களஞ்சியம் – 2: நியூட்டனின் இயக்கவிதிகள் – 1

நியூட்டனின் இயக்கவிதிகள்

இயற்பியலின் மிக அடிப்படையானவிதிகளில் மிகவும் முக்கியமானது, பருப்பொருட்களின் இயக்கத்தின் அடிப்படை அளவீடுகளான, இடப்பெயர்ச்சி, திசைவேகம், முடுக்கம், விசை போன்றவற்றின் அளவுகளைக் கண்டறிய உதவுகிறது.

முதலில் பொருள், அதன் வடிவம் அதன் இயங்கும் முறைமைப் போன்றவற்றை, அரிஸ்டாடில், அர்கிட்டாஸ், பிதாகரஸ் போன்ற கிரேக்க அறிஞர்களும் அவர்களைச்சார்ந்த தத்துவ இயக்கங்களும் கிபி 3ஆம் நூற்றாண்டுவாக்கிலேயே அறிந்ததோடு மட்டுமில்லாது, மெக்கானிகா என்ற நூலையும் இயற்றியுள்ளனர், அதை இயற்றியவர், அரிஸ்டாட்டில் என்றும் அர்கிட்டாஸ் என்றும் முன்பின் முரணான வரலாறு உள்ளன.

ஆயினும், 16ஆம் நூற்றாண்டு அறிவியல்முறைகள் புதியப்பாதைகளைவழிவகுத்தன. இயல்தத்துவங்களாக இருந்த அறிவியல், நவீனஅறிவியலாக மாற அடிகோலியது. அக்காலத்தைய முக்கியமான அறிவியலாளர்களாலான, கோபர்னிகஸ், கலிலியோ, நியூட்டன் போன்றோர்களால் உருவானது, இவர்களில் நடுநாயகமாகக் கருதப்படுகிற, நியூட்டன் என்பவர், மூன்று இயக்கவிதிகளைத் தந்தனர். அவையெல்லாவற்றையும் காண்போம்.

1முதலாம் விதி

ஒரு பொருள் அமைதிநிலையிலோ அல்லது சீரான நேர்கோட்டு இயக்கநிலையிலோ இருக்கும்போது, அதன் மீது யாதொரு விசையும் இல்லாதவரை, அப்பொருள் தனது அமைதிநிலையையோ அல்லது நேர்கோட்டு இயக்க நிலையையோ மாற்றிக் கொள்ளாது.

அதாவது, நகராத பொருள் தானாக நகரப்போவதில்லை. அதன்மீது விசையைச் செலுத்தும்போது மட்டுமே நகராத நிலையில் இருந்து நகரும் நிலைக்கு மாறுபடும். அதேநேரம் குறிப்பிட்ட திசைவேகத்தில், ஒரு நேர்கோட்டில் சீராக இயங்கும் பருப்பொருள், அதன் இயக்கத்தில் இருந்து மாறுபடுவதற்கும் ஏதோவொரு விசையானது செலுத்தப்பட்டால் மட்டுமே அதன் இயக்கநிலையில் மாறுபாடு ஏற்படும்.

இம்மாதிரியான, அமைதிநிலை மற்றும் இயக்கநிலையில் பொருட்கள் நிலைத்து நிற்பதால், இத்தன்மையினை நிலைமம் (inertia) என்றுக் குறிப்பிடுவோம்.

எடுத்துக்காட்டு: ஒரு வண்டியின்/பேருந்தின் மையத்தில் ஒரு பந்து இருப்பதாகக் கொள்வோம். நீங்கள் அவ்வண்டியை முன்னே நேர்கோட்டு இயக்கத்தில் ஓட்டுகிறீர்கள் என்றும் கொள்வோம்,

வண்டியின் தரைதளத்தோடு பந்தை ஒரு பசையைக் கொண்டு ஒட்டிவிடுவோம். பின்னர் வண்டியை சீரான நேர்கோட்டு இயக்கத்திற்கு கொண்டுவருகிறோம் என்றுக் கொள்க. இப்பொழுது திடீரென வண்டியின் தடையை அழுத்தினால் என்னவாகும்? பந்து பசையால் ஒட்டப்பட்டு, அதுவும் வண்டியின் ஒரு உறுப்பாகவே மாறியிருப்பதால், அதன் வேகத்திலேயே பயணித்து, வண்டியை சடாரென நிறுத்தினாலும் பந்து அசையாதுநிற்கும்.

தற்பொழுது, இன்னொரு பந்தை, முதலாம் பந்தின் அருகிலேயே வைப்போம்.

இப்பொழுது நிறுத்திவைக்கப்பட்ட வண்டியை, திடீரென எடுப்பதாகக் கொள்வோம். இப்பொழுது, இரண்டாம் பந்து, வண்டியின் ஓட்டத்துக்கு எதிர்த்திசையிலோடும். அதாவது, அமைதியாக இருந்தப் பந்தானது. அதன் அமைதிநிலையிலேயே இருக்க முயலுவதாலேயே முன்னோக்கி ஓடும் பேருந்துக்கு பின்னோக்கி நகருகிறது.

இப்பொழுது, சீரான திசைவேகத்தில் ஓடும் பேருந்தை, திடீரென நீங்கள் வண்டியை நிறுத்தும்போது, அமைதியான இயக்கத்தில் இருக்கும் இரண்டாம் பந்தானது, வண்டி நிறுத்தப்பட்டப் பின்னரும் வண்டியின் பயணதிசையிலேயே உருண்டோடும்.

அதாவது, பந்து அமைதியாக இருந்தாலும், வண்டியின் மேல் இருப்பதால் வண்டியின் திசைவேகத்திலேயே இருந்த பந்து, திடீரென வண்டி நின்றாலும், அதே திசைவேகத்தைத்தக்க வைத்துக்கொள்வதால், முன்னர் உருண்டோடும். இம்மூன்று சோதனைகளும் நிலைமம் என்றப் பண்பை உணர்த்துகிறது. நகராப்பொருளாய் இருந்தாலும் அல்லது ஒரே சீர்வேகத்தில் இருந்தாலும் நிலையாய் இருப்பது, ஒரு விசைப்பாடு செலுத்தப்படும்போது, அதன் நிலையிலிருந்து நிலைமத்திலிருந்து மாறுகிறது. அப்படியானால் விசைப்பாட்டின் அளவிற்குத்தக்கன அப்பொருளின் இயக்கமும் இருக்க வேண்டுமல்லவா?! கொடுக்கப்பட்ட விசை அதிகமானால், பொருளின் அசைவும் அதிகமாகும், குறைவானால் குறைவாக இருக்கும். சரிதானா?! அதுதான் இரண்டாம் விதிக்கு அடித்தளம், அப்படியே இரண்டாம் விதியை நோக்குவோம்!

Advertisements

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Google photo

You are commenting using your Google account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

Connecting to %s