4.1 ಪರಿಚಯ

ಹಿಂದಿನ ಅಧ್ಯಾಯದಲ್ಲಿ, ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶದಲ್ಲಿ ಒಂದು ಕಣದ ಚಲನೆಯನ್ನು ಪರಿಮಾಣಾತ್ಮಕವಾಗಿ ವಿವರಿಸುವುದು ನಮ್ಮ ಕಾಳಜಿಯಾಗಿತ್ತು. ಏಕರೂಪ ಚಲನೆಗೆ ಕೇವಲ ವೇಗದ ಪರಿಕಲ್ಪನೆ ಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ ಎಂದು ನಾವು ನೋಡಿದೆವು, ಆದರೆ ಏಕರೂಪವಲ್ಲದ ಚಲನೆಗೆ ವೇಗೋತ್ಕರ್ಷದ ಪರಿಕಲ್ಪನೆಯೂ ಹೆಚ್ಚಾಗಿ ಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ. ಇಲ್ಲಿಯವರೆಗೆ, ಯಾವುದು ವಸ್ತುಗಳ ಚಲನೆಯನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸುತ್ತದೆ ಎಂಬ ಪ್ರಶ್ನೆಯನ್ನು ನಾವು ಕೇಳಿಲ್ಲ. ಈ ಅಧ್ಯಾಯದಲ್ಲಿ, ನಾವು ಈ ಮೂಲಭೂತ ಪ್ರಶ್ನೆಗೆ ತಿರುಗುತ್ತೇವೆ.

ನಮ್ಮ ಸಾಮಾನ್ಯ ಅನುಭವದ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ಮೊದಲು ಉತ್ತರವನ್ನು ಊಹಿಸೋಣ. ವಿಶ್ರಾಂತಿಯಲ್ಲಿರುವ ಫುಟ್ಬಾಲ್ ಅನ್ನು ಚಲಿಸಲು, ಯಾರಾದರೂ ಅದನ್ನು ಒದೆಯಬೇಕು. ಒಂದು ಕಲ್ಲನ್ನು ಮೇಲಕ್ಕೆ ಎಸೆಯಲು, ಅದಕ್ಕೆ ಮೇಲ್ಮುಖವಾದ ತಳ್ಳುವಿಕೆಯನ್ನು ನೀಡಬೇಕು. ತಂಗಾಳಿಯು ಮರದ ಕೊಂಬೆಗಳನ್ನು ಊಗಲು ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ; ಬಲವಾದ ಗಾಳಿಯು ಭಾರವಾದ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಸಹ ಚಲಿಸಬಹುದು. ಒಂದು ದೋಣಿಯು ಹರಿಯುವ ನದಿಯಲ್ಲಿ ಯಾರೂ ತುಂಬದೆ ಚಲಿಸುತ್ತದೆ. ಸ್ಪಷ್ಟವಾಗಿ, ವಿಶ್ರಾಂತಿಯಿಂದ ಒಂದು ವಸ್ತುವನ್ನು ಚಲಿಸಲು ಬಲವನ್ನು ಒದಗಿಸಲು ಕೆಲವು ಬಾಹ್ಯ ಏಜೆನ್ಸಿ ಅಗತ್ಯವಿದೆ. ಅಂತೆಯೇ, ಚಲನೆಯನ್ನು ನಿಧಾನಗೊಳಿಸಲು ಅಥವಾ ನಿಲ್ಲಿಸಲು ಸಹ ಬಾಹ್ಯ ಬಲದ ಅಗತ್ಯವಿದೆ. ಒಂದು ಬಾಗಿದ ಸಮತಲದಲ್ಲಿ ಕೆಳಗೆ ಉರುಳುವ ಚೆಂಡಿನ ಮೇಲೆ ಅದರ ಚಲನೆಯ ದಿಕ್ಕಿನ ವಿರುದ್ಧ ಬಲವನ್ನು ಅನ್ವಯಿಸುವ ಮೂಲಕ ನೀವು ಅದನ್ನು ನಿಲ್ಲಿಸಬಹುದು. ಈ ಉದಾಹರಣೆಗಳಲ್ಲಿ, ಬಲದ ಬಾಹ್ಯ ಏಜೆನ್ಸಿ (ಕೈಗಳು, ಗಾಳಿ, ಹರಿವು, ಇತ್ಯಾದಿ) ವಸ್ತುವಿನ ಸಂಪರ್ಕದಲ್ಲಿದೆ. ಇದು ಯಾವಾಗಲೂ ಅಗತ್ಯವಿಲ್ಲ. ಕಟ್ಟಡದ ಮೇಲ್ಭಾಗದಿಂದ ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡಲಾದ ಕಲ್ಲು ಭೂಮಿಯ ಗುರುತ್ವಾಕರ್ಷಣೆಯ ಒತ್ತಡದಿಂದ ಕೆಳಗೆ ವೇಗವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ. ಒಂದು ದಂಡ ಕಾಂತವು ದೂರದಿಂದ ಕಬ್ಬಿಣದ ಉಗುರನ್ನು ಆಕರ್ಷಿಸಬಹುದು. ಇದು ಬಾಹ್ಯ ಏಜೆನ್ಸಿಗಳು (ಉದಾ. ಗುರುತ್ವಾಕರ್ಷಣೆ ಮತ್ತು ಕಾಂತೀಯ ಬಲಗಳು) ದೂರದಿಂದಲೂ ವಸ್ತುವಿನ ಮೇಲೆ ಬಲವನ್ನು ಬೀರಬಹುದು ಎಂದು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ.

