کشش ثقل کشش ثقل کی قوت اور نیوٹن کا قانون کشش ثقل

کشش ثقل - کشش ثقل کی قوت اور نیوٹن کا قانون کشش ثقل#

کشش ثقل کی قوت کیا ہے؟#

کشش ثقل وہ قوت کشش ہے جو کمیت رکھنے والی کسی بھی دو چیزوں کے درمیان ہوتی ہے۔ کسی چیز کی کمیت جتنی زیادہ ہوگی، اس کی کشش ثقل کی قوت اتنی ہی زیادہ ہوگی۔

کشش ثقل ایک بنیادی قوت ہے جو کائنات میں ہر جگہ موجود ہے۔ یہ سیاروں کو سورج کے گرد مدار میں رکھتی ہے، چیزوں کو زمین پر گرنے کا سبب بنتی ہے، اور کشش ثقل کی لہروں کو پیدا کرتی ہے۔ یہ ستاروں اور کہکشاؤں کی تشکیل کے لیے بھی ذمہ دار ہے۔

کشش ثقل کی قوت کا فارمولا ہے:

$$ F = \frac{Gm_1m_2}{r^2} $$

جہاں:

• $F$ نیوٹن (N) میں کشش ثقل کی قوت ہے۔
• $G$ کشش ثقل کا مستقل $(6.674 × 10^-11 N m^2 kg^{-2})$ ہے۔
• $m1$ اور $m2$ دو چیزوں کی کلوگرام (kg) میں کمیتیں ہیں۔
• r میٹر (m) میں دو چیزوں کے درمیان فاصلہ ہے۔

مثال کے طور پر، ایک ایک کلوگرام کمیت رکھنے والی دو چیزوں کے درمیان کشش ثقل کی قوت، جب ان کے درمیان فاصلہ 1 میٹر ہو، یہ ہے:

$$ F = \frac{(6.674 × 10^{-11} N m^2 kg^{-2}) \times (1 kg) \times (1 kg)}{(1 m)^2} = 6.674 × 10^{-11} N $$

یہ ایک بہت ہی چھوٹی قوت ہے، لیکن یہ دو چیزوں کو ایک دوسرے سے الگ ہونے سے روکنے کے لیے کافی ہے۔

کشش ثقل کی قوت کائنات میں ایک بہت اہم قوت ہے۔ یہ کائنات کی ساخت اور چیزوں کی حرکت کے طریقے کے لیے ذمہ دار ہے۔

نیوٹن کا قانون کشش ثقل#

سر آئزک نیوٹن کا قانون کشش ثقل، جو 1687 میں ان کی کتاب Principia Mathematica میں شائع ہوا، کمیت رکھنے والی کسی بھی دو چیزوں کے درمیان کشش کی قوت کو بیان کرتا ہے۔ یہ طبیعیات کے سب سے اہم اور بنیادی قوانین میں سے ایک ہے۔

قانون کہتا ہے کہ دو چیزوں کے درمیان کشش ثقل کی قوت ان کی کمیتوں کے حاصل ضرب کے راست متناسب اور ان کے درمیان فاصلے کے مربع کے الٹ متناسب ہوتی ہے۔

ریاضیاتی طور پر، اسے اس طرح ظاہر کیا جا سکتا ہے:

$$ F = \frac{Gm_1m_2}{r^2} $$

جہاں:

• $F$ نیوٹن (N) میں کشش ثقل کی قوت ہے۔
• $G$ کشش ثقل کا مستقل $(6.674 × 10^-11 N m^2 kg^{-2})$ ہے۔
• $m1$ اور $m2$ دو چیزوں کی کلوگرام (kg) میں کمیتیں ہیں۔
• r میٹر (m) میں دو چیزوں کے درمیان فاصلہ ہے۔
• r میٹر (m) میں دو چیزوں کے مراکز کے درمیان فاصلہ ہے۔

مثالیں:

