মুক্ত পতন গতির উপাদান
প্রাচীনকালে, ভূমিতে পতনশীল বস্তুর গতি প্রাকৃতিক দর্শনের একটি অত্যন্ত আকর্ষণীয় বিষয় ছিল। দার্শনিক অ্যারিস্টটল একবার বলেছিলেন যে, বেশি ভরের বস্তু হালকা বস্তুর চেয়ে দ্রুত পড়ে। অ্যারিস্টটলের এই মতামত গ্যালিলিওর পূর্ববর্তী মানুষদের দৃষ্টিভঙ্গিকে প্রভাবিত করেছিল, যারা বিশ্বাস করতেন যে বেশি ভরের বস্তু হালকা বস্তুর চেয়ে দ্রুত পড়ে এবং বস্তুর পতনের গতি তার ভরের সমানুপাতিক। সম্ভবত এই বিষয়টি অধ্যয়ন করার আগে আপনিও একই কথা ভাবতেন।
একই উচ্চতা থেকে একটি কাগজ ও একটি বই ফেলুন। কাগজটি আপনার বাম হাতের তালুতে এবং বইটি ডান হাতের তালুতে রাখুন। ফেলার পর, বইটি প্রথমে মেঝেতে পড়বে, আর কাগজটি পড়বে পরে। এবার, কাগজটি বইটির উপরে রেখে দুটোকেই মেঝেতে ফেলুন। এবার, কাগজ ও বই দুটোই একসাথে মেঝেতে পড়বে।
কোনো বস্তুকে মুক্ত পতন গতি বলা হয় যদি বস্তুটি পৃথিবীর কেন্দ্রের সাথে লম্বভাবে চলে এবং চলার সময় একটি ধ্রুব মহাকর্ষীয় ত্বরণ অনুভব করে। যদি এটি পৃথিবীর পৃষ্ঠের কাছাকাছি মুক্তভাবে পড়ে, তবে বস্তুটি 9,8 m/s² এর একটি ধ্রুব মহাকর্ষীয় ত্বরণ অনুভব করে এবং মহাকর্ষীয় ত্বরণের দিকটি পৃথিবীর কেন্দ্রের দিকে (পৃথিবীর পৃষ্ঠের সাথে লম্বভাবে) হয়। শিক্ষার্থীদের গণনা সহজ করার জন্য, g-এর মান 10 m/ s² ধরা হয় ।
তিনটি ভিন্ন পরিস্থিতি রয়েছে, যার মধ্যে অন্তর্ভুক্ত:
১. বস্তুটি কোনো প্রারম্ভিক বেগ (v) ছাড়াই উল্লম্বভাবে নিচের দিকে চলে।oউদাহরণস্বরূপ, একটি ফল গাছ থেকে ডাঁটা থেকে বিচ্ছিন্ন হয়ে নিচে পড়ে। এর গতির দিক সর্বদা নিচের দিকে এবং বস্তুটি ত্বরণ অনুভব করে, তাই মহাকর্ষীয় ত্বরণ (g) সর্বদা ধনাত্মক। পদার্থবিজ্ঞানের কিছু বইতে একে বলা হয় মুক্ত পতন গতি
২. বস্তুটি একটি নির্দিষ্ট প্রাথমিক বেগ নিয়ে উল্লম্বভাবে নিচের দিকে চলে (এখানে v আছে)।oউদাহরণস্বরূপ, একটি পাথর উল্লম্বভাবে নিচের দিকে নিক্ষেপ করা হলো। গতির দিক সর্বদা নিচের দিকে এবং বস্তুটি ত্বরণ অনুভব করে, তাই g সর্বদা ধনাত্মক। পদার্থবিজ্ঞানের কিছু বইতে একে বলা হয় নিম্নগামী উল্লম্ব গতি.
৩. একটি বস্তু একটি নির্দিষ্ট প্রাথমিক বেগ নিয়ে উল্লম্বভাবে উপরের দিকে চলে। সর্বোচ্চ উচ্চতায় পৌঁছানোর পর, বস্তুটি আবার নিচের দিকে নেমে আসে। উদাহরণস্বরূপ, আপনি একটি মার্বেল উল্লম্বভাবে উপরের দিকে ছুঁড়ে দিলেন এবং তারপর সেটি নিচের দিকে নামার সময় আবার ধরে ফেললেন। উপরের দিকে যাওয়ার সময়, বস্তুটি মন্দন (ঋণাত্মক g) অনুভব করে, এবং নিচের দিকে যাওয়ার সময়, বস্তুটি ত্বরণ (ধনাত্মক g) অনুভব করে। পদার্থবিজ্ঞানের কিছু পাঠ্যপুস্তকে, একে বলা হয় ঊর্ধ্বমুখী উল্লম্ব গতি.
উল্লেখ্য যে, কোনো বস্তু যদি উপরোক্ত তিনটি অবস্থার মধ্যে যেকোনো একটির সম্মুখীন হয়, তবে বস্তুটি মুক্ত পতনে আছে বলা হয়।
মুক্ত পতন গতির সূত্র
মুক্ত পতন গতি হলো সুষমভাবে পরিবর্তনশীল রৈখিক গতির একটি উদাহরণ, তাই মুক্ত পতন গতির সূত্রটি মূলত সুষমভাবে পরিবর্তনশীল রৈখিক গতির সূত্রের মতোই এবং এটিকে মুক্ত পতন গতির শর্তানুযায়ী সামঞ্জস্য করা হয়।
তথ্য :
h = উচ্চতা (মিটার), vo = প্রাথমিক গতি (মিটার/সেকেন্ড), vt = চূড়ান্ত গতি (মিটার/সেকেন্ড), t = সময় (সেকেন্ড), g = অভিকর্ষজ ত্বরণ (মিটার/সেকেন্ড)2) = ১০ মি/সে2 অথবা ১০ মি/সেকেন্ড2.
১০ মি/সেকেন্ডের ধ্রুবক মহাকর্ষীয় ত্বরণ2 (ধনাত্মক g – বস্তুটি নিচের দিকে গতিশীল), অর্থাৎ প্রতি ১ সেকেন্ডে বস্তুটির গতিবেগ ১০ মি/সে বৃদ্ধি পায়। ২ সেকেন্ড পরে, বস্তুটির গতিবেগ হয় ২০ মি/সে, ৩ সেকেন্ড পরে বস্তুটির গতিবেগ হয় ৩০ মি/সে। ধ্রুবক মহাকর্ষীয় মন্দন হলো ১০ মি/সে²।2 (g ঋণাত্মক, বস্তুটি উপরের দিকে চলে) অর্থাৎ বস্তুটির গতিবেগ ১০ মি/সে কমে যায়।2 প্রতি ১ সেকেন্ডে। ২ সেকেন্ড পরে, বস্তুটির গতিবেগ ২০ মি/সে কমে যায়। ৩ সেকেন্ড পরে, বস্তুটির গতিবেগ ৩০ মি/সে কমে যায়।
ধ্রুব ত্বরণ বা মন্দন কেবল পৃথিবীর পৃষ্ঠের কাছাকাছিই ঘটে। আলোচ্য বিষয়ে নিউটনের মহাকর্ষ সূত্রতুমি জানতে পারবে যে, g-এর মান দূরত্বের বর্গের সাথে হ্রাস পায়।
মুক্ত পতন গতির বিষয়বস্তু ভালোভাবে বোঝার জন্য মুক্ত পতন গতির সমস্যা , নিম্নগামী উল্লম্ব গতির সমস্যা এবং ঊর্ধ্বগামী উল্লম্ব গতির সমস্যার উদাহরণগুলো অধ্যয়ন করুন ।
