భౌతిక శాస్త్రంలో చలనం

భౌతిక శాస్త్రంలో చలనం#

.

భౌతిక శాస్త్రంలో వివిధ రకాల చలనాలు ఉన్నాయి, అవి:

1. సరళ చలనం: ఇది సరళ రేఖలో జరిగే చలనం, ఒక సరళ రోడ్డుపై కారు నడపడం వంటిది. ఉదాహరణకు, ఒక వ్యక్తి గది యొక్క ఒక చివర నుండి మరొక చివరకు నడిచినట్లయితే, అతను సరళ రేఖలో కదులుతున్నాడు, ఇది సరళ చలనం.

2. భ్రమణ చలనం: ఇది స్థిర అక్షం చుట్టూ జరిగే చలనం, తిరిగే బొంగరం లేదా తన అక్షం చుట్టూ భూమి తిరగడం వంటిది. ఉదాహరణకు, మీరు తలుపు గొళ్ళెం తిప్పినప్పుడు, ఆ గొళ్ళెం తలుపు గొళ్ళెం యొక్క అక్షం చుట్టూ వృత్తాకార మార్గంలో కదులుతుంది. ఇది భ్రమణ చలనానికి ఒక ఉదాహరణ.

3. ఆవర్తన చలనం: ఇది క్రమం తప్పకుండా వ్యవధిలో పునరావృతమయ్యే చలనం, ఊగే లోలకం లేదా సూర్యుని చుట్టూ భూమి పరిభ్రమించడం వంటిది. ఉదాహరణకు, ముందుకు వెనుకకు కదిలే ఊయల యొక్క చలనం ఒక రకమైన ఆవర్తన చలనం.

4. యాదృచ్ఛిక చలనం: ఇది అనూహ్యమైన మరియు అస్తవ్యస్తమైన చలనం, వాయు కణాల కదలిక వంటిది. ఉదాహరణకు, గదిలో గురురుమని ఎగురుతున్న ఈగ యొక్క చలనం యాదృచ్ఛిక చలనానికి ఉదాహరణ.

5. ప్రక్షేపక చలనం: ఇది భూమి ఉపరితలం సమీపంలో విసిరిన లేదా విడుదల చేయబడిన వస్తువు లేదా కణం గురుత్వాకర్షణ చర్య కింద వక్ర మార్గంలో కదులుతున్న చలన రూపం. ఉదాహరణకు, మీరు బంతిని విసిరినప్పుడు, అది వక్ర మార్గాన్ని అనుసరిస్తుంది. ఇది ప్రక్షేపక చలనానికి ఉదాహరణ.

6. డోలన చలనం: ఇది క్రమమైన వేగంతో ముందుకు వెనుకకు కదిలే ఒక రకమైన చలనం. ఉదాహరణకు, సాధారణ లోలకం యొక్క చలనం డోలన చలనానికి ఉదాహరణ.

భౌతిక శాస్త్రంలో, చలనం అధ్యయనం చాలా ముఖ్యమైనది, ఎందుకంటే ఇది మన చుట్టూ ఉన్న ప్రపంచాన్ని అర్థం చేసుకోవడానికి అనుమతిస్తుంది. ఖగోళ వస్తువుల కదలిక నుండి విమానం ఎగురుతున్న విధానం వరకు, చలన సూత్రాలు పనిచేస్తున్నాయి. ఈ సూత్రాలను అర్థం చేసుకోవడం వలన నిర్దిష్ట పరిస్థితుల్లో వస్తువులు ఎలా కదులుతాయో అంచనా వేయడం సాధ్యపడుతుంది, ఇది శాస్త్రం మరియు ఇంజనీరింగ్లోని అనేక రంగాల్లో కీలకమైనది.

చలన రకాలు:#

భౌతిక శాస్త్రంలో చలనం అనేది ఇచ్చిన కాల వ్యవధిలో దాని పరిసరాలకు సంబంధించి వస్తువు యొక్క స్థానంలో మార్పును సూచిస్తుంది. చలనం యొక్క అనేక రకాలు ఉన్నాయి, అవి:

1. సరళ చలనం: ఇది చలనం యొక్క అత్యంత ప్రాథమిక రకం. ఇది సరళ రేఖలో జరిగే చలనాన్ని సూచిస్తుంది. సరళ చలనానికి ఉదాహరణ సరళ రోడ్డుపై నడుస్తున్న కారు. కారు ఒక బిందువు నుండి మరొక బిందువుకు సరళ రేఖలో కదులుతుంది.