• زمین اور چاند کے درمیان کشش ثقل کی قوت تقریباً $2.0 × 10^{22}$ N ہے۔ یہ قوت چاند کو زمین کے گرد مدار میں رکھتی ہے۔
• سورج اور زمین کے درمیان کشش ثقل کی قوت تقریباً $3.5 × 10^{22}$ N ہے۔ یہ قوت زمین کو سورج کے گرد مدار میں رکھتی ہے۔
• 1 میٹر کے فاصلے پر کھڑے دو افراد کے درمیان کشش ثقل کی قوت تقریباً $6.7 × 10^{-8}$ N ہے۔ یہ قوت اتنی چھوٹی ہے کہ محسوس نہیں ہوتی۔

استعمال:

نیوٹن کے قانون کشش ثقل کے فلکیات، انجینئرنگ اور دیگر شعبوں میں بہت سے استعمال ہیں۔ کچھ مثالیں یہ ہیں:

• سیاروں، چاندوں اور دیگر آسمانی اجسام کے مداروں کا حساب لگانا
• خلائی جہازوں کے راستوں کا ڈیزائن کرنا
• سیاروں اور ستاروں کی کمیت کا تعین کرنا
• زمین کے کشش ثقل کے میدان کی پیمائش کرنا
• انسانی جسم پر کشش ثقل کے اثرات کا مطالعہ کرنا

نیوٹن کا قانون کشش ثقل ایک طاقتور آلہ ہے جس نے ہمیں کائنات اور اس میں اپنی جگہ کو سمجھنے میں مدد دی ہے۔ یہ نیوٹن کی ذہانت اور سائنس میں ان کے تعاون کا ثبوت ہے۔

استعمال

کشش ثقل کی قوت سیاروں کو سورج کے گرد، چاند کو زمین کے گرد اور کہکشاؤں کو ایک ساتھ رکھنے کے لیے ذمہ دار ہے۔ یہ زمین پر مدوجزر کے لیے بھی ذمہ دار ہے۔

کشش ثقل کی قوت فطرت کی چار بنیادی قوتوں میں سے ایک ہے۔ دیگر تین قوتیں برقی مقناطیسی قوت، مضبوط مرکزی قوت اور کمزور مرکزی قوت ہیں۔

کیپلر کے قوانین سے نیوٹن کے قانون کشش ثقل کی اخذ#

جوہانس کیپلر، ایک جرمن ماہر فلکیات، نے نظام شمسی میں سیاروں کے اپنے مشاہدات کی بنیاد پر سیاروی حرکت کے تین قوانین مرتب کیے۔ یہ قوانین، جو سترہویں صدی کے اوائل میں شائع ہوئے، آسمانی اجسام کی حرکیات کو سمجھنے کے لیے ایک مضبوط بنیاد فراہم کرتے ہیں۔ بعد میں، آئزک نیوٹن نے کیپلر کے قوانین کو استعمال کرتے ہوئے اپنے عالمگیر قانون کشش ثقل کو اخذ کیا۔

کیپلر کے قوانین

1. بیضوی مدار کا قانون: ہر سیارے کا سورج کے گرد مدار ایک بیضوی ہوتا ہے، جس میں سورج بیضوی کے دو فوکس میں سے ایک پر ہوتا ہے۔

2. مساوی رقبے کا قانون: سیارے کو سورج سے ملانے والی لکیر مساوی وقت کے وقفوں میں مساوی رقبے صاف کرتی ہے۔ اس کا مطلب ہے کہ سیارہ سورج کے قریب ہونے پر تیز اور دور ہونے پر آہستہ حرکت کرتا ہے۔

3. ہم آہنگی کا قانون: کسی سیارے کے مداری دور (ایک مدار مکمل کرنے میں لگنے والا وقت) کا مربع اس کی سورج سے اوسط دوری کے مکعب کے متناسب ہوتا ہے۔

نیوٹن کا قانون کشش ثقل

نیوٹن کا قانون کشش ثقل کہتا ہے کہ کائنات میں مادے کا ہر ذرہ ہر دوسرے ذرے کو ایک ایسی قوت سے اپنی طرف کھینچتا ہے جو ان کی کمیتوں کے حاصل ضرب کے راست متناسب اور ان کے درمیان فاصلے کے مربع کے الٹ متناسب ہوتی ہے۔ ریاضیاتی طور پر، اسے اس طرح ظاہر کیا جا سکتا ہے:

$$ F = \frac{Gm_1m_2}{r^2} $$

جہاں:

• $F$ نیوٹن (N) میں کشش ثقل کی قوت ہے۔
• $G$ کشش ثقل کا مستقل $(6.674 × 10^-11 N m^2 kg^{-2})$ ہے۔
• $m_1$ اور $m_2$ دو چیزوں کی کلوگرام (kg) میں کمیتیں ہیں۔
• r میٹر (m) میں دو چیزوں کے درمیان فاصلہ ہے۔

کیپلر کے قوانین سے نیوٹن کے قانون کی اخذ

نیوٹن نے کیپلر کے قوانین کو استعمال کرتے ہوئے ریاضیاتی استخراج کے ایک سلسلے کے ذریعے اپنے قانون کشش ثقل کو اخذ کیا۔ یہاں اخذ کا ایک سادہ ورژن ہے:

1. ایک سیارہ جس کی کمیت m ہے اور سورج جس کی کمیت M ہے، کو بیضوی راستے میں گردش کرتے ہوئے غور کریں۔

2. کیپلر کے دوسرے قانون کے مطابق، سیارے کی رقبائی رفتار (جس شرح سے وہ رقبہ صاف کرتا ہے) مستقل ہوتی ہے۔ اس کا مطلب ہے کہ سیارے کی رفتار اس کی سورج سے دوری کے الٹ متناسب ہوتی ہے۔

3. مان لیں کہ v سورج سے r فاصلے پر سیارے کی رفتار ہے۔ پھر، رقبائی رفتار کو اس طرح ظاہر کیا جا سکتا ہے:

   $$ \text{Areal velocity} = \frac{1}{2}rv $$

   جہاں A ایک مخصوص وقت کے وقفے میں سیارے کو سورج سے ملانے والی لکیر کے ذریعے صاف کیا گیا رقبہ ہے۔

4. کیپلر کے تیسرے قانون کے مطابق، سیارے کے مداری دور (T) کا مربع اس کی سورج سے اوسط دوری (r) کے مکعب کے متناسب ہوتا ہے۔ ریاضیاتی طور پر، اسے اس طرح لکھا جا سکتا ہے:

   $$ T^2 = Kr^3 $$

   جہاں K ایک مستقل ہے۔

5. نیوٹن نے محسوس کیا کہ سیارے کو اس کے مدار میں رکھنے کے لیے اس پر عمل کرنے والی قوت سورج کی طرف ہونی چاہیے اور سیارے کی کمیت (m) کے متناسب ہونی چاہیے۔ اس نے فرض کیا کہ یہ قوت سیارے اور سورج کے درمیان فاصلے کے مربع کے الٹ متناسب ہوتی ہے $(r^2)$۔

6. کشش ثقل کی قوت کو دائروی حرکت کے لیے درکار مرکز مائل قوت کے برابر کرتے ہوئے، نیوٹن نے درج ذیل مساوات اخذ کی:

   $$ F = \frac{mv^2}{r} $$

   جہاں F کشش ثقل کی قوت ہے۔

7. رقبائی رفتار (1/2)rv کے اظہار کو مذکورہ مساوات میں شامل کرتے ہوئے، نیوٹن نے حاصل کیا:

$$ F = \frac{1}{2} \frac{4π^2rm}{T^2} $$

8. آخر میں، کیپلر کے تیسرے قانون $(T^2 = Kr^3)$ کا استعمال کرتے ہوئے، نیوٹن نے مساوات کو اس طرح سادہ کیا:

$$ F = \frac{Gm_1m_2}{r^2} $$

یہ مساوات نیوٹن کے قانون کشش ثقل کے عین مطابق ہے، جہاں G کشش ثقل کا مستقل ہے۔

لہٰذا، نیوٹن کا قانون کشش ثقل کیپلر کے سیاروی حرکت کے قوانین سے اخذ کیا جا سکتا ہے، جو طبیعیات میں تجرباتی مشاہدات اور نظری اصولوں کے درمیان تعلق کو ظاہر کرتا ہے۔

