நியூட்டனின் விதிகள் குறித்த இயற்பியல் கட்டுரை

நியூட்டனின் விதிகள் குறித்த இயற்பியல் கட்டுரை

பெண்டாஹுலுவான்
இயற்பியல் என்பது இயற்கை அறிவியலின் ஒரு பிரிவாகும். இது உற்றுநோக்கல், அளவீடு மற்றும் பொதுவாகப் பொருந்தக்கூடிய விதிகளை உருவாக்குதல் ஆகியவற்றின் மூலம் பிரபஞ்சத்தின் நிகழ்வுகளையும் நடத்தையையும் ஆராய்கிறது. செவ்வியல் இயற்பியலின் முக்கிய அடித்தளங்களில் ஒன்று நியூட்டனின் இயக்க விதிகள் ஆகும். இந்த விதிகள் 17 ஆம் நூற்றாண்டில் சர் ஐசக் நியூட்டனால் உருவாக்கப்பட்டன. பொருள்கள் எவ்வாறு நகர்கின்றன என்பதையும், அந்த இயக்கத்தில் ஏற்படும் மாற்றங்களில் விசைகள் எவ்வாறு செல்வாக்கு செலுத்துகின்றன என்பதையும் புரிந்துகொள்வதற்கான அடிப்படையாக இவை விளங்குகின்றன. நவீன சார்பியல் மற்றும் குவாண்டம் இயக்கவியல் தோன்றிய போதிலும், நியூட்டனின் விதிகள் பல்வேறு அன்றாட நிகழ்வுகளை விளக்குவதற்கு, குறிப்பாக ஒளியின் வேகத்தை விட மிகக் குறைவான வேகத்தில் நகரும் பொருள்களின் அளவில், மிகவும் பொருத்தமானவையாகவே இருக்கின்றன.

நியூட்டனின் விதிகள் என்பவை வெறும் சூத்திரங்களின் தொகுப்பு மட்டுமல்ல, மாறாக விசை, நிறை மற்றும் முடுக்கம் ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான உறவைப் பற்றிச் சிந்திப்பதற்கான ஒரு அறிவியல் கட்டமைப்பாகும். வாகன இயக்கத்தைக் கணக்கிடுவது மற்றும் பால வடிவமைப்பு முதல் விளையாட்டுப் பகுப்பாய்வு, விமானப் போக்குவரத்து மற்றும் விண்வெளித் தொழில்நுட்பம் வரை அவற்றின் பயன்பாடுகள் பரந்து விரிந்துள்ளன. இந்தக் கட்டுரை, நியூட்டனின் மூன்று விதிகள், விசை மற்றும் நிறை ஆகிய கருத்துருக்கள், மற்றும் அன்றாட வாழ்வில் அவற்றின் பயன்பாட்டுக்கான எடுத்துக்காட்டுகள் ஆகியவற்றை முறையாக விவாதிக்கும்.

அடிப்படைக் கருத்துகள்: விசை, நிறை மற்றும் இயக்கம்
நியூட்டனின் மூன்று விதிகளைப் பற்றி விவாதிப்பதற்கு முன், அதில் உள்ள முக்கியக் கருத்துகளைப் புரிந்துகொள்வது அவசியம். விசை என்பது ஒரு பொருளின் இயக்க நிலையை மாற்றக்கூடிய ஒரு தள்ளுதல் அல்லது இழுத்தல் ஆகும். விசைக்கு எண்மதிப்பும் திசையும் உண்டு, எனவே இது ஒரு திசையளவு ஆகும். விசையின் SI அலகு நியூட்டன் (N) ஆகும்; இது 1 கிலோகிராம் நிறையுள்ள ஒரு பொருளுக்கு 1 மீ/வி² முடுக்கத்தை அளிக்கத் தேவைப்படும் விசையாக வரையறுக்கப்படுகிறது.

நிறை என்பது ஒரு பொருளின் நிலைமத்தின் அளவீடு ஆகும்; அதாவது, அது தனது இயக்க நிலையைத் தக்கவைத்துக் கொள்ளும் போக்கைக் குறிக்கிறது. ஒரு பொருளின் நிறை அதிகமாக இருந்தால், அதை முடுக்குவது அல்லது நிறுத்துவது மிகவும் கடினமாக இருக்கும். நிறை என்பது எடையிலிருந்து வேறுபட்டது. எடை என்பது ஒரு பொருளின் மீது செயல்படும் ஈர்ப்பு விசையாகும், எனவே அது அந்தந்தப் பகுதியின் ஈர்ப்பு முடுக்கத்தைச் சார்ந்துள்ளது.

