ಬಲ ಎಂದರೆ ಎಮ್ಮೆ - ನ್ಯೂಟನ್ನನ ಹೆಮ್ಮೆ

ಬಲ ಎಂದರೆ ಎಮ್ಮೆ - ನ್ಯೂಟನ್ನನ ಹೆಮ್ಮೆ

ರೋಹಿತ್ ವಿ ಸಾಗರ್

ಪ್ರಾಂಶುಪಾಲರು,

ಹೊಂಗಿರಣ ಸ್ವತಂತ್ರ ಪದವಿಪೂರ್ವ ಕಾಲೇಜು

ಸಾಗರ 

ಖ್ಯಾತ ವಿಜ್ಞಾನಿ ಐಸಾಕ್ ನ್ಯೂಟನ್ ರೂಪಿಸಿದ, ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರದ ಪ್ರಮುಖ ಪರಿಕಲ್ಪನೆಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದಾದ ಚಲನೆಯ ನಿಯಮಗಳನ್ನು  ಸರಳವಾದ ಉದಾಹರಣೆಗಳೊಂದಿಗೆ ಅತ್ಯಂತ ಸೊಗಾಸಾಗಿ ಈ ಲೇಖನದಲ್ಲಿ ವಿವರಿಸಿದ್ದಾರೆ, ಸವಿಜ್ಞಾನ ತಂಡದ ಲೇಖಕರಾದ ರೋಹಿತ್ ಅವರು.

ಒಂದು ವಸ್ತು ತನ್ನ ಪರಿಸರದಲ್ಲಿ ಬದಲಾಗುವ ಸಮಯಕ್ಕನುಗುಣವಾಗಿ ಸ್ಥಾನವನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸುವುದನ್ನು ಚಲನೆ ಎಂದುಕರೆಯುತ್ತೇವೆ. ವಸ್ತುವಿನ ನೇರ ಚಲನೆಯ ಯಾವುದೇ ಸನ್ನಿವೇಶವಾದರೂ, ಅದು ಮೂರು ನಿಯಮಗಳ ತಳಹದಿಯ ಮೇಲೆ ನಿಂತಿರುತ್ತದೆ. ಚಲನೆ, ಬಲ, ಸಂವೇಗ, ಜಡತ್ವ ಮುಂತಾದ ವಿಶೇಷ ಪರಿಮಾಣಗಳೊಂದಿಗೆ ಹೆಣೆಯಲ್ಪಟ್ಟಿರುವ ಈ ನಿಯಮಗಳು ಸಮಸ್ತ ವಿಶ್ವದ ಎಲ್ಲೆಡೆ ಚಾಲ್ತಿಯಲ್ಲಿವೆೆ.

ಒಂದು ವಸ್ತು ಸದಾ ನಿಂತಲ್ಲಿಯೇ ಇರುತ್ತದೆ ಅಂದರೆ, ಅದು ವಿಶ್ರಾಂತಿಯಲ್ಲಿದೆ ಎಂಬುದು ಎಲ್ಲರಿಗೂ ತಿಳಿದ ವಿಷಯ. ಆ ವಸ್ತು ಚಲಿಸುವಂತೆ ಮಾಡಲು ಬೇಕಾಗುವ ಒಂದು ಬಾಹ್ಯ ಸಾಧನವೇ ಬಲ. ಈ ‘ಬಲ’ ಎಂಬ ಶಬ್ದವನ್ನು ಮೊದಲು ಹೆಸರಿಸಿ, ಅದಕ್ಕೊಂದು ವ್ಯಾಖ್ಯೆ ನೀಡಿದವನು ಸರ್ ಐಸಾಕ್ ನ್ಯೂಟನ್. ಹಲವು ಚಲನಚಿತ್ರಗಳಲ್ಲಿ ನಾವು ನೋಡಿರುವಂತೆ ನಾಯಕ “ನಮಸ್ಕಾರ ಧಣೀ’ ಎನ್ನುವುದು, ಹಾಸ್ಯ ನಟ ‘ಯಾರದು?’ ಎಂದು ತಿರುಗಿ ನಿಲ್ಲುವುದು, ಆಗ ನಾಯಕ ಹಿಂದಿನಿಂದ ಒದ್ದಾಗ ಹಾಸ್ಯ ನಟ ಹಾರಿ ಬೀಳುವುದು, ಒಂದು ಸಾಮಾನ್ಯ ಹಾಸ್ಯ ಸನ್ನಿವೇಶ. ಆರಾವiವಾಗಿ ನೆಲಕ್ಕಂಟಿ ನಿಂತಿದ್ದ ಹಾಸ್ಯನಟ, ಹಾರಿ ಮುಂದಕ್ಕೆ ಎಗರಿ ಬಿದ್ದದ್ದು ಯಾಕೆ? ಏಕೆಂದರೆ,  ನಾಯಕ ಆತನ ಮೇಲೆ ಒದೆತದ ಬಲವನ್ನು ಪ್ರಯೋಗಿಸಿದ್ದಾನೆ.  ನಿಂತದ್ದಕ್ಕೆ ಒದ್ದರೆ ಅದು ಮುಂದೆ ಸಾಗುತ್ತದೆ. ಅಷ್ಟೇ ಅಲ್ಲ, ಓಡುವ ವಸ್ತುವಿಗೆ ವಿರುದ್ಧ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿ ಬಲ ಪ್ರಯೋಗಿಸಿದರೆ ಅದು ನಿಲ್ಲುತ್ತದೆ. ಇದನ್ನೇ ಸರ್ ಐಸಾಕ್ ನ್ಯೂಟನ್ ತನ್ನ ಚಲನೆಯ ವಿವರಣೆಗಳಲ್ಲಿ ಬಲದ ವ್ಯಾಖ್ಯೆ ನೀಡಲು ಬಳಸಿದ ಸನ್ನಿವೇಶ.