کشش ثقل پر اکثر پوچھے جانے والے سوالات#

کیا برازیل سے گرین لینڈ سفر کرتے وقت آپ کا وزن مستقل رہے گا؟

برازیل سے گرین لینڈ سفر کرتے وقت، آپ کا وزن کشش ثقل میں تغیرات کی وجہ سے مستقل نہیں رہے گا۔ یہاں ایک مثال کے ساتھ وضاحت ہے:

کشش ثقل کی قوت: کشش ثقل کی قوت کمیت رکھنے والی کسی بھی دو چیزوں کے درمیان کشش کی قوت ہے۔ کسی چیز کی کمیت جتنی زیادہ ہوگی، اس کی کشش ثقل کی قوت اتنی ہی مضبوط ہوگی۔ زمین کی کشش ثقل کی قوت ہمیں زمین سے جڑے رکھتی ہے اور ہمارے وزن کا تعین کرتی ہے۔

کشش ثقل کی قوت میں تغیر: زمین کی کشش ثقل کی قوت پوری زمین پر یکساں نہیں ہے۔ یہ قطبین پر زیادہ مضبوط اور خط استوا پر کمزور ہوتی ہے۔ یہ تغیر زمین کی شکل کی وجہ سے ہوتا ہے، جو قطبین پر قدرے چپٹی اور خط استوا پر ابھری ہوئی ہے۔

وزن پر اثر: جیسے ہی آپ برازیل سے، جو خط استوا کے قریب واقع ہے، گرین لینڈ کی طرف سفر کریں گے، جو شمالی قطب کے قریب ہے، آپ کشش ثقل کی قوت میں تبدیلی محسوس کریں گے۔ گرین لینڈ میں برازیل کے مقابلے میں کشش ثقل کی قوت زیادہ مضبوط ہے۔

مثال: ایک شخص کا تصور کریں جو برازیل میں سمندر کی سطح پر 100 کلوگرام وزن رکھتا ہے۔ جب یہ شخص گرین لینڈ جاتا ہے، تو مضبوط کشش ثقل کی قوت کی وجہ سے اس کا وزن قدرے بڑھ جائے گا۔ گرین لینڈ میں ان کا وزن تقریباً 100.1 کلوگرام ہو سکتا ہے۔

یہ فرق، اگرچہ چھوٹا ہے، وزن پر مختلف کشش ثقل کی قوت کے اثر کو ظاہر کرتا ہے۔ یہ نوٹ کرنا ضروری ہے کہ ایسے سفر کے دوران آپ کا وزن قدرے تبدیل ہو سکتا ہے، لیکن آپ کی کمیت، جو آپ کے جسم میں مادے کی مقدار ہے، وہی رہتی ہے۔

خلاصہ یہ کہ برازیل سے گرین لینڈ سفر کرتے وقت کشش ثقل کی قوت میں تغیر کی وجہ سے آپ کا وزن مستقل نہیں رہے گا۔ آپ گرین لینڈ میں برازیل کے مقابلے میں وزن میں قدرے اضافہ محسوس کریں گے۔

کیا آپ کسی مادی واسطے سے کشش ثقل کے اثر کو روک سکتے ہیں؟

کشش ثقل کی روک تھام سے مراد کشش ثقل کے اثرات کو کچھ مواد یا طریقوں کا استعمال کرتے ہوئے کم کرنے یا روکنے کی مفروضاتی امکان ہے۔ عمومی اضافیت کے نظریے کے مطابق، کشش ثقل کوئی قوت نہیں بلکہ کمیت اور توانائی کی موجودگی کی وجہ سے زمان و مکان کی خمیدگی ہے۔ لہٰذا، کسی چیز کو کشش ثقل کے اثرات سے مکمل طور پر محفوظ رکھنا ممکن نہیں ہے۔ تاہم، ایسے مواد یا ڈھانچے بنانا ممکن ہے جو کسی چیز پر عمل کرنے والی کشش ثقل کی قوت کو کم کر سکتے ہیں۔

کشش ثقل کی روک تھام کے لیے مواد

کئی ایسے مواد تجویز کیے گئے ہیں جنہیں کشش ثقل کی روک تھام کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ یہ مواد عام طور پر زیادہ کثافت اور کم ایٹمی نمبر رکھتے ہیں۔ کچھ مثالیں یہ ہیں:

• سیسہ: سیسہ ایک گھنا دھات ہے جسے صدیوں سے تابکاری سے بچاؤ کے لیے استعمال کیا جا رہا ہے۔ یہ کشش ثقل کی لہروں کو روکنے میں بھی مؤثر ہے۔
• ٹنگسٹن: ٹنگسٹن ایک اور گھنا دھات ہے جسے مختلف استعمالات میں استعمال کیا جاتا ہے، بشمول تابکاری کی روک تھام اور بکتر بندی۔ یہ کشش ثقل کی لہروں کو روکنے میں بھی مؤثر ہے۔
• سونا: سونا ایک گھنا دھات ہے جو سنکنرن کے خلاف بہت زیادہ مزاحم ہے۔ یہ کشش ثقل کی لہروں کو روکنے میں بھی مؤثر ہے۔
• پلاٹینم: پلاٹینم ایک گھنا دھات ہے جو سنکنرن کے خلاف بہت زیادہ مزاحم ہے۔ یہ کشش ثقل کی لہروں کو روکنے میں بھی مؤثر ہے۔

کشش ثقل کی روک تھام کے لیے ڈھانچے

مواد کے علاوہ، کئی ایسے ڈھانچے بھی ہیں جنہیں کشش ثقل کے اثرات کو کم کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ یہ ڈھانچے عام طور پر مختلف کثافتوں والے مواد کی متعدد تہوں کے استعمال پر مشتمل ہوتے ہیں۔ کچھ مثالیں یہ ہیں:

• کروی خول: ایک کروی خول ایک ایسا ڈھانچہ ہے جو ایک گھنے مواد سے بنے کھوکھلے کرے پر مشتمل ہوتا ہے۔ خول کو خول کے باہر موجود دیگر چیزوں کی کشش ثقل کی قوتوں سے کسی چیز کو بچانے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔
• اسطوانی خول: ایک اسطوانی خول ایک ایسا ڈھانچہ ہے جو ایک گھنے مواد سے بنے کھوکھلے اسطوانے پر مشتمل ہوتا ہے۔ خول کو اسطوانے کے باہر موجود دیگر چیزوں کی کشش ثقل کی قوتوں سے کسی چیز کو بچانے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔
• بیضوی خول: ایک بیضوی خول ایک ایسا ڈھانچہ ہے جو ایک گھنے مواد سے بنے کھوکھلے بیضوی پر مشتمل ہوتا ہے۔ خول کو بیضوی کے باہر موجود دیگر چیزوں کی کشش ثقل کی قوتوں سے کسی چیز کو بچانے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔

کشش ثقل کی روک تھام کے استعمالات

کشش ثقل کی روک تھام کے کئی ممکنہ استعمالات ہیں، بشمول:

• خلائی سفر: کشش ثقل کی روک تھام کو طویل مدتی خلائی مشنوں کے دوران خلابازوں کو تابکاری اور کشش ثقل کے نقصان دہ اثرات سے بچانے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔
• طبی امیجنگ: کشش ثقل کی روک تھام کو جسم پر کشش ثقل کے اثرات کو کم کر کے طبی تصاویر کی معیار کو بہتر بنانے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔
• فوجی استعمالات: کشش ثقل کی روک تھام کو نئے ہتھیاروں اور دفاعی نظاموں کو تیار کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔

کشش ثقل کی روک تھام کے چیلنجز

کشش ثقل کی روک تھام سے وابستہ کئی چیلنجز ہیں، بشمول:

• درکار مواد کی اعلی کثافت: کشش ثقل کی روک تھام کے لیے استعمال ہونے والے مواد بہت گھنے ہونے چاہئیں، جو ان کے ساتھ کام کرنا مشکل اور تیار کرنا مہنگا بنا سکتے ہیں۔
• متعدد تہوں کی ضرورت: مؤثر ہونے کے لیے، کشش ثقل کی روک تھام کو عام طور پر مواد کی متعدد تہوں کی ضرورت ہوتی ہے، جو ڈھانچے کے وزن اور پیچیدگی میں اضافہ کر سکتی ہیں۔
• تمام کشش ثقل کی قوتوں کے خلاف روک تھام کی دشواری: کسی چیز کو کشش ثقل کے اثرات سے مکمل طور پر محفوظ رکھنا ممکن نہیں ہے۔ تاہم، مواد اور ڈھانچوں کے امتزاج کا استعمال کرتے ہوئے کسی چیز پر عمل کرنے والی کشش ثقل کی قوت کو کم کرنا ممکن ہے۔

