This site is not complete. The work to converting the volumes of സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം is on progress. Please bear with us
Please contact webmastersiep@yahoo.com for any queries regarding this website.
Reading Problems? see Enabling Malayalam

സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം സംരംഭത്തില്‍ നിന്ന്

Current revision as of 11:47, 15 ഏപ്രില്‍ 2016

ചലനം

സമയത്തിനനുസരിച്ച് സ്ഥാനത്തില്‍ വരുന്ന മാറ്റം. ചലനം പലപ്പോഴും സരളമാണെങ്കിലും ചിലപ്പോള്‍ വളരെ സങ്കീര്‍ണമാകാം. സൈദ്ധാന്തികതലത്തില്‍ ഏതൊരു സങ്കീര്‍ണചലനത്തെയും സരളചലനങ്ങളുടെ അടിസ്ഥാനത്തില്‍ അപഗ്രഥിച്ചു പഠിക്കാവുന്നതാണ്.

സരളചലനങ്ങള്‍. ചലനപഠനത്തിന് നാം മനസ്സിലാക്കേണ്ട പ്രമുഖങ്ങളായ ആശയങ്ങള്‍ (1) സ്ഥാനമാറ്റം അഥവാ വിസ്ഥാപനം (displacement), (2) വേഗം (speed), (3) പ്രവേഗം (velocity), (4) ത്വരണം (accelaration), (5) സംവേഗം (momentum) (6) ബലം (force) എന്നിവയാണ്.

1. വിസ്ഥാപനം A എന്ന ബിന്ദുവില്‍ നിന്ന് B എന്ന ബിന്ദുവിലേക്ക് ഒരു വസ്തു നീങ്ങുന്നു എന്നിരിക്കട്ടെ, AB ആണ് വിസ്ഥാപനം. ആരംഭബിന്ദുവില്‍ നിന്ന് അന്തിമ ബിന്ദുവിലേക്ക് വരയ്ക്കുന്ന ഋജുരേഖ വിസ്ഥാപനത്തെ പ്രതിനിധാനം ചെയ്യുന്നു. BA ആണ് വിസ്ഥാപനമെങ്കില്‍ അതിനര്‍ഥം, വസ്തു B യില്‍ നിന്ന് പുറപ്പെട്ട് A യില്‍ എത്തിച്ചേരുന്നു എന്നാണ്. ദിശയും വലുപ്പവും ഉളള ഒരു പരിമാണമാണ്, സദിശമാണ് വിസ്ഥാപനം.

2. വേഗം സഞ്ചരിക്കുന്ന ദൂരത്തെ അതിനു വേണ്ടിവരുന്ന സമയം കൊണ്ട് ഹരിച്ചു കിട്ടുന്നതാണ് വേഗം.

3. പ്രവേഗം വിസ്ഥാപനത്തെ സമയം കൊണ്ടു ഹരിച്ചാല്‍ പ്രവേഗം ലഭിക്കുന്നു. വേഗം അദിശമാണ് (scalar); പ്രവേഗം സദിശ (vector)മാണ്. വേഗവും പ്രവേഗവും തമ്മിലുള്ള വ്യത്യാസത്തിന് ചലനപഠനത്തില്‍ പ്രാമുഖ്യമുണ്ട്.

4. ത്വരണം പ്രവേഗത്തില്‍ വരുന്ന വ്യത്യാസത്തെ ആ വ്യത്യാസം വരുവാന്‍ വേണ്ട സമയം കൊണ്ടു ഹരിച്ചാല്‍ കിട്ടുന്നതാണ് ത്വരണം. ഇതും ഒരു സദിശമാണ്.

5. സംവേഗം പ്രവേഗത്തിന്റെയും ദ്രവ്യമാനത്തിന്റെയും (mass) ഗുണനഫലത്തെ സംവേഗം എന്നും വിളിക്കുന്നു. m ദ്രവ്യമാനമുള്ള ഒരു വസ്തു v പ്രവേഗത്തോടെ സഞ്ചരിക്കുന്നുവെങ്കില്‍, അതിന്റെ സംവേഗം mv ആണ്.