 ವಿಶ್ರಾಂತ ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿರುವ ಅಥವಾ ಸಮವೇಗದಲ್ಲಿ ಚಲಿಸುತ್ತಿರುವ ಯಾವುದೇ ವಸ್ತು, ಅದೇ ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ ನಿರಂತರವಾಗಿ ಮುಂದುವರೆಯುತ್ತದೆ. ಆ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ಬದಲಿಸಬಲ್ಲ ಭೌತಿಕ ಪರಿಮಾಣವನ್ನೇ ‘ಬಲ’ ಎಂದು ಸಂಬೋಧಿಸಬಹುದು. ಇದು ನ್ಯೂಟನ್ನನ ಚಲನೆಯ ಕುರಿತಾದ ಮೊದಲ ನಿಯಮ. ಇಲ್ಲಿ, ಬಲ ಎಂದರೆ ವಸ್ತುವಿನ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ಬದಲಿಸಬಲ್ಲ ಒಂದು ಭೌತಿಕ ಪರಿಮಾಣ. ಈ ಬಲದ ಬಗ್ಗೆ ನಮ್ಮ ಅನುಭವಕ್ಕೆ ಬಂದಿರುವ ಸಂಗತಿ ಎಂದರೆ, ಭಾರವಾದ ವಸ್ತುವಿನ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸಲು ಹೆಚ್ಚು ಬಲದ ಅವಶ್ಯಕತೆ ಬೀಳುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಹಗುರಾದ ವಸ್ತುವಿಗೆ ಅದು ಕಡಿಮೆ ಸಾಕು. ದಪ್ಪನೆಯ ವ್ಯಕ್ತಿ ಬಿದ್ದಾಗ, ಅವರನ್ನು ಮೇಲೆತ್ತುವ ಪ್ರಯತ್ನ ಮಾಡಿರುವವರಿಗೆ ಅದರ ಅರಿವು ಹೆಚ್ಚಿರುತ್ತದೆ. ಇಲ್ಲಿ ಬಲ ಎಂದರೆ ಕೇವಲ ಸ್ನಾಯುಬಲ ಎಂದರ್ಥವಲ್ಲ. ವಸ್ತುವಿನ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸಬಲ್ಲ, ಅಂದರೆ, ಓಡುತ್ತಿರುವವರು ಬಿದ್ದು ವಿಶ್ರಾಂತಿಗೆ ಬರುವಂತೆ ಮಾಡುವ ಘರ್ಷಣೆ. ಹಾರಿದವರನ್ನು ನೆಲಕ್ಕಿಳಿಸುವ, ಮೇಲೆ ನಿಂತವರನ್ನು ಕೆಳಕ್ಕೆ ಸೆಳೆಯುವ ಗುರುತ್ವ ಶಕ್ತಿಗಳನ್ನು ಬಲದ ಮೂಲಗಳಾಗಿ ಪರಿಗಣಿಸಬಹುದು. ಬೀಳುವುದು ವಸ್ತುವಿನ ಜಡತ್ವದ ಕಾರಣದಿಂದ. ತನ್ನ ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲೇ ಮುಂದುವರೆಯುವುದನ್ನು ಇಷ್ಟಪಡುವ ಸ್ಥಿತಿ, ಬದಲಾವಣೆಯನ್ನು ವಿರೋಧಿಸುವ ವಸ್ತುವಿನ ಗುಣವನ್ನು ಜಡತ್ವ(iಟಿeಡಿಣiಚಿ) ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ.. ಆಡು ಭಾಷೆಯಲ್ಲಿ ‘ಜಡ ಹಿಡಿಯುವುದು’ ಎನ್ನುತ್ತಾರಲ್ಲ ಹಾಗೆ. 