2. భ్రమణ చలనం: ఈ రకమైన చలనంలో ఒక వస్తువు స్థిర అక్షం చుట్టూ తిరుగుతుంది. భ్రమణ చలనానికి ఉదాహరణ తన అక్షం చుట్టూ భూమి తిరగడం. మరొక ఉదాహరణ తిరిగే బొంగరం, ఇది దాని కేంద్ర అక్షం చుట్టూ తిరుగుతుంది.

3. డోలన చలనం: ఈ రకమైన చలనంలో క్రమమైన చక్రంలో ముందుకు వెనుకకు కదలిక ఉంటుంది. డోలన చలనానికి మంచి ఉదాహరణ ముందుకు వెనుకకు ఊగే లోలకం. మరొక ఉదాహరణ ఊయలపై ఉన్న పిల్లవాడు.

4. స్థానాంతర చలనం: ఇది ఒక రకమైన చలనం, దీనిలో వస్తువు యొక్క అన్ని భాగాలు ఒకే దూరాన్ని ఒకే సమయంలో కదులుతాయి. స్థానాంతర చలనానికి ఉదాహరణ రోడ్డుపై కదిలే కారు. కారు యొక్క ప్రతి భాగం, పైకప్పు పైభాగం నుండి టైర్ల దిగువ భాగం వరకు, ఒకే దూరాన్ని ఒకే సమయంలో కదులుతుంది.

5. యాదృచ్ఛిక చలనం: ఈ రకమైన చలనం అనూహ్యమైనది మరియు క్రమరహితమైనది. ఇది నిర్దిష్ట మార్గాన్ని అనుసరించదు మరియు యాదృచ్ఛికంగా దిశను మారుస్తుంది. యాదృచ్ఛిక చలనానికి ఉదాహరణ వాయు కణాల కదలిక. అవి అన్ని దిశలలో కదులుతాయి మరియు ఒకదానితో ఒకటి మరియు వాటి కంటైనర్ గోడలతో ఢీకొంటాయి.

6. వృత్తాకార చలనం: ఇది ఒక రకమైన చలనం, దీనిలో ఒక వస్తువు వృత్తాకార మార్గంలో కదులుతుంది. వృత్తాకార చలనానికి ఉదాహరణ భూమిని చుట్టుముట్టే ఉపగ్రహం. మరొక ఉదాహరణ మెర్రీ-గో-రౌండ్ పై సవారి చేస్తున్న పిల్లవాడు.

7. ప్రక్షేపక చలనం: ఈ రకమైన చలనంలో గురుత్వాకర్షణ చర్య కింద ఒక వస్తువు వక్ర మార్గంలో కదులుతుంది. వస్తువు అనుసరించే మార్గాన్ని ప్రక్షేపక మార్గం అంటారు. ప్రక్షేపక చలనానికి ఉదాహరణ గాలిలోకి కిక్ చేయబడిన ఫుట్బాల్. ఫుట్బాల్ నేలపైకి పడే ముందు వక్ర మార్గాన్ని అనుసరిస్తుంది.

8. ఆవర్తన చలనం: ఇది ఒక రకమైన చలనం, ఇది స్థిరమైన వ్యవధి తర్వాత తనను తాను పునరావృతం చేసుకుంటుంది. ఆవర్తన చలనానికి ఉదాహరణలు సూర్యుని చుట్టూ భూమి యొక్క చలనం, లోలకం యొక్క చలనం మరియు స్ప్రింగ్ యొక్క చలనం.

ప్రతి రకమైన చలనానికి దాని స్వంత ప్రత్యేక లక్షణాలు ఉంటాయి మరియు నిర్దిష్ట గణిత సమీకరణాలు మరియు సూత్రాలను ఉపయోగించి వివరించవచ్చు.

చలన నియమాలు#

చలన నియమాలు, తరచుగా న్యూటన్ యొక్క చలన నియమాలు అని పిలుస్తారు, శాస్త్రీయ యాంత్రిక శాస్త్రానికి పునాదిగా ఉన్న మూడు భౌతిక నియమాలు. ఇవి వస్తువు యొక్క చలనం మరియు దానిపై పనిచేసే బలాల మధ్య సంబంధాన్ని వివరిస్తాయి. ఈ నియమాలను మొదట సర్ ఐజాక్ న్యూటన్ తన “ఫిలాసఫీయే నాచురాలిస్ ప్రిన్సిపియా మాతమాటికా” (1687) రచనలో సంకలనం చేశాడు.