இயற்பியலில் இயக்கம் என்பது பொதுவாக நிலை, திசைவேகம் மற்றும் முடுக்கம் ஆகிய அளவுகளின் மூலம் ஆய்வு செய்யப்படுகிறது. திசைவேகம் என்பது நேரத்தைப் பொறுத்து நிலை எவ்வளவு விரைவாக மாறுகிறது என்பதைக் குறிக்கிறது, அதே சமயம் முடுக்கம் என்பது ஓரலகு நேரத்தில் திசைவேகத்தில் ஏற்படும் மாற்றத்தைக் குறிக்கிறது. நியூட்டனின் விதிகள் விசையை முடுக்கத்துடன் இணைத்து, அதன் மூலம் காரணத்திற்கும் (விசை) விளைவிற்கும் (இயக்கத்தில் ஏற்படும் மாற்றம்) இடையே ஒரு பாலத்தை வழங்குகின்றன.

நியூட்டனின் முதல் விதி (நிலைம விதி)
நியூட்டனின் முதல் விதி கூறுகிறது: "ஒரு பொருளின் மீது செயல்படும் நிகர விசை சுழியாக இருந்தால், அப்பொருள் ஓய்வு நிலையில் இருக்கும் அல்லது ஒரு மாறாத வேகத்தில் நேர்கோட்டில் நகரும்." இதன் பொருள், ஒரு பொருளின் மீது நிகர விசை எதுவும் செயல்படவில்லை என்றால், அப்பொருளின் திசைவேகத்தில் எந்த மாற்றமும் ஏற்படாது என்பதாகும்.

இந்த விதியின் முக்கியக் கருத்து நிலைமம் ஆகும். கார் திடீரென நிறுத்தப்படும்போது, ​​அதில் பயணிப்பவர்கள் ஏன் முன்னோக்கித் தள்ளப்படுகிறார்கள் என்பதை நிலைமம் விளக்குகிறது. காரின் வேகம் குறையும்போது, ​​நிலைமத்தின் காரணமாகப் பயணிகளின் உடல் அதன் முன்னோக்கிய இயக்கத்தைத் தக்கவைத்துக் கொள்ள முனைகிறது. இதனால்தான் இருக்கைப் பட்டைகள் மிகவும் முக்கியமானவை; ஏனெனில், அவை உடல் தொடர்ந்து முன்னோக்கி நகர்வதைத் தடுக்கும் ஒரு விசையை வழங்குகின்றன.

மற்றொரு உதாரணம், ஒரு மேசையின் மீதுள்ள ஒரு பொருள். அதனை நகர்த்துவதற்கு எந்த கிடைமட்ட விசையும் இல்லாததால், அப்பொருள் ஓய்வு நிலையிலேயே இருக்கிறது; புவியீர்ப்பு விசையின் கீழ்நோக்கிய விசையும், மேசையின் மேல்நோக்கிய விசையும் ஒன்றையொன்று சமன் செய்வதால், அதன் தொகுபயன் விசை சுழியாகும். இவ்வாறு, தொகுபயன் விசை சுழியாக இல்லாதபோது மட்டுமே இயக்கத்தில் மாற்றம் ஏற்படும் என்பதை முதல் விதி வலியுறுத்துகிறது.

நியூட்டனின் இரண்டாம் விதி (விசை, நிறை மற்றும் முடுக்கம் ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான தொடர்பு)
நியூட்டனின் இரண்டாம் விதி, செவ்வியல் இயக்கவியலின் மையமாகும். அது, "ஒரு பொருளின் முடுக்கமானது, அதன் மீது செயல்படும் தொகுபயன் விசைக்கு நேர் விகிதத்திலும், அதன் நிறைக்கு எதிர் விகிதத்திலும் இருக்கும்" என்று கூறுகிறது. கணிதரீதியாக, இது பின்வருமாறு சூத்திரப்படுத்தப்படுகிறது:

ΣF = m · a

இங்கு, ΣF என்பது தொகுபயன் விசை (N), m என்பது நிறை (kg), மற்றும் a என்பது முடுக்கம் (m/s²). இந்த சூத்திரம் இரண்டு முக்கியமான விஷயங்களை விளக்குகிறது. முதலாவதாக, மாறாத நிறை கொண்ட ஒரு பொருளின் மீது செலுத்தப்படும் விசை அதிகமாக இருந்தால், அதன் தொகுபயன் முடுக்கமும் அதிகமாக இருக்கும். இரண்டாவதாக, ஒரே விசைக்கு, அதிக நிறை கொண்ட ஒரு பொருள் குறைவான முடுக்கத்தையே பெறும்.