6. ബലം ചലനസ്ഥിതിയില്‍ വ്യത്യാസം വരുത്തുന്നതെന്തോ അതാണ് ബലം. F = ma എന്ന സമവാക്യം പ്രഖ്യാതമാണ്. F ബലത്തെയും m ദ്രവ്യമാനത്തെയും a ത്വരണത്തെയും പ്രതിനിധാനം ചെയ്യുന്നു.

ന്യൂട്ടന്റെ ചലനനിയമങ്ങള്‍ ന്യൂട്ടന്റെ പേരില്‍ അറിയപ്പെടുന്ന മൂന്ന് ചലനനിയമങ്ങളുണ്ട്. (1) പുറമേനിന്ന് ബലമൊന്നും വസ്തുവില്‍ പ്രവര്‍ത്തിക്കുന്നില്ലെങ്കില്‍ വസ്തു ഒന്നുകില്‍ നിശ്ചലാവസ്ഥയില്‍ ആയിരിക്കും. അല്ലെങ്കില്‍ ഒരേ വേഗത്തില്‍, ഒരേ ദിശയില്‍ സഞ്ചാരം തുടരും. (2) വസ്തുവില്‍ ബാഹ്യബലം പ്രവര്‍ത്തിക്കുമ്പോള്‍ വസ്തുവിന് ത്വരണം ഉണ്ടാകുന്നു. ഈ ത്വരണം ബലത്തിന് ആനുപാതികവും വസ്തുവിന്റെ ദ്രവ്യമാനത്തിനു പ്രതിലോമാനുപാതികവുമാണ്. ദ്വിതീയ ചലനനിയമത്തിന്റെ അന്തഃസത്തയാണ് F= ma എന്ന സമവാക്യം. (3) ബല പ്രവര്‍ത്തനത്തിന് രണ്ടു വസ്തുക്കള്‍ വേണം. ബലം പ്രയോഗിക്കുന്ന വസ്തു; ബലപ്രയോഗത്തിന് വിധേയമാകുന്ന വസ്തു. A എന്ന വസ്തു B എന്ന വസ്തുവില്‍ ബലം പ്രയോഗിക്കുമ്പോള്‍ B, A യിലും ബലം പ്രയോഗിക്കുന്നുണ്ട്. ഈ ബലപ്രതിബലങ്ങള്‍ തുല്യങ്ങളും വിപരീത ദിശകളില്‍ പ്രവര്‍ത്തിക്കുന്നവയും ആയിരിക്കും എന്നാണ് മൂന്നാം ചലനനിയമം പറയുന്നത്. ഏതൊരു ബലത്തിനും തുല്യവും വിപരീതവുമായ പ്രതിബലം ഉണ്ടായിരിക്കും. ബല പ്രതിബലദ്വന്ദ്വം എന്ന നിലയ്ക്കല്ലാതെ, ബലത്തിന് അസ്തിത്വം ഇല്ല. ഒറ്റയ്ക്ക് ഒരു ബലം; അങ്ങനെയൊന്ന് ഉണ്ടാകാന്‍ വയ്യ.

ചലനം നിലനില്‍ക്കണമെങ്കില്‍ ബലം കൂടിയേ തീരൂ എന്നാണ് ഗലീലിയോ എന്റെ കാലത്തിനു മുമ്പ് കരുതപ്പെട്ടിരുന്നത്. ചലനത്തിന്റെ നിലനില്പിനല്ല ബലം വേണ്ടത്; ചലനസ്ഥിതിയില്‍ മാറ്റം വരുത്താനാണ് എന്ന ഉള്‍ക്കാഴ്ച ലഭിച്ചത് ഗലീലിയോയുടെ പരീക്ഷണനിരീക്ഷണങ്ങളിലൂടെയാണ്. ന്യൂട്ടന്റെ പേരില്‍ അറിയപ്പെടുന്ന ആദ്യത്തെ രണ്ടു ചലനനിയമങ്ങള്‍ക്കും അടിത്തറയിട്ടത് ഗലീലിയോ ആയിരുന്നു. മൂന്നാമത്തേത് ന്യൂട്ടന്റെ സംഭാവനയാണ്.