1. న్యూటన్ యొక్క మొదటి చలన నియమం (జడత్వ నియమం): ఈ నియమం ప్రకారం, విశ్రాంతిగా ఉన్న వస్తువు విశ్రాంతిగానే ఉండటానికి మరియు చలనంలో ఉన్న వస్తువు అసమతుల్య బలం ద్వారా ప్రభావితం కాకపోతే అదే వేగంతో మరియు అదే దిశలో చలనంలోనే ఉండటానికి ఉంటుంది. ఉదాహరణకు, మీరు టేబుల్పై పుస్తకాన్ని జారితే, ఘర్షణ బలం వలన అది చివరికి ఆగిపోతుంది. ఘర్షణ లేకపోతే, పుస్తకం కదులుతూనే ఉండేది.

2. న్యూటన్ యొక్క రెండవ చలన నియమం (త్వరణ నియమం): ఈ నియమం ప్రకారం, వస్తువు యొక్క త్వరణం దానిపై పనిచేసే నికర బలానికి నేరుగా అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది మరియు దాని ద్రవ్యరాశికి విలోమానుపాతంలో ఉంటుంది. త్వరణం యొక్క దిశ అనువర్తిత నికర బలం దిశలో ఉంటుంది. మరో మాటలో చెప్పాలంటే, F=ma (బలం = ద్రవ్యరాశి × త్వరణం). ఉదాహరణకు, మీరు కారును నెట్టితే, అది బలం దిశలో త్వరణం పొందుతుంది. కారు ఎక్కువ బరువు (ఎక్కువ ద్రవ్యరాశి) అయితే, ఇచ్చిన బలానికి త్వరణం తక్కువగా ఉంటుంది.

3. న్యూటన్ యొక్క మూడవ చలన నియమం (చర్య-ప్రతిచర్య నియమం): ఈ నియమం ప్రకారం, ప్రతి చర్యకు సమానమైన మరియు వ్యతిరేక దిశలో ప్రతిచర్య ఉంటుంది. దీని అర్థం ఏదైనా శరీరంపై ప్రయోగించబడే ఏదైనా బలం, మొదటి బలాన్ని ప్రయోగించిన వస్తువుపై సమాన పరిమాణం కానీ వ్యతిరేక దిశలో ఒక బలాన్ని సృష్టిస్తుంది. ఉదాహరణకు, మీరు గోడను నెట్టినట్లయితే, గోడ కూడా సమాన పరిమాణంలో బలంతో వెనుకకు నెట్టుతుంది. లేదా, మీరు పడవ నుండి దూకినట్లయితే, మీరు పడవపై ప్రయోగించే బలం దానిని వ్యతిరేక దిశలో కదిలేలా చేస్తుంది.

ఈ చలన నియమాలు భౌతిక శాస్త్ర అధ్యయనానికి ప్రాథమికమైనవి మరియు మన రోజువారీ ప్రపంచంలో మరియు విశ్వం మొత్తంలో వస్తువుల చలనాన్ని అంచనా వేయడానికి మరియు వివరించడానికి ఉపయోగించబడతాయి.

తరచుగా అడిగే ప్రశ్నలు – FAQs#

ఆవర్తన చలనం అంటే ఏమిటి?

ఆవర్తన చలనం, భౌతిక శాస్త్రంలో, క్రమమైన చక్రంలో తనను తాను పునరావృతం చేసుకునే చలనం. దీని అర్థం చలనంలో ఉన్న వస్తువు స్థిరమైన కాల వ్యవధి తర్వాత దాని అసలు స్థానానికి తిరిగి వస్తుంది. ఆవర్తన చలనానికి సాధారణ ఉదాహరణలు లోలకం యొక్క చలనం లేదా స్ప్రింగ్ యొక్క డోలనం.

ఆవర్తన చలనంలో, వస్తువు ఒక నిర్దిష్ట పరిధిలో ముందుకు వెనుకకు కదులుతుంది మరియు చలనం క్రమమైన చక్రంలో పునరావృతమవుతుంది. చలనం యొక్క ఒక పూర్తి చక్రం పూర్తి చేయడానికి పట్టే సమయాన్ని ఆవర్తన కాలం అంటారు. యూనిట్ సమయానికి చక్రాల సంఖ్యను పౌనఃపున్యం అంటారు.

సాధారణ లోలకం ఉదాహరణ తీసుకుందాం, ఇది స్ట్రింగ్ లేదా రాడ్ చివరకు జోడించబడిన బరువు (లేదా బాబ్) ను కలిగి ఉంటుంది, ఇది ముందుకు వెనుకకు ఊగుతుంది. లోలకం దాని సమతౌల్య స్థానం నుండి స్థానభ్రంశం చెంది, ఆపై విడుదల చేయబడినప్పుడు, అది గురుత్వాకర్షణ ప్రభావంతో ముందుకు వెనుకకు ఊగుతుంది. ఇది ఆవర్తన చలనానికి ఉదాహరణ. లోలకం ఒక పూర్తి ఊయల (ఒక తీవ్రత నుండి మరొక తీవ్రతకు మరియు తిరిగి) పూర్తి చేయడానికి పట్టే సమయం చలనం యొక్క ఆవర్తన కాలం. పౌనఃపున్యం అనేది యూనిట్ సమయంలో లోలకం చేసే పూర్తి ఊయలల సంఖ్య.