ಸಂಕ್ಷಿಪ್ತವಾಗಿ, ಸ್ಥಿರವಾದ ವಸ್ತುವನ್ನು ಚಲನೆಯಲ್ಲಿ ಇಡಲು ಅಥವಾ ಚಲಿಸುವ ವಸ್ತುವನ್ನು ನಿಲ್ಲಿಸಲು ಬಲದ ಅಗತ್ಯವಿದೆ, ಮತ್ತು ಈ ಬಲವನ್ನು ಒದಗಿಸಲು ಕೆಲವು ಬಾಹ್ಯ ಏಜೆನ್ಸಿ ಅಗತ್ಯವಿದೆ. ಬಾಹ್ಯ ಏಜೆನ್ಸಿಯು ವಸ್ತುವಿನ ಸಂಪರ್ಕದಲ್ಲಿರಬಹುದು ಅಥವಾ ಇಲ್ಲದಿರಬಹುದು. ಇಲ್ಲಿಯವರೆಗೆ ಸರಿ. ಆದರೆ ಒಂದು ವಸ್ತುವು ಏಕರೂಪವಾಗಿ ಚಲಿಸುತ್ತಿದ್ದರೆ (ಉದಾ. ಸಮತಲ ಹಿಮದ ಫಲಕದ ಮೇಲೆ ಸ್ಥಿರ ವೇಗದಿಂದ ನೇರವಾಗಿ ಚಲಿಸುವ ಸ್ಕೇಟರ್) ಏನು? ಒಂದು ವಸ್ತುವನ್ನು ಏಕರೂಪ ಚಲನೆಯಲ್ಲಿ ಇರಿಸಿಕೊಳ್ಳಲು ಬಾಹ್ಯ ಬಲದ ಅಗತ್ಯವಿದೆಯೇ?

4.2 ಅರಿಸ್ಟಾಟಲ್ನ ತಪ್ಪು ತಿಳುವಳಿಕೆ

ಮೇಲೆ ಮಾಡಲಾದ ಪ್ರಶ್ನೆಯು ಸರಳವಾಗಿ ಕಾಣುತ್ತದೆ. ಆದರೆ, ಅದಕ್ಕೆ ಉತ್ತರಿಸಲು ಯುಗಗಳು ತೆಗೆದುಕೊಂಡವು. ವಾಸ್ತವವಾಗಿ, ಹದಿನೇಳನೇ ಶತಮಾನದಲ್ಲಿ ಗೆಲಿಲಿಯೋ ನೀಡಿದ ಈ ಪ್ರಶ್ನೆಗೆ ಸರಿಯಾದ ಉತ್ತರವು ನ್ಯೂಟೋನಿಯನ್ ಯಂತ್ರಶಾಸ್ತ್ರದ ಅಡಿಪಾಯವಾಗಿತ್ತು, ಇದು ಆಧುನಿಕ ವಿಜ್ಞಾನದ ಜನ್ಮವನ್ನು ಸೂಚಿಸಿತು.

ಗ್ರೀಕ್ ಚಿಂತಕ, ಅರಿಸ್ಟಾಟಲ್ (ಕ್ರಿ.ಪೂ. 384–322), ಒಂದು ವಸ್ತುವು ಚಲಿಸುತ್ತಿದ್ದರೆ, ಅದನ್ನು ಚಲಿಸುತ್ತಿರಿಸಲು ಏನಾದರೂ ಬಾಹ್ಯ ಅಗತ್ಯವಿದೆ ಎಂಬ ದೃಷ್ಟಿಕೋನವನ್ನು ಹೊಂದಿದ್ದರು. ಈ ದೃಷ್ಟಿಕೋನದ ಪ್ರಕಾರ, ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಬಿಲ್ಲಿನಿಂದ ಹೊಡೆದ ಬಾಣವು ಹಾರುತ್ತಲೇ ಇರುತ್ತದೆ ಏಕೆಂದರೆ ಬಾಣದ ಹಿಂದಿನ ಗಾಳಿಯು ಅದನ್ನು ತಳ್ಳುತ್ತಲೇ ಇರುತ್ತದೆ. ಈ ದೃಷ್ಟಿಕೋನವು ಬ್ರಹ್ಮಾಂಡದಲ್ಲಿ ವಸ್ತುಗಳ ಚಲನೆಯ ಕುರಿತು ಅರಿಸ್ಟಾಟಲ್ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿದ ವಿಚಾರಗಳ ವಿಸ್ತೃತ ಚೌಕಟ್ಟಿನ ಭಾಗವಾಗಿತ್ತು. ಚಲನೆಯ ಕುರಿತು ಅರಿಸ್ಟಾಟಲಿಯನ್ ವಿಚಾರಗಳಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಿನವು ಈಗ ತಪ್ಪು ಎಂದು ತಿಳಿದುಬಂದಿದೆ ಮತ್ತು ನಮಗೆ ಕಾಳಜಿ ಮಾಡಬೇಕಾಗಿಲ್ಲ. ಇಲ್ಲಿ ನಮ್ಮ ಉದ್ದೇಶಕ್ಕಾಗಿ, ಅರಿಸ್ಟಾಟಲಿಯನ್ ಚಲನೆಯ ನಿಯಮವನ್ನು ಈ ರೀತಿ ಹೇಳಬಹುದು: ಒಂದು ವಸ್ತುವನ್ನು ಚಲನೆಯಲ್ಲಿ ಇರಿಸಿಕೊಳ್ಳಲು ಬಾಹ್ಯ ಬಲದ ಅಗತ್ಯವಿದೆ.