உதாரணமாக, நிரம்பிய வண்டியைத் தள்ளுவதை விட, காலியான வண்டியைத் தள்ளுவது எளிது. நிரம்பிய வண்டிக்கு நிறை அதிகம், அதனால் அதே தள்ளுவிசைக்கு முடுக்கம் குறைவாக இருக்கும். விளையாட்டு உதாரணங்களும் தெளிவாக உள்ளன: பந்துவீச்சுப் பந்தை விட டென்னிஸ் பந்தை முடுக்குவது எளிது, ஏனெனில் அதன் நிறை மிகவும் குறைவு.

நியூட்டனின் இரண்டாம் விதி, உராய்வு, கயிற்றின் இழுவிசை, சுருள்விசை மற்றும் புவியீர்ப்பு விசை போன்ற ஒரு பொருளின் மீது செயல்படும் விசைகளைப் பகுப்பாய்வு செய்யவும் உதவுகிறது. கணக்குகளைத் தீர்க்கும்போது, ​​செயல்படும் அனைத்து விசைகளையும் வரைபடமாக்குவதற்கும், அதன் மூலம் தொகுபயன் விசையைச் சரியாகக் கணக்கிடுவதற்கும் பொதுவாக ஒரு தனித்த விசை வரைபடம் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

நியூட்டனின் மூன்றாம் விதி (செயல் மற்றும் எதிர்ச்செயல்)
நியூட்டனின் மூன்றாம் விதி கூறுகிறது: "ஒவ்வொரு செயலுக்கும், சமமான மற்றும் எதிர் எதிர்ச்செயல் உண்டு." இதன் பொருள், பொருள் A, பொருள் B மீது ஒரு விசையைச் செலுத்தினால், பொருள் B ஆனது பொருள் A மீது சமமான விசையை எதிர் திசையில் செலுத்தும்.

செயலும் எதிர்ச்செயலும் ஒன்றையொன்று சமன்செய்து கொள்ளும் என்று மக்கள் நினைப்பதால், இந்த விதி பெரும்பாலும் தவறாகப் புரிந்து கொள்ளப்படுகிறது. உண்மையில், இந்த இரண்டு விசைகளும் இரண்டு வெவ்வேறு பொருட்களின் மீது செயல்படுகின்றன, எனவே அவை ஒரே பொருளின் மீது ஒன்றையொன்று சமன்செய்வதில்லை. உதாரணமாக, ஒருவர் தரையில் நிற்கும்போது, ​​அவருடைய பாதங்கள் தரையின் மீது ஒரு கீழ்நோக்கிய விசையைச் செலுத்துகின்றன (செயல்), மற்றும் தரை அவருடைய பாதங்களின் மீது ஒரு மேல்நோக்கிய செங்குத்து விசையைச் செலுத்துகிறது (எதிர்ச்செயல்). தரையிலிருந்து வரும் எதிர்ச்செயல் விசை, அவருடைய எடையைச் சமன் செய்வதற்குப் போதுமானதாக இருப்பதால், அந்த நபரால் கீழே விழாமல் நிற்க முடிகிறது.

மற்றொரு நன்கு அறியப்பட்ட உதாரணம் ராக்கெட்டின் இயக்கம் ஆகும். ராக்கெட் வாயுவை அதிவேகத்தில் பின்னோக்கிச் செலுத்துகிறது (செயல்விசை), பின்னர் அந்த வாயு ராக்கெட்டின் மீது ஒரு முன்னோக்கிய உந்துவிசையைச் செலுத்தி (எதிர்விசை), ராக்கெட்டை மேல்நோக்கி உந்துகிறது. கட்டவிழ்த்து விடப்பட்ட ஒரு பலூனுக்கும் இதே கொள்கை பொருந்தும்: காற்று ஒரு திசையில் வெளியேறுகிறது, பலூன் அதற்கு எதிர் திசையில் தள்ளப்படுகிறது.

அன்றாட வாழ்வில் நியூட்டனின் விதிகளைப் பயன்படுத்துதல்
நியூட்டனின் விதிகளைப் பல செயல்பாடுகளில் காணலாம். போக்குவரத்தில், வாகன வடிவமைப்பானது இயந்திர சக்தி, காற்று எதிர்ப்பு மற்றும் டயர் உராய்வு போன்ற பல்வேறு விசைகளைக் கருத்தில் கொள்கிறது. ஒரு வாகனம் திரும்பும்போது, ​​அதன் வட்டப் பாதையைத் தக்கவைக்க மையநோக்கு விசை தேவைப்படுகிறது; உராய்வு போதுமானதாக இல்லாவிட்டால், வாகனம் சறுக்கிச் செல்லக்கூடும்.