ఆవర్తన చలనానికి మరొక ఉదాహరణ స్ప్రింగ్ యొక్క డోలనం. స్ప్రింగ్ దాని సమతౌల్య స్థానం నుండి విస్తరించబడినప్పుడు లేదా సంపీడనం చేయబడినప్పుడు మరియు ఆపై విడుదల చేయబడినప్పుడు, అది ముందుకు వెనుకకు డోలనం చెందుతుంది. ఇది కూడా ఒక ఆవర్తన చలనం. ఆవర్తన కాలం అనేది స్ప్రింగ్ ఒక పూర్తి డోలనం (గరిష్ట సంపీడనం నుండి గరిష్ట విస్తరణకు మరియు తిరిగి) పూర్తి చేయడానికి పట్టే సమయం మరియు పౌనఃపున్యం అనేది యూనిట్ సమయానికి పూర్తి డోలనాల సంఖ్య.

ఈ రెండు ఉదాహరణలలో, చలనం ఆవర్తనమైనది మాత్రమే కాకుండా డోలనమైనది కూడా. డోలన చలనం అనేది ఒక రకమైన ఆవర్తన చలనం, ఇక్కడ వస్తువు సమతౌల్య స్థానం చుట్టూ ముందుకు వెనుకకు కదులుతుంది.

ఆవర్తన చలనం భౌతిక శాస్త్రంలో ఒక ప్రాథమిక భావన మరియు అనేక భౌతిక దృగ్విషయాలు మరియు శాస్త్రీయ అనువర్తనాలకు ఆధారం, అనేక యాంత్రిక మరియు ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాల పనితీరు కూడా ఇందులో ఉంటాయి. ఉదాహరణకు, రేడియో యాంటెనాలలో ఎలక్ట్రాన్ల డోలనం విద్యుదయస్కాంత తరంగాలను ఉత్పత్తి చేస్తుంది, అవి ప్రసారం కోసం ఉపయోగించబడతాయి. భూమి దాని అక్షం చుట్టూ తిరగడం ఒక ఆవర్తన చలనం, ఇది రాత్రి-పగలు చక్రాన్ని నిర్ణయిస్తుంది. సూర్యుని చుట్టూ భూమి యొక్క కక్ష్య మరొక ఆవర్తన చలనం, ఇది ఋతువుల చక్రాన్ని నిర్ణయిస్తుంది.

భ్రమణ చలనం అంటే ఏమిటి?

భ్రమణ చలనం, కోణీయ చలనం అని కూడా పిలుస్తారు, ఇది ఒక రకమైన చలనం, దీనిలో ఒక వస్తువు భ్రమణ అక్షం అని పిలువబడే స్థిర బిందువు చుట్టూ వృత్తాకార మార్గంలో కదులుతుంది. ఈ అక్షం వస్తువు లోపల ఉండవచ్చు, తిరిగే బొంగరం లేదా గ్రహం తిరగడం వంటివి, లేదా అది బాహ్యంగా ఉండవచ్చు, సూర్యుని చుట్టూ భూమి పరిభ్రమించడం వంటిది.

భ్రమణ చలనంలో, వస్తువు యొక్క అన్ని భాగాలు వృత్తాలలో కదులుతాయి. అక్షం నుండి దూరంగా ఉన్న బిందువుల మార్గాలు పెద్ద వృత్తాలు మరియు అక్షానికి దగ్గరగా ఉన్న బిందువులు చిన్న వృత్తాలు. అయితే, వస్తువుపై ఉన్న అన్ని బిందువులు వాటి సంబంధిత వృత్తాలను ఒకే సమయంలో పూర్తి చేస్తాయి, అంటే అవన్నీ ఒకే కోణీయ వేగాన్ని కలిగి ఉంటాయి.

భ్రమణ చలనంతో అనుబంధించబడిన అనేక కీలక భావనలు మరియు పరిమాణాలు ఉన్నాయి:

1. కోణీయ స్థానభ్రంశం: ఇది రేడియన్లలో కోణం, దీని ద్వారా ఒక బిందువు లేదా రేఖ నిర్దిష్ట అక్షం చుట్టూ నిర్దిష్ట అర్థంలో తిప్పబడింది. ఉదాహరణకు, తిరిగే బొంగరం ఒక పూర్తి భ్రమణం చేసినప్పుడు, దాని కోణీయ స్థానభ్రంశం 2π రేడియన్లు.