ನಾವು ನೋಡುವಂತೆ, ಅರಿಸ್ಟಾಟಲಿಯನ್ ಚಲನೆಯ ನಿಯಮವು ದೋಷಪೂರಿತವಾಗಿದೆ. ಆದರೆ, ಇದು ಯಾರಾದರೂ ಸಾಮಾನ್ಯ ಅನುಭವದಿಂದ ಹೊಂದಿರುವ ಸಹಜ ದೃಷ್ಟಿಕೋನವಾಗಿದೆ. ನೆಲದ ಮೇಲೆ ಸರಳ (ವಿದ್ಯುತ್ ರಹಿತ) ಆಟಿಕೆ-ಕಾರ್ನೊಂದಿಗೆ ಆಡುತ್ತಿರುವ ಸಣ್ಣ ಮಗು ಸಹ, ಅದನ್ನು ಚಲಿಸುತ್ತಿರಿಸಲು ಆಟಿಕೆ-ಕಾರ್ಗೆ ಲಗತ್ತಿಸಲಾದ ದಾರವನ್ನು ನಿರಂತರವಾಗಿ ಕೆಲವು ಬಲದಿಂದ ಎಳೆಯಬೇಕು ಎಂದು ಅಂತರ್ಬೋಧೆಯಿಂದ ತಿಳಿದಿದೆ. ಅದು ದಾರವನ್ನು ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡಿದರೆ, ಅದು ವಿಶ್ರಾಂತಿಗೆ ಬರುತ್ತದೆ. ಈ ಅನುಭವವು ಹೆಚ್ಚಿನ ಭೂಮಿಯ ಚಲನೆಗಳಿಗೆ ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿದೆ. ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಚಲನೆಯಲ್ಲಿ ಇರಿಸಿಕೊಳ್ಳಲು ಬಾಹ್ಯ ಬಲಗಳು ಅಗತ್ಯವೆಂದು ತೋರುತ್ತದೆ. ತಮ್ಮಷ್ಟಕ್ಕೆ ತಾವು ಬಿಟ್ಟರೆ, ಎಲ್ಲಾ ವಸ್ತುಗಳು ಅಂತಿಮವಾಗಿ ವಿಶ್ರಾಂತಿಗೆ ಬರುತ್ತವೆ.

ಅರಿಸ್ಟಾಟಲ್ನ ವಾದದಲ್ಲಿ ದೋಷವೇನು? ಉತ್ತರ: ಚಲಿಸುವ ಆಟಿಕೆ ಕಾರು ನಿಲುಗಡೆಗೆ ಬರುತ್ತದೆ ಏಕೆಂದರೆ ನೆಲದಿಂದ ಕಾರಿನ ಮೇಲಿನ ಘರ್ಷಣೆಯ ಬಾಹ್ಯ ಬಲವು ಅದರ ಚಲನೆಯನ್ನು ವಿರೋಧಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ಬಲವನ್ನು ಎದುರಿಸಲು, ಮಗುವು ಚಲನೆಯ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿ ಕಾರಿನ ಮೇಲೆ ಬಾಹ್ಯ ಬಲವನ್ನು ಅನ್ವಯಿಸಬೇಕು. ಕಾರು ಏಕರೂಪ ಚಲನೆಯಲ್ಲಿರುವಾಗ, ಅದರ ಮೇಲೆ ಯಾವುದೇ ನಿವ್ವಳ ಬಾಹ್ಯ ಬಲವು ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುವುದಿಲ್ಲ: ಮಗುವಿನ ಬಲವು ನೆಲದ ಬಲವನ್ನು (ಘರ್ಷಣೆ) ರದ್ದುಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ. ಪರಿಣಾಮ: ಘರ್ಷಣೆ ಇಲ್ಲದಿದ್ದರೆ, ಆಟಿಕೆ ಕಾರನ್ನು ಏಕರೂಪ ಚಲನೆಯಲ್ಲಿ ಇರಿಸಿಕೊಳ್ಳಲು ಮಗುವು ಯಾವುದೇ ಬಲವನ್ನು ಅನ್ವಯಿಸಬೇಕಾಗಿಲ್ಲ.

ಘರ್ಷಣೆ (ಘನಗಳು) ಮತ್ತು ಸ್ನಿಗ್ಧ ಬಲಗಳು (ದ್ರವಗಳಿಗೆ) ನಂತಹ ವಿರೋಧಿ ಬಲಗಳು ಸಹಜ ಪ್ರಪಂಚದಲ್ಲಿ ಯಾವಾಗಲೂ ಇರುತ್ತವೆ. ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಏಕರೂಪ ಚಲನೆಯಲ್ಲಿ ಇರಿಸಿಕೊಳ್ಳಲು ಘರ್ಷಣೆಯ ಬಲಗಳನ್ನು ಜಯಿಸಲು ಬಾಹ್ಯ ಏಜೆನ್ಸಿಗಳ ಬಲಗಳು ಅಗತ್ಯವಾಗಿರುತ್ತವೆ ಎಂಬುದನ್ನು ಇದು ವಿವರಿಸುತ್ತದೆ. ಈಗ ಅರಿಸ್ಟಾಟಲ್ ಎಲ್ಲಿ ತಪ್ಪು ಮಾಡಿದ್ದಾರೆ ಎಂಬುದನ್ನು ನಾವು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಂಡಿದ್ದೇವೆ. ಈ ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಅನುಭವವನ್ನು ಅವರು ಮೂಲ ವಾದದ ರೂಪದಲ್ಲಿ ಸಂಕೇತಿಸಿದರು. ಬಲಗಳು ಮತ್ತು ಚಲನೆಗಾಗಿ ಪ್ರಕೃತಿಯ ನಿಜವಾದ ನಿಯಮವನ್ನು ಪಡೆಯಲು, ಯಾವುದೇ ಘರ್ಷಣೆಯ ಬಲಗಳು ವಿರೋಧಿಸದೆ ಏಕರೂಪ ಚಲನೆ ಸಾಧ್ಯವಿರುವ ಪ್ರಪಂಚವನ್ನು ಕಲ್ಪಿಸಿಕೊಳ್ಳಬೇಕು. ಇದನ್ನೇ ಗೆಲಿಲಿಯೋ ಮಾಡಿದರು.

