সার্কাস আর ফিজিক্স এর মিলবন্ধন । সাইকেলের চরকাবাজির খেলা ।।

সার্কাস কখনও দেখেন নি, এমন মানুষ পাওয়া দুষ্কর ।  যারা দেখেছেন, তারা সাইকেলের চরকাবাজি খেলাটি দেখে থাকবেন ।

খেলাটা এমন যে— একজন সাইকেল আরোহী বেশ উঁচু থেকে ঢালু মসৃণ পথ বেয়ে নেমে আসে এবং সেই ঢালু পথেরই একটি বৃত্ত ধরে চক্কর খেয়ে আবার ফিরে আসে । একই চক্করের সময়, বৃত্তপথের চূড়ার বিন্দুতে সেই আরোহীর মাথা থাকে মাটির দিকে আর পা থাকে আকাশের দিকে অর্থাৎ কিনা শুন্যে একবার ডিগবাজি খেয়ে সে সাইকেল চালিয়ে আসে ফিরে আসে । অবাক করার মত ব্যাপার । কেননা যে অসাধারণ নৈপুণ্যের সাথে সাইকেল আরোহী এই কাজটা করে থাকেন, তাতে তাকে প্রশংসা না করে উপায় থাকে না ।

একে ‘আতঙ্ক ভ্রমণ’ও বলা যেতে পারে । আর এই আতঙ্ক সাইকেল আরোহীর নয় বরং আতঙ্কিত থাকেন সামনে অবস্থান রত উৎসুক দর্শক । এই বুঝি উপর থেকে পড়ে বেচারা সাইকেল আরোহীর সব হাড় গুঁড়ো হয়ে গেল । এমনটা যে হয় না, তা-নয় । সাইকেলের এ চরকাবাজির পেছনের ফিজিক্সটা জানলে খুব সহজেই তা ব্যাখ্যা করা যায় ।

বৃত্তপথে ঘূর্ণায়মান কোন বস্তুর অবস্থান ঠিক রাখার জন্য এক প্রকার বলের প্রয়োজন পরে যাকে বলে সেন্ট্রিপেটাল ফোর্স বা কেন্দ্রাভিমুখী বল । ক্রিয়ার দিক বৃত্তাকার পথের কেন্দ্রের দিকে বলেই, এমন নাম । বৃত্তের পরিধি বরাবর আরেক প্রকার বল ক্রিয়া করে যার নাম সেন্ট্রিফিউগাল ফোর্স বা কেন্দ্রবিমুখী বল । সমান ও বিপরীতমুখী এ দুই বলের ক্রিয়াই বস্তুটিকে সবসময় ঐ একই ব্যাসার্ধের বৃত্তপথে ধরে রাখে ।

এখানে, চক্রাকার পথে নির্দিষ্ট বেগে চলার ফলে সৃষ্ট কেন্দ্রমুখী ত্বরণ এতোই প্রবল হয় যে, শূন্যে হামেশাই ডিগবাজী খেলেও সাইকেল নিচে পড়ে যায় না। তবে এক্ষেত্রে যে প্ল্যাটফর্ম বেয়ে সাইকেল আরোহী নেমে আসেন তার উচ্চতা আর ডিগবাজিতে সৃষ্ট লুপের ব্যাসার্ধ সঠিকভাবে স্থির থাকা বাঞ্ছনীয় । কিভাবে? চলুন, একটু গানিতিকভাবে চিন্তা করা যাক—
ধরে নেই, AC উচ্চতা থেকে আরোহী নামা শুরু করেছেন । এ উচ্চতা থেকে লুপের সর্বোচ্চ বিন্দুর দূরত্ব বা প্লাটফর্মের উচ্চতা, AB = x । আরোহীর লুপের সর্বোচ্চ বিন্দুতে বেগ, প্ল্যাটফর্ম অতিক্রমের সময় একই উচ্চতা অতিক্রমের সময়ের বেগের সমান হবে (এক্ষেত্রে সৃষ্ট ঘর্ষণ বল উপেক্ষা করে) ।

এখন, পড়ন্ত বস্তুর সুত্রানুসারে, v2 = 2gx (স্থির অবস্থা থেকে নেমে আসায়, আদিবেগ= ০) ।
বৃত্তপথে ঘূর্ণনের জন্য সৃষ্ট কেন্দ্রমুখী ত্বরণ, α = v2 / r । সাইকেলারোহী নিরাপদে চক্রাকার পথে ঘুরে আসতে হলে, g ≤ α অর্থাৎ, v2 / r ≥ g হতে হবে ।
যেহেতু v2 = 2gx, তাই, 2gx/r ≥ g  x ≥ r/2 অর্থাৎ, সাইকেলারোহীর প্ল্যাটফর্ম লুপের উপর অথবা উচ্চতায় থাকতে হবে, যেন প্ল্যাটফর্মের দৈর্ঘ্য, লুপের ব্যাসার্ধের অর্ধেকের বেশি কিংবা সমান হয় ।
এ হিসেবের ব্যত্যয় সাইকেল আরোহীর অপঘাতে মৃত্যুর কারণ হতে পারে, যদিও প্ল্যাটফর্মসহ পুরো ট্র্যাকটিই এমন চুলচেরা হিসেব করেই তৈরি করা হয় ।
তারপরও যে সুদক্ষ নিপুণতায় সাইকেলারোহী শূন্যে ডিগবাজি দিয়ে থাকেন, তার পেছনে আছে সেই প্রবাদ বাক্যটি— ‘Practice makes a man perfect’ বা ‘গাইতে গাইতে গায়েন’।