ಇದರ ಮುಂದುವರೆದ ಭಾಗವಾಗಿ, ನ್ಯೂಟನ್, ಬಲದ ಪರಿಣಾಮವನ್ನು ಕುರಿತು ತನ್ನ ಎರಡನೇ ನಿಯಮವನ್ನು ಪರಿಚಯಿಸುತ್ತಾನೆ. ಒಂದು ಸನ್ನಿವೇಶವನ್ನು ಕಲ್ಪಿಸಿಕೊಳ್ಳಿ, ಒಂದು ಆನೆ ಮತು ್ತಒಂದು ಜಿಂಕೆ ಸಮಾನ ವೇಗದಲ್ಲಿ ಒಂದೇ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿ ಓಡುತ್ತಿವೆ. ಹಾಗಾದರೆ, ಅವುಗಳ ಓಟದಲ್ಲಿನ ಭಿನ್ನತೆಯೇನು ಎಂದು ಹೇಗೆ ನಿರ್ಧರಿಸಬಹುದು? ಇಲ್ಲಿ, ತೂಕದಲ್ಲಿನ ಭಿನ್ನತೆಯನ್ನು ಓಟದ ಕುರಿತಾಗಿ ಹೇಳಲಾಗುವುದಿಲ್ಲ. ವೇಗದ ವಿಷಯದಲ್ಲಿ ಭಿನ್ನತೆಯೇ ಇಲ್ಲ. ಆದರೆ, ಇಲ್ಲಿ ಕಾಣುವುದು ತೂಕದೊಂದಿಗೆ ವಸ್ತುವಿಗಿರುವ ವೇಗದ ಭಿನ್ನತೆ, ಅದನ್ನು ಸರಿಯಾಗಿ ಅರ್ಥೈಸಲೆಂದು ನ್ಯೂಟನ್ “ಸಂವೇಗ(momentum)” ಎಂಬ ಪದವನ್ನು ಪರಿಚಯಿಸುತ್ತಾನೆ. ಒಂದು ವಸ್ತುವಿನ ತೂಕ ಮತ್ತು ಆದರ ವೇಗದ ಗುಣಲಬ್ಧವನ್ನು “ಸಂವೇಗ” ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಈಗ ಸ್ಪಷ್ಟವಾಗಿ ಹೇಳಬಹುದು, ಮೇಲಿನ ಸನ್ನಿವೇಶದಲ್ಲಿ ಆನೆಯ ಸಂವೇಗ, ಜಿಂಕೆಯ ಸಂವೇಗಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚಾಗಿದೆ. ಈ ಸಂವೇಗ ಎಂಬ ಹೊಸ ಪರಿಮಾಣದೊಂದಿಗೆ ನ್ಯೂಟನ್ನನ ಎರಡನೇ ನಿಯಮ ರೂಪುಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ಒಂದು ವಸ್ತುವಿನ ಮೇಲೆ ಬಲ ಪ್ರಯೋಗಗೊಂಡಾಗ, ಬದಲಾಗುವ ಅದರ ಸಂವೇಗದ ದರವು ಪ್ರಯೋಗಿಸಿದ ಬಲಕ್ಕೆ ನೇರ ಅನುಪಾತದಲ್ಲಿಯೂ ಮತ್ತು ಆ ಬಲದ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿಯೂ ಇರುತ್ತದೆ. ಸರಳವಾಗಿ ಹೇಳಬೇಕೆಂದರೆ, ಬಲ ಪ್ರಯೋಗದಿಂದ ಹೆಚ್ಚಾಗುವ ಅಥವಾ ಕಡಿಮೆಯಾಗುವ ವಸ್ತುವಿನ ವೇಗವು ಬಲದ ಮೌಲ್ಯಕ್ಕೆ ನೇರ ಅನುಪಾತದಲ್ಲಿರುತ್ತದೆ. ವಸ್ತು ಹೆಚ್ಚು ವೇಗವಾಗಿ ಚಲಿಸಬೇಕೆಂದರೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ಬಲಪ್ರಯೋಗ ಮಾಡಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ. ಇದನ್ನೇ, ಗಣಿತರೂಪದಲ್ಲಿ ಪ್ರಸಿದ್ಧವಾಗಿರುವ F=ma ಎಂದು ನಿರೂಪಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಇಲ್ಲಿ F ಎಂದರೆ ಪ್ರಯೋಗಿಸಿದ ಬಲ, m ಎಂದರೆ ವಸ್ತುವಿನ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ ಮತ್ತು a ಎಂದರೆ ಪ್ರಯೋಗವಾದ ಬಲದಿಂದ ವಸ್ತು ಪಡೆದುಕೊಳ್ಳುವ ವೇಗೋತ್ಕರ್ಷ, ಇದನ್ನೇ ತಮಾಷೆಯಾಗಿ ‘ನ್ಯೂಟನ್ನನಿಗೆ ಎಮ್ಮೆಯ ಬಲ’ ಎಂದು ಹೇಳುವುದುಂಟು. ಈ ಸೂತ್ರದ ಅನ್ವಯ ಯಾವುದೇ ವಸ್ತುವಿನ ಮೇಲೆ ಪ್ರಯೋಗವಾಗುವ ಬಲದ ಮೌಲ್ಯ ಮತ್ತು ದಿಕ್ಕನ್ನು ಅನುಸರಿಸಿ, ಅದು ಯಾವ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿಎಷ್ಟು ವೇಗವನ್ನು ಪಡೆದುಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ ಎಂದು ನಿಖರವಾಗಿ ಹೇಳಬಹುದು.