4.3 ಜಡತ್ವದ ನಿಯಮ

ಗೆಲಿಲಿಯೋ ಬಾಗಿದ ಸಮತಲದ ಮೇಲೆ ವಸ್ತುಗಳ ಚಲನೆಯನ್ನು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಿದರು. ವಸ್ತುಗಳು (i) ಬಾಗಿದ ಸಮತಲದ ಕೆಳಗೆ ಚಲಿಸುವಾಗ ವೇಗವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತವೆ, ಆದರೆ (ii) ಮೇಲಕ್ಕೆ ಚಲಿಸುವವು ನಿಧಾನಗೊಳ್ಳುತ್ತವೆ. (iii) ಸಮತಲ ಸಮತಲದ ಮೇಲಿನ ಚಲನೆಯು ಮಧ್ಯಂತರ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಯಾಗಿದೆ. ಗೆಲಿಲಿಯೋ ಘರ್ಷಣೆಯಿಲ್ಲದ ಸಮತಲ ಸಮತಲದ ಮೇಲೆ ಚಲಿಸುವ ವಸ್ತುವು ವೇಗೋತ್ಕರ್ಷ ಅಥವಾ ಮಂದಗತಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿರಬಾರದು ಎಂದು ತೀರ್ಮಾನಿಸಿದರು, ಅಂದರೆ ಅದು ಸ್ಥಿರ ವೇಗದಿಂದ ಚಲಿಸಬೇಕು (ಚಿತ್ರ 4.1(ಎ)).

ಚಿತ್ರ 4.1(ಎ)

ಅದೇ ತೀರ್ಮಾನಕ್ಕೆ ಕಾರಣವಾಗುವ ಗೆಲಿಲಿಯೋ ಅವರ ಇನ್ನೊಂದು ಪ್ರಯೋಗವು ಎರಡು ಬಾಗಿದ ಸಮತಲವನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿದೆ. ಒಂದು ಸಮತಲದ ಮೇಲೆ ವಿಶ್ರಾಂತಿಯಿಂದ ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡಲಾದ ಚೆಂಡು ಕೆಳಗೆ ಉರುಳುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಇನ್ನೊಂದರ ಮೇಲೆ ಏರುತ್ತದೆ. ಸಮತಲಗಳು ನುಣುಪಾಗಿದ್ದರೆ, ಚೆಂಡಿನ ಅಂತಿಮ ಎತ್ತರವು ಆರಂಭಿಕ ಎತ್ತರಕ್ಕೆ ಸರಿಸುಮಾರು ಒಂದೇ ಆಗಿರುತ್ತದೆ (ಸ್ವಲ್ಪ ಕಡಿಮೆ ಆದರೆ ಎಂದಿಗೂ ಹೆಚ್ಚಲ್ಲ). ಆದರ್ಶ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ, ಘರ್ಷಣೆ ಇಲ್ಲದಿದ್ದಾಗ, ಚೆಂಡಿನ ಅಂತಿಮ ಎತ್ತರವು ಅದರ ಆರಂಭಿಕ ಎತ್ತರಕ್ಕೆ ಸಮಾನವಾಗಿರುತ್ತದೆ.

ಎರಡನೇ ಸಮತಲದ ಇಳಿಜಾರನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಿದರೆ ಮತ್ತು ಪ್ರಯೋಗವನ್ನು ಪುನರಾವರ್ತಿಸಿದರೆ, ಚೆಂಡು ಇನ್ನೂ ಅದೇ ಎತ್ತರವನ್ನು ತಲುಪುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಹಾಗೆ ಮಾಡುವಾಗ, ಅದು ದೀರ್ಘ ದೂರವನ್ನು ಪ್ರಯಾಣಿಸುತ್ತದೆ. ಮಿತಿಯ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ, ಎರಡನೇ ಸಮತಲದ ಇಳಿಜಾರು ಶೂನ್ಯವಾಗಿದ್ದಾಗ (ಅಂದರೆ ಸಮತಲವಾಗಿದೆ) ಚೆಂಡು ಅನಂತ ದೂರವನ್ನು ಪ್ರಯಾಣಿಸುತ್ತದೆ. ಬೇರೆ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ಹೇಳುವುದಾದರೆ, ಅದರ ಚಲನೆಯು ಎಂದಿಗೂ ನಿಲ್ಲುವುದಿಲ್ಲ. ಇದು, ಸಹಜವಾಗಿ, ಒಂದು ಆದರ್ಶೀಕೃತ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಯಾಗಿದೆ (ಚಿತ್ರ 4.1(ಬಿ))

ಚಿತ್ರ 4.1(ಬಿ) ಎರಡು ಬಾಗಿದ ಸಮತಲದ ಮೇಲೆ ಚೆಂಡಿನ ಚಲನೆಯ ವೀಕ್ಷಣೆಗಳಿಂದ ಗೆಲಿಲಿಯೋ ಜಡತ್ವದ ನಿಯಮವನ್ನು ನಿರ್ಣಯಿಸಿದರು.