സ്വാഭാവികചലനം വര്‍ത്തുളചലനം (circular motion) ആണ് എന്ന് അരിസ്റ്റോട്ടല്‍ എഴുതിയിട്ടുണ്ട്. സൂര്യനും ചന്ദ്രനും നക്ഷത്രാദികളും ഭൂമിക്കു ചുറ്റും വൃത്താകാരപഥങ്ങളില്‍ സഞ്ചരിക്കുന്നു എന്നതാണല്ലോ പ്രത്യക്ഷ സത്യം. അതുകൊണ്ട് വര്‍ത്തുളചലനം സ്വാഭാവികമാണ്, സുന്ദരമാണ് എന്ന് കരുതിയതില്‍ ആശ്ചര്യത്തിന് അവകാശമില്ല. പക്ഷേ, ഋജുരേഖാ ചലനമാണ് സ്വാഭാവികം. വര്‍ത്തുള ചലനത്തിന് ബലപ്രയോഗം വേണം എന്ന് മനസ്സിലായത് ഗലീലിയോ പറഞ്ഞതിനു ശേഷമാണ്.

ആപേക്ഷികചലനം.ഒരര്‍ഥത്തില്‍ എല്ലാ ചലനങ്ങളും ആപേക്ഷികമാണ്. തീവണ്ടി മണിക്കൂറില്‍ 60 കി.മീ. വേഗത്തില്‍ സഞ്ചരിക്കുന്നു എന്നുകേട്ടാല്‍, അര്‍ഥശങ്കയ്ക്ക് ഇടയുണ്ടാകും എന്നു തോന്നുന്നില്ല. നിശ്ചലമായ റെയില്‍പ്പാതയെ അപേക്ഷിച്ച്, തീവണ്ടിയുടെ വേഗം മണിക്കൂറില്‍ 60 കി.മീ. എന്നാണ് മുമ്പു കൊടുത്ത പ്രസ്താവനയ്ക്കര്‍ഥം. പക്ഷേ, റെയില്‍പ്പാത ഭൂമിയിലാണ്. ഭൂമി സ്വയം തിരിയുകയും സൂര്യനു ചുറ്റും സഞ്ചരിക്കുകയും ചെയ്യുന്നുണ്ട്. റെയില്‍പ്പാത കേവലമായ നിശ്ചലാവസ്ഥയിലല്ല എന്ന് വ്യക്തമാണ്. ഭൂമിയുടെ ഈ ചലനത്തെ പല സന്ദര്‍ഭങ്ങളിലും അവഗണിക്കാവുന്നതേയുള്ളൂ. ഏതായാലും ഒരു കാര്യം ഓര്‍ക്കുന്നത് തെറ്റ് വരാതിരിക്കാന്‍ സഹായകമായിരിക്കും. നിശ്ചലാവസ്ഥയിലുള്ളവയോ ഋജുരേഖയില്‍ ദിശ മാറാതെ, വേഗം മാറാതെ സഞ്ചരിക്കുന്നവയോ ആയ പ്രമാണവ്യവസ്ഥകളില്‍ (frames of reference) മാത്രമേ ന്യൂട്ടന്റെ ചലനനിയമങ്ങള്‍ പ്രയോഗക്ഷമങ്ങളാകൂ. മറ്റൊരുകാര്യം കൂടി എടുത്തുപറയേണ്ടതുണ്ട്. വസ്തുക്കളുടെ വേഗം അത്യധികം വര്‍ധിക്കുകയാണെങ്കില്‍ പ്രകാശവേഗത്തോട് താരതമ്യപ്പെടുത്താവുന്ന വേഗത്തോട് അടുക്കുകയാണെങ്കില്‍-ന്യൂട്ടന്റെ ചലന നിയമങ്ങളില്‍ ആമൂലാഗ്രം പരിഷ്കാരങ്ങള്‍ വരുത്തേണ്ടിവരും. അത്തരം ഭേദഗതികളാണ് ഐന്‍സ്റ്റൈന്‍ ആപേക്ഷിതാസിദ്ധാന്തത്തിലൂടെ ചലന നിയമങ്ങളില്‍ വരുത്തിയത്.

(പ്രൊഫ. കെ. ഗോവിന്ദന്‍)