প্রাসঙ্গিক।
বিস্তারিত ব্যাখ্যা
Coanda প্রভাব তরল তাদের পথের উপরিভাগ খুঁজে পেতে এবং তাদের মেনে চলার প্রবণতা সৃষ্টি করে। একটি সীমানা স্তর উইং প্রোফাইল এবং বায়ু প্রবাহের মধ্যে একটি লেমিনার স্তর হিসাবে গঠিত হয়, প্রথমটি ডানার সাথে লেগে থাকে এবং বাকি স্তরগুলিকে এটির উপরে টেনে নিয়ে যায়। নিউটনের তৃতীয় সূত্রের প্রভাব আরও বাড়ানো হয় যখন বায়ুপ্রবাহ প্রোফাইলের সাথে লেগে থাকে, বায়ু নীচের দিকে প্রবাহিত হবে কারণ এটি প্রোফাইলে মেনে চলে।
এই সবকিছুই বায়ুবেগের সাথে বৃদ্ধি পায়। উড্ডয়নের শুরুতে বিমানটি ধীরে ধীরে গতি বাড়ায়, তাই গতি বাড়ার সাথে সাথে উত্তোলন বলও বৃদ্ধি পায়। একটি উদাহরণের মাধ্যমে আপনি এটি আরও ভালোভাবে বুঝতে পারবেন। যদি আমরা গাড়ির জানালা দিয়ে আমাদের হাত বাইরে বের করে দিই, তাহলে গতি বাড়ার সাথে সাথে আমরা লক্ষ্য করি যে বায়ুর বল আমাদের হাত দুটিকে উপরের দিকে তুলতে চায়।
কিন্তু যা নিশ্চিতভাবে বিমানকে উপরে উঠতে সাহায্য করে তা হলো এর নাক উঁচু করা, যাকে বলা হয় অ্যাঙ্গেল অফ অ্যাটাক বৃদ্ধি করা। অ্যাঙ্গেল অফ অ্যাটাক হলো ডানার প্রোফাইলের সাপেক্ষে বায়ুপ্রবাহের আঘাতে সৃষ্ট কোণ। ডানার প্রোফাইলের বক্রতার মাধ্যমে (এর পৃষ্ঠতলগুলো—যেমন লিডিং স্ল্যাট এবং ট্রেইলিং ফ্ল্যাপ—প্রসারিত করে) যখন লিফট বা উত্তোলন শক্তি বৃদ্ধি পায়, তখন লেজের স্ট্যাবিলাইজারের এলিভেটরগুলো চালিত হয়। এই ক্রিয়ার ফলে বিমানের নাক উঁচু হয়ে যায়। নাক উঁচু হওয়ার ফলে অ্যাঙ্গেল অফ অ্যাটাক বৃদ্ধি পায়। এর প্রভাব অনেকটা গাড়ির জানালা দিয়ে হাত বের করে দেওয়ার মতো; আপনি যদি চলার পথের দিকে হাত তোলেন, তবে আপনার হাতও উপরে ওঠে। এই সবকিছু একত্রে কাজ করে বিমানকে উপরে তোলে।
আপনি দেখতে পাচ্ছেন, অসংখ্য পরীক্ষা-নিরীক্ষা এবং তত্ত্বের জন্য ধন্যবাদ, বিমানগুলি উড়তে সক্ষম হয়েছে এবং আমাদের দৈনন্দিন জীবনের অংশ হয়ে উঠেছে। আমি আশা করি যে এই তথ্যের সাহায্যে আপনি বিমান কেন উড়ে সে সম্পর্কে আরও জানতে পারবেন।
