ধূসর পটভূমিতে কাচের বোতল থেকে জলপাই তেল ঢালার একটি ক্লোজ-আপ দৃশ্য আমাদের পরিচিত একটি দৈনন্দিন মুহূর্তকে মনে করিয়ে দেয়। কোনো বোতল বা পাত্র থেকে তেল, সিরাপ বা বডিওয়াশ ঢালার পর শেষ ফোঁটা ঝরতে যে সময় লাগে, সেটি আসলে শুধু ধৈর্যের পরীক্ষা নয়; এর পেছনে কাজ করে জটিল তরল গতিবিদ্যা।
তরল নিষ্কাশনের গতি অনেকটাই নির্ভর করে তার সান্দ্রতা এবং অভ্যন্তরীণ ঘর্ষণের উপর। অর্থাৎ তরল যত ঘন হবে, সেটি তত ধীরে প্রবাহিত হবে এবং পাত্র থেকে বের হতে বেশি সময় নেবে।
এই সাধারণ মনে হওয়া ঘটনাটিই বিশ্লেষণ করেছেন যুক্তরাষ্ট্রের ব্রাউন ইউনিভার্সিটির পদার্থবিদ জে ট্যাং এবং থমাস দত্ত। তাদের গবেষণার ফলাফল সম্প্রতি Physics of Fluids জার্নালে প্রকাশিত হয়েছে। গবেষকদের মতে, পাত্র থেকে শেষ ফোঁটা ঝরতে কত সময় লাগবে তা সঠিকভাবে হিসাব করতে হলে নেভিয়ার-স্টোকস সমীকরণ সম্পর্কে ধারণা থাকা দরকার।
এই সমীকরণগুলো তরল কীভাবে প্রবাহিত হয় তা ব্যাখ্যা করে। এগুলো নিউটনের গতির দ্বিতীয় সূত্রের উপর ভিত্তি করে তৈরি এবং ভর সংরক্ষণ নীতির সাহায্যে তরলের গতি ও প্রবাহ নির্ণয় করা যায়।
জে ট্যাং সাধারণত ব্যাকটেরিয়ার জৈবপদার্থবিদ্যা এবং ভেজা পৃষ্ঠে জীবের আচরণ নিয়ে গবেষণা করেন। কিন্তু রান্নাঘরের সাধারণ তরল পদার্থ ব্যবহার করে একই ধরনের পদার্থবিদ্যা বোঝা অনেক সহজ। অন্যদিকে থমাস দত্ত স্মরণ করেন, তার দাদী সব সময় বোতল বা কার্টন থেকে শেষ ফোঁটা বের করার চেষ্টা করতেন। ট্যাংয়ের নিজেরও একটি সমস্যা ছিল, যখন তিনি তার ঢালাই লোহার ওক প্যান পরিষ্কার করতেন।
দত্ত বলেন, উভয় ক্ষেত্রেই মূল পদার্থবিদ্যা একই একটি পৃষ্ঠের উপর পাতলা তরল স্তরের প্রবাহ। এই ধরনের প্রবাহ তাদের নিয়মিত গবেষণাতেও দেখা যায়, তাই তারা এটিকে একটি ভালো বৈজ্ঞানিক অনুশীলন হিসেবে বিবেচনা করেন। গবেষণায় বিজ্ঞানীরা বিশেষভাবে তরলের সান্দ্রতা ব্যবস্থা বা viscosity regime নিয়ে কাজ করেন। অভ্যন্তরীণ ঘর্ষণের কারণে তরল কীভাবে ধীরে বা দ্রুত চলে তা এই ধারণা ব্যাখ্যা করে। দত্ত নেভিয়ার-স্টোকস সমীকরণ ব্যবহার করে পূর্বাভাস দেন যে বিভিন্ন সান্দ্রতার তরল একটি ঢালু পৃষ্ঠ বেয়ে নিচে নামতে কত সময় নেবে।
এরপর তারা পরীক্ষামূলকভাবে ৪৫ ডিগ্রি কোণে কাত করা একটি প্লেটের উপর বিভিন্ন তরল ঢালেন। পরীক্ষায় ব্যবহার করা হয় পানি, সম্পূর্ণ দুধ, পরিষ্কার মাখন এবং জলপাই তেল। প্লেট থেকে তরল বেরিয়ে যাওয়ার সময় তারা ওজন পরিমাপ করে দেখেন, কখন পৃষ্ঠের প্রায় ৯০ শতাংশ তরল সরে যায়। ফলাফল তাত্ত্বিক গণনার সঙ্গে বেশ ভালোভাবেই মিলে যায়। দেখা যায়, পুরো বিষয়টি মূলত সান্দ্রতার উপর নির্ভরশীল। উদাহরণস্বরূপ, পানি কয়েক সেকেন্ডের মধ্যেই পৃষ্ঠের ৯০ শতাংশ অংশ থেকে সরে যায়। কিন্তু ঠান্ডা ম্যাপেল সিরাপ একই অবস্থায় পৌঁছাতে কয়েক ঘণ্টা পর্যন্ত সময় নিতে পারে।
গবেষণার ফলাফল ট্যাংকেও কিছুটা অবাক করেছে। তিনি বলেন, সাধারণত তিনি এক বা দুই মিনিট অপেক্ষা করেন। কিন্তু হিসাব বলছে, কখনও কখনও আরও বেশি ধৈর্য ধরতে হতে পারে। রাতের রান্নাঘর পরিষ্কার করার সময় ট্যাং প্রায়ই তার ওক প্যানটি কিছুক্ষণ কাউন্টারের উপর রেখে দেন। তিনি কাপড় দিয়ে প্যান মুছেন না, কারণ তাতে তেলের আবরণ উঠে যেতে পারে। একই সঙ্গে তিনি চান প্যানে যেন খুব কম তরল অবশিষ্ট থাকে, যাতে মরিচা পড়ার সম্ভাবনা কমে।
কয়েক মিনিট পরে তিনি আবার প্যানটি সিঙ্কের দিকে কাত করে দেন যাতে যতটা সম্ভব তরল বের হয়ে যায়। গবেষণার হিসাব অনুযায়ী, এই দ্বিতীয়বার কাত করার আগে আদর্শভাবে প্রায় ১৫ মিনিট অপেক্ষা করা উচিত।এই গবেষণা রান্নাঘরের ছোটখাটো সমস্যার সমাধানে সাহায্য করলেও এর গুরুত্ব আরও বড়। ট্যাং ও দত্ত এখন একই সমীকরণ ব্যবহার করে ব্যাকটেরিয়ার গতিবিদ্যা এবং ভেজা পৃষ্ঠে তাদের আচরণ নিয়ে আরও গভীর গবেষণা করতে পারবেন।
ট্যাংয়ের কথায়, এই পদার্থবিদ্যা শুধু গবেষণাগারেই নয়, আমাদের দৈনন্দিন জীবনের রান্নাঘরেও প্রতিদিন ঘটছে। বিজ্ঞান কখনও কখনও ঠিক সেখানেই লুকিয়ে থাকে, যেখানে আমরা সবচেয়ে কম খোঁজ করি।
সূত্রঃ popsci.com