کشش ثقل کی روک تھام ایک امید افزا ٹیکنالوجی ہے جس کے کئی ممکنہ استعمالات ہیں۔ تاہم، کشش ثقل کی روک تھام سے وابستہ کئی چیلنجز ہیں جن پر قابو پانا ضروری ہے قبل اس کے کہ اسے وسیع پیمانے پر استعمال کیا جا سکے۔

خلائی راکٹ مشرق کی طرف کیوں لانچ کیے جاتے ہیں؟

خلائی راکٹ بنیادی طور پر زمین کی گردش اور مداری حرکیات سے متعلق کئی عوامل کی وجہ سے مشرق کی طرف لانچ کیے جاتے ہیں۔ یہاں ایک زیادہ گہری وضاحت ہے:

زمین کی گردش:

1. کوریولس اثر: زمین کی گردش کوریولس اثر نامی ایک مظہر پیدا کرتی ہے، جو حرکت کرنے والی چیزوں کو ایک خمیدہ راستے میں موڑ دیتی ہے۔ جب ایک راکٹ مشرق کی طرف لانچ کیا جاتا ہے، تو یہ اس موڑ سے فائدہ اٹھاتا ہے، کیونکہ یہ زمین کی گردش سے اضافی رفتار حاصل کرتا ہے۔ یہ اضافی رفتار راکٹ کو مدار حاصل کرنے میں زیادہ مؤثر طریقے سے مدد دیتی ہے۔

2. زاویائی معیار حرکت کا تحفظ: جیسے ہی ایک راکٹ مشرق کی طرف حرکت کرتا ہے، یہ زمین کی کچھ زاویائی معیار حرکت وراثت میں لیتا ہے۔ اس کا مطلب ہے کہ راکٹ اپنی چڑھائی ایک اعلی ابتدائی رفتار کے ساتھ شروع کرتا ہے، جو مدار تک پہنچنے کے لیے درکار توانائی کی مقدار کو کم کرتا ہے۔

مداری حرکیات:

1. کشش ثقل کی کھینچ: زمین کی کشش ثقل کی کھینچ خط استوا پر سب سے مضبوط اور قطبین پر سب سے کمزور ہوتی ہے۔ خط استوا کے قریب سے مشرق کی طرف لانچ کرکے، راکٹ کمزور کشش ثقل کی کھینچ سے فائدہ اٹھاتے ہیں، جس سے زمین کی کشش ثقل پر قابو پانا اور مدار میں داخل ہونا آسان ہو جاتا ہے۔

2. مداری سطح: مشرق کی طرف لانچ کرنے سے راکٹ ایسے مدار میں داخل ہو سکتے ہیں جو زمین کی قدرتی گردش کے ساتھ ہم آہنگ ہو۔ یہ مختلف وجوہات کے لیے اہم ہے، بشمول سیٹلائٹ مواصلات، موسم کی پیشین گوئی، اور خلائی تحقیقی مشنز۔

مثالیں:

1. کینیڈی خلائی مرکز: فلوریڈا، امریکہ میں واقع کینیڈی خلائی مرکز 28.5 ڈگری شمالی عرض البلد پر واقع ہے۔ اس مقام سے لانچ ہونے والے راکٹ زمین کی گردش اور کوریولس اثر سے فائدہ اٹھاتے ہیں، جس سے یہ مشرق کی طرف لانچ کے لیے ایک مثالی مقام بنتا ہے۔

2. بایکونور کوسموڈروم: قازقستان میں واقع بایکونور کوسموڈروم 45.6 ڈگری شمالی عرض البلد پر واقع ہے۔ اگرچہ یہ کینیڈی خلائی مرکز جتنا خط استوا کے قریب نہیں ہے، بایکونور پھر بھی کوریولس اثر اور اعلی عرض البلد پر کمزور کشش ثقل کی کھینچ کی وجہ سے مشرق کی طرف لانچ سے فائدہ اٹھاتا ہے۔