 

ಬಲ ಎಂದರೇನು? ಎಂದು ಮೊದಲ ನಿಯಮದಲ್ಲಿ, ಅದರ ಪರಿಣಾಮವನ್ನು ಎರಡನೇ ನಿಯಮದಲ್ಲಿ ಹೇಳುವ ನ್ಯೂಟನ್, ತನ್ನ ಮೂರನೆಯ ನಿಯಮದಲ್ಲಿ ಪ್ರಯೋಗಿಸಿದ ಬಲಕ್ಕಿರುವ ಎದುರಾಳಿ ಬಲದ ಕುರಿತು ಹೇಳುತ್ತಾನೆ. ಅವನ ಪ್ರಕಾರ ಪ್ರತಿಯೊಂದು ಕ್ರಿಯೆಗೂ ಸಮನಾದ ಮತ್ತು ವಿರುದ್ಧವಾದ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ಇದ್ದೇ ಇರುತ್ತದೆ. ನೀವು ಒಬ್ಬರ ಕಪಾಳಕ್ಕೆ ಬಾರಿಸಿದ್ದೀರಿ ಎಂದಿಟ್ಟುಕೊಳ್ಳಿ ಅವರ ಕೆನ್ನೆ ಉರಿಯುವುದು ನಿಮ್ಮ ಕ್ರಿಯೆಯಿಂದ, ಅದೇ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಅವರ ಕಪಾಳದ ಭಾಗ ನಿಮ್ಮ ಕೈ ಮೇಲೆ ತನ್ನ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ಉಂಟು ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಅದರಿಂದ ನಿಮ್ಮ ಕೈಯೂ ಉರಿಯುತ್ತದೆ. ಇನ್ನು ದೋಣಿಯ ಹುಟ್ಟು ಹಾಕುವಾಗ ಹುಟ್ಟಿನ ಮೂಲಕ ನೀವು ನೀರನ್ನು ಹಿಂದೆ ತಳ್ಳುವುದು ಕ್ರಿಯೆಯಾದರೆ, ಆಗ ನೀರು ನಿಮ್ಮ ದೋಣಿಯನ್ನು ಮುಂದೆ ತಳ್ಳುವುದು ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯಾಗುತ್ತದೆ. 

    ಒಟ್ಟಾರೆಯಾಗಿ ಹೇಳುವುದಾದರೆ, ಒಂದು ಭಾರವಾದ ಕಲ್ಲು ನೆಲದ ಮೇಲೆ ಇದೆ, ನೀವು ಅದನ್ನು ನಿಮ್ಮ ಕಾಲಿನಿಂದ ಒದ್ದಾಗ ಅದು ಮುಂದೆ ಸಾಗುತ್ತದೆ ಎಂದರೆ, ಅದು ಮೊದಲ ನಿಯಮ, ನಿಮ್ಮ ಒದೆತದ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲೇ ಅದು ಸಾಗುತ್ತದೆ ಎಂದಾದರೆ ಅದು ಎರಡನೇ ನಿಯಮ. ಹಾಗೆಯೇ, ಅದಕ್ಕೆ ಒದ್ದಾಗ ಅಷ್ಟೇ ಜೋರಾಗಿ ಕಾಲು ನೋವಾದರೆ ಅದು ನ್ಯೂಟನ್ನನ ಚಲನೆಯ ಮೂರನೇ ನಿಯಮವಾಗುತ್ತದೆ.