ಪ್ರಾಯೋಗಿಕವಾಗಿ, ಚೆಂಡು ಸಮತಲ ಸಮತಲದ ಮೇಲೆ ಸೀಮಿತ ದೂರ ಚಲಿಸಿದ ನಂತರ ನಿಲ್ಲುತ್ತದೆ, ಏಕೆಂದರೆ ವಿರೋಧಿಸುವ ಘರ್ಷಣೆಯ ಬಲವು ಎಂದಿಗೂ ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ತೆಗೆದುಹಾಕಲಾಗುವುದಿಲ್ಲ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಘರ್ಷಣೆ ಇಲ್ಲದಿದ್ದರೆ, ಚೆಂಡು ಸಮತಲ ಸಮತಲದ ಮೇಲೆ ಸ್ಥಿರ ವೇಗದಿಂದ ಚಲಿಸುತ್ತಲೇ ಇರುತ್ತದೆ. ಹೀಗಾಗಿ, ಗೆಲಿಲಿಯೋ ಅರಿಸ್ಟಾಟಲ್ ಮತ್ತು ಅವರನ್ನು ಅನುಸರಿಸಿದವರನ್ನು ತಪ್ಪಿಸಿಕೊಂಡಿದ್ದ ಚಲನೆಯ ಕುರಿತು ಹೊಸ ಒಳನೋಟಕ್ಕೆ ಬಂದರು. ವಿಶ್ರಾಂತಿಯ ಸ್ಥಿತಿ ಮತ್ತು ಏಕರೂಪ ರೇಖೀಯ ಚಲನೆಯ ಸ್ಥಿತಿ (ಸ್ಥಿರ ವೇಗದೊಂದಿಗೆ ಚಲನೆ) ಸಮಾನವಾಗಿವೆ. ಎರಡೂ ಸಂದರ್ಭಗಳಲ್ಲಿ, ದೇಹದ ಮೇಲೆ ಯಾವುದೇ ನಿವ್ವಳ ಬಲವು ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುವುದಿಲ್ಲ. ಒಂದು ವಸ್ತುವನ್ನು ಏಕರೂಪ ಚಲನೆಯಲ್ಲಿ ಇರಿಸಿಕೊಳ್ಳಲು ನಿವ್ವಳ ಬಲದ ಅಗತ್ಯವಿದೆ ಎಂದು ಭಾವಿಸುವುದು ತಪ್ಪು. ಒಂದು ವಸ್ತುವನ್ನು ಏಕರೂಪ ಚಲನೆಯಲ್ಲಿ ಇರಿಸಿಕೊಳ್ಳಲು, ನಾವು ಘರ್ಷಣೆಯ ಬಲವನ್ನು ಎದುರಿಸಲು ಬಾಹ್ಯ ಬಲವನ್ನು ಅನ್ವಯಿಸಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ಎರಡು ಬಲಗಳು ಶೂನ್ಯ ನಿವ್ವಳ ಬಾಹ್ಯ ಬಲಕ್ಕೆ ಸೇರುತ್ತವೆ.

ಸಂಕ್ಷಿಪ್ತವಾಗಿ, ನಿವ್ವಳ ಬಾಹ್ಯ ಬಲವು ಶೂನ್ಯವಾಗಿದ್ದರೆ, ವಿಶ್ರಾಂತಿಯಲ್ಲಿರುವ ವಸ್ತುವು ವಿಶ್ರಾಂತಿಯಲ್ಲಿಯೇ ಇರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಚಲನೆಯಲ್ಲಿರುವ ವಸ್ತುವು ಏಕರೂಪ ವೇಗದಿಂದ ಚಲಿಸುತ್ತಲೇ ಇರುತ್ತದೆ. ದೇಹದ ಈ ಗುಣವನ್ನು ಜಡತ್ವ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಜಡತ್ವ ಎಂದರೆ ‘ಬದಲಾವಣೆಗೆ ಪ್ರತಿರೋಧ’. ಬಾಹ್ಯ ಬಲವು ಅದನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸಲು ಬಲವಂತ ಮಾಡದ ಹೊರತು, ದೇಹವು ಅದರ ವಿಶ್ರಾಂತಿ ಅಥವಾ ಏಕರೂಪ ಚಲನೆಯ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸುವುದಿಲ್ಲ.