خلاصہ یہ کہ خلائی راکٹ زمین کی گردش اور مداری حرکیات سے فائدہ اٹھانے کے لیے مشرق کی طرف لانچ کیے جاتے ہیں۔ یہ راکٹ کو اضافی رفتار حاصل کرنے، مدار تک پہنچنے کے لیے درکار توانائی کو کم کرنے، اور زمین کی قدرتی گردش کے ساتھ ہم آہنگ مدار میں داخل ہونے کی اجازت دیتا ہے۔

ایک اچھلتے گیند پہاڑیوں پر میدانوں کے مقابلے میں زیادہ اونچی کیوں اچھلتی ہے؟

جب ایک گیند ایک ہموار سطح پر اچھلتی ہے، تو وہ رگڑ اور تغیر کی وجہ سے اپنی کچھ توانائی کھو دیتی ہے۔ تاہم، جب ایک گیند پہاڑی پر اچھلتی ہے، تو وہ کشش ثقل کی قوت کی وجہ سے توانائی حاصل کر سکتی ہے۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ گیند کی ممکنہ توانائی حرکت توانائی میں تبدیل ہو جاتی ہے جب وہ پہاڑی سے نیچے لڑھکتی ہے۔

جب ایک گیند پہاڑی پر اچھلتی ہے تو وہ جتنی توانائی حاصل کرتی ہے وہ پہاڑی کی ڈھلوان پر منحصر ہوتی ہے۔ پہاڑی جتنی زیادہ ڈھلوان والی ہوگی، گیند کی اتنی ہی زیادہ ممکنہ توانائی ہوگی، اور وہ اتنی ہی زیادہ اونچی اچھلے گی۔

پہاڑی کی ڈھلوان کے علاوہ، گیند کے بحالی کے ضریب کا بھی اس پر اثر ہوتا ہے کہ وہ کتنی اونچی اچھلے گی۔ بحالی کا ضریب یہ پیمائش ہے کہ گیند کتنی لچکدار ہے۔ ایک اعلی بحالی کے ضریب والی گیند کم بحالی کے ضریب والی گیند کے مقابلے میں زیادہ اونچی اچھلے گی۔

یہاں کچھ مثالیں ہیں کہ کیسے پہاڑی کی ڈھلوان اور بحالی کا ضریب ایک اچھلتی گیند کی اونچائی پر اثر انداز ہوتے ہیں:

• ایک اعلی بحالی کے ضریب والی گیند ایک ڈھلوان والی پہاڑی پر کم بحالی کے ضریب والی گیند کے مقابلے میں زیادہ اونچی اچھلے گی۔
• ایک کم بحالی کے ضریب والی گیند ایک ہموار سطح پر اعلی بحالی کے ضریب والی گیند کے مقابلے میں زیادہ اونچی اچھلے گی۔
• ایک گیند ایک ڈھلوان والی پہاڑی پر ہموار سطح کے مقابلے میں زیادہ اونچی اچھلے گی، چاہے اس کا بحالی کا ضریب کچھ بھی ہو۔

درج ذیل جدول پہاڑی کی ڈھلوان اور بحالی کے ضریب کے مختلف مجموعوں کے لیے ایک اچھلتی گیند کی اونچائی دکھاتی ہے:

بحالی کا ضریب	پہاڑی کی ڈھلوان	اچھلنے کی اونچائی
0.5	0 ڈگری	1 میٹر
0.5	30 ڈگری	1.5 میٹر
0.5	60 ڈگری	2 میٹر
0.9	0 ڈگری	1 میٹر
0.9	30 ڈگری	2 میٹر
0.9	60 ڈگری	3 میٹر

جیسا کہ آپ جدول سے دیکھ سکتے ہیں، ایک اچھلتی گیند کی اونچائی پہاڑی کی ڈھلوان اور بحالی کے ضریب دونوں کے ساتھ بڑھتی ہے۔