2. కోణీయ వేగం: ఇది కోణీయ స్థానభ్రంశం యొక్క మార్పు రేటు మరియు సరళ చలనంలో వేగానికి సమానం. ఇది సాధారణంగా రేడియన్లు ప్రతి సెకనుకు (rad/s) కొలుస్తారు. ఉదాహరణకు, ఫెర్రిస్ వీల్ ప్రతి నిమిషానికి ఒక పూర్తి భ్రమణం చేస్తే, దాని కోణీయ వేగం 2π rad/60s.

3. కోణీయ త్వరణం: ఇది కోణీయ వేగం యొక్క మార్పు రేటు, సరళ చలనంలో త్వరణానికి సమానమైనది. ఇది సాధారణంగా రేడియన్లు ప్రతి సెకను స్క్వేర్డ్ (rad/s²) లో కొలుస్తారు. ఉదాహరణకు, తిరిగే బొంగరం విశ్రాంతి నుండి ప్రారంభమై 2 సెకన్లలో 1 rad/s కోణీయ వేగాన్ని చేరుకుంటే, దాని కోణీయ త్వరణం 0.5 rad/s².

4. జడత్వ భ్రామకం: ఇది వస్తువు యొక్క భ్రమణ చలనంలో మార్పులకు ప్రతిఘటన యొక్క కొలత. ఇది వస్తువు యొక్క ద్రవ్యరాశి మరియు భ్రమణ అక్షం చుట్టూ దాని ద్రవ్యరాశి పంపిణీ రెండింటిపై ఆధారపడి ఉంటుంది. ఉదాహరణకు, తిరిగే ఐస్ స్కేటర్ తన చేతులు దేహానికి దగ్గరగా ఉన్నప్పుడు తక్కువ జడత్వ భ్రామకాన్ని మరియు ఆమె చేతులు విస్తరించినప్పుడు ఎక్కువ జడత్వ భ్రామకాన్ని కలిగి ఉంటుంది.

5. టార్క్: ఇది వస్తువును అక్షం చుట్టూ తిప్పేలా చేసే బలం యొక్క కొలత. ఇది సరళ చలనంలో బలానికి సమానం. ఉదాహరణకు, మీరు బోల్ట్ తిప్పడానికి రెంచ్ ఉపయోగించినప్పుడు, మీరు రెంచ్ చివర ప్రయోగించే బలం బోల్ట్ను తిప్పే టార్క్ను సృష్టిస్తుంది.

భ్రమణ చలనం భౌతిక శాస్త్రంలో ఒక ప్రాథమిక భావన మరియు మన చుట్టూ ఉన్న ప్రపంచంలోని అనేక దృగ్విషయాలను అర్థం చేసుకోవడానికి కీలకమైనది, బైసికిల్ చక్రం తిరగడం నుండి మన సౌర వ్యవస్థలోని గ్రహాల భ్రమణం వరకు.

న్యూటన్ యొక్క మొదటి చలన నియమం ఏమిటి?

న్యూటన్ యొక్క మొదటి చలన నియమం, జడత్వ నియమం అని కూడా పిలుస్తారు, ఇది విశ్రాంతిగా ఉన్న వస్తువు విశ్రాంతిగానే ఉండటానికి మరియు చలనంలో ఉన్న వస్తువు అసమతుల్య బలం ద్వారా ప్రభావితం కాకపోతే అదే వేగంతో మరియు అదే దిశలో చలనంలోనే ఉండటానికి ఉంటుందని పేర్కొంటుంది.

ఈ నియమం ప్రాథమికంగా ఒక వస్తువు దాని ప్రస్తుత స్థితిలో (గతిలో లేదా విశ్రాంతిలో) ఎలా కొనసాగుతుందో వివరిస్తుంది, బలం దానిని మార్చకపోతే. ఈ నియమం విశ్రాంతిలో ఉన్న వస్తువులు మరియు చలనంలో ఉన్న వస్తువులు రెండింటికీ వర్తిస్తుందని గమనించడం ముఖ్యం.

దీనిని విడదీద్దాం:

1. విశ్రాంతిలో ఉన్న వస్తువు విశ్రాంతిగానే ఉండటానికి ఉంటుంది: దీని అర్థం ఒక వస్తువు కదలకపోతే, అది కదిలేలా చేసేది ఏదైనా లేకపోతే అది కద