ಪ್ರಾಚೀನ ಭಾರತೀಯ ವಿಜ್ಞಾನದಲ್ಲಿ ಚಲನೆಯ ಕುರಿತು ವಿಚಾರಗಳು

ಪ್ರಾಚೀನ ಭಾರತೀಯ ಚಿಂತಕರು ಚಲನೆಯ ಕುರಿತು ವಿಚಾರಗಳ ವಿಸ್ತೃತ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗೆ ಬಂದಿದ್ದರು. ಚಲನೆಯ ಕಾರಣವಾದ ಬಲವನ್ನು ವಿವಿಧ ರೀತಿಯದ್ದಾಗಿ ಭಾವಿಸಲಾಗಿತ್ತು: ನಿರಂತರ ಒತ್ತಡದಿಂದ ಬಲ (ನೋಡನ್), ಹಾಯಿ ಹಡಗಿನ ಮೇಲೆ ಗಾಳಿಯ ಬಲದಂತೆ; ಪರಿಣಾಮ (ಅಭಿಘಾತ), ಕುಂಬಾರನ ಕೋಲು ಚಕ್ರವನ್ನು ಹೊಡೆಯುವಾಗ; ನೇರ ರೇಖೆಯಲ್ಲಿ ಚಲಿಸುವ ನಿರಂತರ ಪ್ರವೃತ್ತಿ (ಸಂಸ್ಕಾರ) (ವೇಗ) ಅಥವಾ ಸ್ಥಿತಿಸ್ಥಾಪಕ ದೇಹದಲ್ಲಿ ಆಕಾರದ ಪುನಃಸ್ಥಾಪನೆ; ದಾರ, ದಂಡ, ಇತ್ಯಾದಿಗಳಿಂದ ಪ್ರಸಾರಿತ ಬಲ. ಚಲನೆಯ ವೈಶೇಷಿಕ ಸಿದ್ಧಾಂತದಲ್ಲಿ (ವೇಗ) ಪರಿಕಲ್ಪನೆಯು ಬಹುಶಃ ಜಡತ್ವದ ಪರಿಕಲ್ಪನೆಗೆ ಹತ್ತಿರವಾಗಿ ಬರುತ್ತದೆ. ನೇರ ರೇಖೆಯಲ್ಲಿ ಚಲಿಸುವ ಪ್ರವೃತ್ತಿಯಾದ ವೇಗವು ವಾತಾವರಣ ಸೇರಿದಂತೆ ವಸ್ತುಗಳ ಸಂಪರ್ಕದಿಂದ ವಿರೋಧಿಸಲ್ಪಡುತ್ತದೆ ಎಂದು ಭಾವಿಸಲಾಗಿತ್ತು, ಇದು ಘರ್ಷಣೆ ಮತ್ತು ಗಾಳಿಯ ಪ್ರತಿರೋಧದ ಕಲ್ಪನೆಗಳಿಗೆ ಸಮಾನಾಂತರವಾಗಿದೆ. ವಿಸ್ತೃತ ದೇಹದ ವಿವಿಧ ರೀತಿಯ ಚಲನೆಗಳು (ಸ್ಥಾನಾಂತರ, ತಿರುಗುವಿಕೆ ಮತ್ತು ಕಂಪನ) ಅದರ ಘಟಕ ಕಣಗಳ ಸ್ಥಾನಾಂತರ ಚಲನೆಯಿಂದ ಮಾತ್ರ ಉದ್ಭವಿಸುತ್ತವೆ ಎಂದು ಸರಿಯಾಗಿ ಸಾರಾಂಶ ಮಾಡಲಾಗಿದೆ. ಗಾಳಿಯಲ್ಲಿ ಬೀಳುವ ಎಲೆಯು ಒಟ್ಟಾರೆಯಾಗಿ ಕೆಳಮುಖ ಚಲನೆಯನ್ನು (ಪತನ್) ಮತ್ತು ತಿರುಗುವಿಕೆ ಮತ್ತು ಕಂಪನ ಚಲನೆಯನ್ನು (ಭ್ರಮಣ್, ಸ್ಪಂದನ್) ಹೊಂದಿರಬಹುದು, ಆದರೆ ಎಲೆಯ ಪ್ರತಿಯೊಂದು ಕಣವು ಕ್ಷಣದಲ್ಲಿ ಕೇವಲ ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ (ಸಣ್ಣ) ಸ್ಥಳಾಂತರವನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ. ಭಾರತೀಯ ಚಿಂತನೆಯಲ್ಲಿ ಚಲನೆಯ ಮಾಪನ ಮತ್ತು ಉದ್ದ ಮತ್ತು ಸಮಯದ ಏಕಮಾನಗಳ ಮೇಲೆ ಗಮನಾರ್ಹ ಗಮನವಿತ್ತು. ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶದಲ್ಲಿ ಒಂದು ಕಣದ ಸ್ಥಾನವನ್ನು ಮೂರು ಅಕ್ಷಗಳ ಉದ್ದಕ್ಕೂ ಅಳೆಯಲಾದ ದೂರದಿಂದ ಸೂಚಿಸಬಹುದು ಎಂದು ತಿಳಿದಿತ್ತು. ಭಾಸ್ಕರ (ಕ್ರಿ.ಶ. 1150) ‘ಕ್ಷಣಿಕ ಚಲನೆ’ (ತತ್ಕಾಲಿಕಿ ಗತಿ) ಪರಿಕಲ್ಪನೆಯನ್ನು ಪರಿಚಯಿಸಿದ್ದರು, ಇದು ಡಿಫರೆನ್ಷಿಯಲ್ ಕ್ಯಾಲ್ಕುಲಸ್ ಬಳಸಿ ಕ್ಷಣಿಕ ವೇಗದ ಆಧುನಿಕ ಕಲ್ಪನೆಯನ್ನು ಮುನ್ಸೂಚಿಸಿತು. ತರಂಗ ಮತ್ತು ಪ್ರವಾಹದ (ನೀರಿನ) ನಡುವಿನ ವ್ಯತ್ಯಾಸವನ್ನು ಸ್ಪಷ್ಟವಾಗಿ ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಲಾಗಿತ್ತು; ಪ್ರವಾಹವು ಗುರುತ್ವಾಕರ್ಷಣೆ ಮತ್ತು ದ್ರವತ್ವದ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ನೀರಿನ ಕಣಗಳ ಚಲನೆಯಾಗಿದೆ ಆದರೆ ತರಂಗವು ನೀರಿನ ಕಣಗಳ ಕಂಪನಗಳ ಪ್ರಸರಣದಿಂದ ಉಂಟಾಗುತ್ತದೆ.

4.4 ನ್ಯೂಟನ್ನ ಮೊದಲ ಚಲನೆಯ ನಿಯಮ

ಗೆಲಿಲಿಯೋ ಅವರ ಸರಳ ಆದರೆ ಕ್ರಾಂತಿಕಾರಿ ವಿಚಾರಗಳು ಅರಿಸ್ಟಾಟಲಿಯನ್ ಯಂತ್ರಶಾಸ್ತ್ರವನ್ನು ಪದಚ್ಯುತಗೊಳಿಸಿದವು. ಹೊಸ ಯಂತ್ರಶಾಸ್ತ್ರವನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಬೇಕಾಗಿತ್ತು. ಈ ಕಾರ್ಯವನ್ನು ಎಲ್ಲ ಕಾಲದ ಶ್ರೇಷ್ಠ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳಲ್ಲಿ ಒಬ್ಬರಾದ ಐಸಾಕ್ ನ್ಯೂಟನ್ ಅವರು ಬಹುತೇಕ ಏಕವ್ಯಕ್ತಿಯಾಗಿ ಸಾಧಿಸಿದರು.