کشش ثقل کی ممکنہ توانائی منفی کیوں ہوتی ہے؟

کسی چیز کی کشش ثقل کی ممکنہ توانائی منفی ہوتی ہے کیونکہ یہ اس کام کی مقدار کو ظاہر کرتی ہے جو چیز کو اس کی موجودہ پوزیشن سے ایک حوالہ نقطہ تک منتقل کرنے کے لیے درکار ہوگی، جو عام طور پر لامحدودیت کو لیا جاتا ہے۔ یہ کام کشش ثقل کی قوت کے خلاف کیا جاتا ہے، جو ہمیشہ کششی ہوتی ہے اور چیزوں کو ایک دوسرے کی طرف کھینچنے کے لیے کام کرتی ہے۔

یہ سمجھنے کے لیے کہ کشش ثقل کی ممکنہ توانائی منفی کیوں ہوتی ہے، درج ذیل مثال پر غور کریں۔ ایک گیند کا تصور کریں جس کی کمیت m ہے اور زمین سے h اونچائی پر رکھی گئی ہے۔ گیند پر عمل کرنے والی کشش ثقل کی قوت یہ ہے:

$$F_g = mg$$

جہاں g کشش ثقل کی وجہ سے پیدا ہونے والی رفتار ہے۔

گیند کو زمین سے h اونچائی تک اٹھانے کے لیے کیا گیا کام یہ ہے:

$$W = F_g h = mgh$$

یہ کام گیند میں کشش ثقل کی ممکنہ توانائی کے طور پر ذخیرہ ہوتا ہے۔ گیند کی کشش ثقل کی ممکنہ توانائی یہ ہے:

$$U_g = mgh$$

کشش ثقل کی ممکنہ توانائی منفی ہے کیونکہ گیند کو اٹھانے کے لیے کیا گیا کام منفی ہے۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ کشش ثقل کی قوت گیند کے جابجائی کی مخالف سمت میں کام کر رہی ہے۔

کشش ثقل کی ممکنہ توانائی کا منفی نشان یہ ظاہر کرتا ہے کہ گیند ایک مقید حالت میں ہے۔ اس کا مطلب ہے کہ اگر گیند کو چھوڑ دیا جائے تو وہ زمین پر واپس گر جائے گی۔ گیند کو کسی دی گئی اونچائی تک اٹھانے کے لیے درکار کام کی مقدار اس کام کے برابر ہوگی جو گیند زمین پر واپس گرتے وقت کرے گی۔

کشش ثقل کی ممکنہ توانائی طبیعیات میں ایک بنیادی تصور ہے۔ اس کا استعمال کشش ثقل کے میدانوں میں چیزوں کی حرکت کو بیان کرنے کے لیے کیا جاتا ہے۔ کشش ثقل کی ممکنہ توانائی کا منفی نشان کشش ثقل کی قوت کی کششی نوعیت کا نتیجہ ہے۔

نیوٹن کے قانون کشش ثقل کو عالمگیر قانون کیوں کہا جاتا ہے؟

نیوٹن کے قانون کشش ثقل کو عالمگیر قانون کہا جاتا ہے کیونکہ یہ کائنات میں موجود تمام چیزوں پر لاگو ہوتا ہے، چاہے ان کی کمیت یا ترکیب کچھ بھی ہو۔ اس کا مطلب ہے کہ وہی قانون جو سیاروں کو سورج کے گرد حرکت کرنے پر حکمرانی کرتا ہے، وہی درختوں سے گرتے سیبوں اور سمندر کے مدوجزر پر بھی حکمرانی کرتا ہے۔

نیوٹن کے قانون کشش ثقل کی عالمگیریت اس کی سب سے اہم خصوصیات میں سے ایک ہے۔ اس کا مطلب ہے کہ سائنسدان ایک وسیع قسم کے مظاہر کی وضاحت کے لیے ایک ہی قانون استعمال کر سکتے ہیں، سیاروں کی حرکت سے لے کر کہکشاؤں کے رویے تک۔ یہ نیوٹن کے قانون کشش ثقل کو کائنات کو سمجھنے کے لیے ایک طاقتور آلہ بناتا ہے۔

یہاں کچھ مثالیں ہیں کہ کیسے نیوٹن کا قانون کشش ثقل کائنات میں مختلف چیزوں پر لاگو