ನ್ಯೂಟನ್ ಗೆಲಿಲಿಯೋ ಅವರ ವಿಚಾರಗಳ ಮೇಲೆ ನಿರ್ಮಿಸಿದರು ಮತ್ತು ಅವರ ಹೆಸರಿನಿಂದ ಹೋಗುವ ಮೂರು ಚಲನೆಯ ನಿಯಮಗಳ ವಿಷಯದಲ್ಲಿ ಯಂತ್ರಶಾಸ್ತ್ರದ ಅಡಿಪಾಯವನ್ನು ಹಾಕಿದರು. ಗೆಲಿಲಿಯೋ ಅವರ ಜಡತ್ವದ ನಿಯಮವು ಅವರ ಆರಂಭಿಕ ಹಂತವಾಗಿತ್ತು, ಅದನ್ನು ಅವರು ಮೊದಲ ಚಲನೆಯ ನಿಯಮವಾಗಿ ರೂಪಿಸಿದರು:

ಯಾವುದೇ ಬಾಹ್ಯ ಬಲವು ಇಲ್ಲದೆ ಹೊರತು, ಪ್ರತಿಯೊಂದು ವಸ್ತುವು ಅದರ ವಿಶ್ರಾಂತಿ ಅಥವಾ ನೇರ ರೇಖೆಯಲ್ಲಿ ಏಕರೂಪ ಚಲನೆಯ ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ ಇರುತ್ತದೆ.

ವಿಶ್ರಾಂತಿ ಅಥವಾ ಏಕರೂಪ ರೇಖೀಯ ಚಲನೆಯ ಸ್ಥಿತಿಯೆರಡೂ ಶೂನ್ಯ ವೇಗೋತ್ಕರ್ಷವನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತವೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಚಲನೆಯ ಮೊದಲ ನಿಯಮವನ್ನು ಸರಳವಾಗಿ ವ್ಯಕ್ತಪಡಿಸಬಹುದು:

ವಸ್ತುವಿನ ಮೇಲಿನ ನಿವ್ವಳ ಬಾಹ್ಯ ಬಲವು ಶೂನ್ಯವಾಗಿದ್ದರೆ, ಅದರ ವೇಗೋತ್ಕರ್ಷವು ಶೂನ್ಯವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ವೇಗೋತ್ಕರ್ಷವು ಶೂನ್ಯವಲ್ಲದಿರಬಹುದು, ವಸ್ತುವಿನ ಮೇಲೆ ನಿವ್ವಳ ಬಾಹ್ಯ ಬಲವಿದ್ದರೆ ಮಾತ್ರ.

ಈ ನಿಯಮವನ್ನು ಅನ್ವಯಿಸುವಲ್ಲಿ ಪ್ರಾಯೋಗಿಕವಾಗಿ ಎರಡು ರೀತಿಯ ಸಂದರ್ಭಗಳನ್ನು ಎದುರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಕೆಲವು ಉದಾಹರಣೆಗಳಲ್ಲಿ, ವಸ್ತುವಿನ ಮೇಲಿನ ನಿವ್ವಳ ಬಾಹ್ಯ ಬಲವು ಶೂನ್ಯವಾಗಿದೆ ಎಂದು ನಮಗೆ ತಿಳಿದಿದೆ. ಆ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ ವಸ್ತುವಿನ ವೇಗೋತ್ಕರ್ಷವು ಶೂನ್ಯವಾಗಿದೆ ಎಂದು ನಾವು ತೀರ್ಮಾನಿಸಬಹುದು. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಇಂಟರ್ಸ್ಟೆಲ್ಲರ್ ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶದಲ್ಲಿ ಇರುವ ಒಂದು ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ ನೌಕೆ, ಇತರ ಎಲ್ಲಾ ವಸ್ತುಗಳಿಂದ ದೂರದಲ್ಲಿದೆ ಮತ್ತು ಅದರ ಎಲ್ಲಾ ರಾಕೆಟ್ಗಳನ್ನು ಆಫ್ ಮಾಡಿದಾಗ, ಅದರ ಮೇಲೆ ಯಾವುದೇ ನಿವ್ವಳ ಬಾಹ್ಯ ಬಲವು ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುವುದಿಲ್ಲ. ಮೊದಲ ನಿಯಮದ ಪ್ರಕಾರ, ಅದರ ವೇಗೋತ್ಕರ್ಷವು ಶೂನ್ಯವಾಗಿರಬೇಕು. ಅದು ಚಲನೆಯಲ್ಲಿದ್ದರೆ, ಅದು ಸ್ಥಿರ ವೇಗದಿಂದ ಚಲಿಸುತ್ತಲೇ ಇರಬೇಕು.

ಆದಾಗ್ಯೂ, ಹೆಚ್ಚಾಗಿ, ನಾವು ಆರಂಭದಲ್ಲಿ ಎಲ್ಲಾ ಬಲಗಳನ್ನು ತಿಳಿದಿಲ್ಲ. ಆ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ, ಒಂದು ವಸ್ತುವು ವೇಗೋತ್ಕರ್ಷವಾಗಿಲ್ಲ ಎಂದು ನಮಗೆ ತಿಳಿದಿದ್ದರೆ (ಅಂದರೆ ಅದು ವಿಶ್ರಾಂತಿಯಲ್ಲಿದೆ ಅಥವಾ ಏಕರೂಪ ರೇಖೀಯ ಚಲನೆಯಲ್ಲಿದೆ), ವಸ್ತುವಿನ ಮೇಲಿನ ನಿವ್ವಳ ಬಾಹ್ಯ ಬಲವು ಶೂನ್ಯವಾಗಿರಬೇಕು ಎಂದು ಮೊದಲ ನಿಯಮದಿಂದ ನಾವು ನಿರ್ಣಯಿಸಬಹುದು. ಗುರುತ್ವಾಕರ್ಷಣೆಯು ಎಲ್ಲೆಡೆ ಇದೆ. ಭೂಮಿಯ ವಿದ್ಯಮಾನಗಳಿಗೆ, ನಿರ್ದಿಷ್ಟವಾಗಿ, ಪ್ರತಿಯೊಂದು ವಸ್ತುವು ಭೂಮಿಯಿಂದ ಗುರುತ್ವಾಕರ್ಷಣೆಯ ಬಲವನ್ನು ಅನುಭವಿಸುತ್ತದೆ. ಅಲ್ಲದೆ, ಚಲನೆಯಲ್ಲಿರುವ ವಸ್ತುಗಳು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಘರ್ಷಣೆ, ಸ್ನಿಗ್ಧ ಎಳೆತ, ಇತ್ಯಾದಿಗಳನ್ನು ಅನುಭವಿಸುತ್ತವೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಭೂಮಿಯ ಮೇಲೆ, ಒಂದು ವಸ್ತುವು ವಿಶ್ರಾಂತಿಯಲ್ಲಿದೆ ಅಥವಾ ಏಕರೂಪ ರೇಖೀಯ ಚಲನೆಯಲ್ಲಿದ್ದರೆ, ಅದರ ಮೇಲೆ ಯಾವುದೇ ಬಲಗಳು ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತಿಲ್ಲ ಎಂಬ ಕಾರಣದಿಂದಾಗಿ ಅಲ್ಲ, ಆದರೆ ವಿವಿಧ ಬಾಹ್ಯ ಬಲಗಳು ರದ್ದುಗೊಳಿಸುತ್ತವೆ ಅಂದರೆ ಶೂನ್ಯ ನಿವ್ವಳ ಬಾಹ್ಯ ಬಲಕ್ಕೆ ಸೇರುತ್ತವೆ.

ಸಮತಲ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ವಿಶ್ರಾಂತಿಯಲ್ಲಿರುವ ಪುಸ್ತಕವನ್ನು ಪರಿಗಣಿಸಿ ಚಿತ್ರ (5.2(ಎ)). ಇದು ಎರಡು ಬಾಹ್ಯ ಬಲಗಳಿಗೆ ಒಳಪಟ್ಟಿರುತ್ತದೆ: ಗುರುತ್ವಾಕರ್ಷಣೆಯಿಂದ ಬಲ (ಅಂದರೆ ಅದರ ತೂಕ W) ಕೆಳಮುಖವಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಮೇಜಿನಿಂದ ಪುಸ್ತಕದ ಮೇಲಿನ ಮೇಲ್ಮುಖ ಬಲ, ಸಾಮಾನ್ಯ ಬಲ R. R ಒಂದು ಸ್ವಯಂ-ಸರಿಹೊಂದಿಸುವ ಬಲವಾಗಿದೆ. ಇದು ಮೇಲೆ ಉಲ್ಲೇಖಿಸಿದ ರೀತಿಯ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಯ ಉದಾಹರಣೆಯಾಗಿದೆ. ಬಲಗಳು ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ತಿಳಿದಿಲ್ಲ ಆದರೆ ಚಲನೆಯ ಸ್ಥಿತಿಯು ತಿಳಿದಿದೆ. ಪುಸ್ತಕವು ವಿಶ್ರಾಂತಿಯಲ್ಲಿದೆ ಎಂದು ನಾವು ಗಮನಿಸುತ್ತೇವೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಮೊದಲ ನಿಯಮದಿಂದ R ನ ಪ್ರಮಾಣವು W ಗೆ ಸಮಾನವಾಗಿರುತ್ತದೆ ಎಂದು ನಾವು ತೀರ್ಮಾನಿಸುತ್ತೇವೆ. ಆಗಾಗ್ಗೆ ಎದುರಾಗುವ ಹೇಳಿಕೆ: “W = R ಆಗಿರುವುದರಿಂದ, ಬಲಗಳು ರದ್ದುಗೊಳ್ಳುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಆದ್ದರಿಂದ, ಪುಸ್ತಕವು ವಿಶ್ರಾಂತಿಯಲ್ಲಿದೆ”. ಇದು ತಪ್ಪು ತಾರ್ಕಿಕತೆಯಾಗಿದೆ. ಸರಿಯಾದ ಹೇಳಿಕೆ: “ಪುಸ್ತಕವು ವಿಶ್ರಾಂತಿಯಲ್ಲಿದೆ ಎಂದು ಗಮನಿಸಿದ್ದರಿಂದ, ಮೊದಲ ನಿಯಮದ ಪ್ರಕಾರ, ಅದರ ಮೇಲಿನ ನಿವ್ವಳ ಬಾಹ್ಯ ಬಲವು ಶೂನ್ಯವಾಗಿರಬೇಕು. ಇದು ಸಾಮಾನ್ಯ ಬಲ R ತೂಕ W ಗೆ ಸಮಾನ ಮತ್ತು ವಿರುದ್ಧವಾಗಿರಬೇಕು ಎಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ”.

ಚಿತ್ರ 4.2 (ಎ) ಮೇಜಿನ ಮೇಲೆ ವಿಶ್ರಾಂತಿಯಲ್ಲಿರುವ ಪುಸ್ತಕ, ಮತ್ತು (ಬಿ) ಏಕರೂಪ ವೇಗದಿಂದ ಚಲಿಸುವ ಕಾರು.