பொறியியலில், கட்டிடங்கள் மற்றும் பாலங்களின் கட்டுமானத்திற்கு விசைச் சமநிலை பகுப்பாய்வு (நியூட்டனின் முதல் விதி) தேவைப்படுகிறது. குறிப்பிட்ட புள்ளிகளில் ஏற்படும் தொகுபயன் விசைகள் மற்றும் திருப்புவிசைகள் சரிவை ஏற்படுத்தாத வகையில் கட்டமைப்புகள் வடிவமைக்கப்பட வேண்டும். கனரக உபகரணத் தொழில்நுட்பத்தில், ஒரு குறிப்பிட்ட சுமையை தூக்குவதற்கோ அல்லது நகர்த்துவதற்கோ ஒரு இயந்திரத்திற்குத் தேவைப்படும் விசையைத் தீர்மானிக்க நியூட்டனின் இரண்டாம் விதி பயன்படுத்தப்படுகிறது.

விளையாட்டுகளில், விளையாட்டு வீரர்கள் செயல்-எதிர்வினை விதியைப் பயன்படுத்துகின்றனர். ஒரு ஓட்டப்பந்தய வீரர் தரையை எதிர்த்து உந்தும்போது, ​​அது அவரை முன்னோக்கித் தள்ளுகிறது. ஒரு நீச்சல் வீரர் தண்ணீரை எதிர்த்து உந்தும்போது, ​​அது அவரை முன்னோக்கித் தள்ளுகிறது. உந்துவிசை எவ்வளவு திறம்பட உள்ளதோ, அதன் விளைவாக ஏற்படும் முடுக்கமும் அவ்வளவு அதிகமாக இருக்கும்.

நியூட்டனின் விதிகளின் வரம்புகள்
நியூட்டனின் விதிகள் மிகவும் பயனுள்ளதாக இருந்தாலும், அவற்றுக்கு வரம்புகள் உள்ளன. அவை குறைந்த வேகத்தில் உள்ள பருப்பொருட்களுக்கு மிகவும் துல்லியமானவை. ஒளியின் வேகத்தை நெருங்கும் வேகங்களில், ஐன்ஸ்டீனின் சார்பியல் கோட்பாடு மிகவும் துல்லியமாகிறது, ஏனெனில் பயனுறு நிறையும் நேரமும் இனி முழுமையானவை அல்ல. அணுக்கள் மற்றும் அணுத்துகள்களின் அளவில், குவாண்டம் இயக்கவியல் அவசியமாகிறது, ஏனெனில் துகள்களின் நடத்தையை மரபுசார் விசைகள் மற்றும் பாதைகளைக் கொண்டு மட்டுமே விளக்க முடியாது.

இருப்பினும், பெரும்பாலான அன்றாடப் பிரச்சனைகளுக்கும் பல பொறியியல் பயன்பாடுகளுக்கும் நியூட்டனின் விதிகள் இன்றும் முதன்மையான அணுகுமுறையாக உள்ளன, ஏனெனில் அவை எளிமையானவை, நடைமுறைக்கு உகந்தவை மற்றும் ஓரளவிற்குத் துல்லியமானவை.

முடிவுரை
நியூட்டனின் விதிகள், விசைக்கும் இயக்கத்திற்கும் இடையிலான உறவை விளக்கும் செவ்வியல் இயற்பியலின் ஒரு முக்கிய அடித்தளமாகும். நியூட்டனின் முதல் விதி, ஒரு பொருளின் தொகுபயன் விசை சுழியாக இருந்தால், அது தனது இயக்க நிலையைத் தக்க வைத்துக் கொள்ளும் என்று கூறுகிறது. நியூட்டனின் இரண்டாம் விதி, முடுக்கமானது தொகுபயன் விசைக்கு நேர் விகிதத்திலும், நிறைக்கு எதிர் விகிதத்திலும் இருக்கும் என்பதை விளக்குகிறது; இது ΣF = m·a என சூத்திரப்படுத்தப்பட்டுள்ளது. நியூட்டனின் மூன்றாம் விதி, செயல்-எதிர்வினைக் கொள்கையை வலியுறுத்துகிறது; அதாவது, ஒவ்வொரு விசைக்கும் எப்போதும் சம அளவு மற்றும் எதிர் திசையிலான ஒரு இணை விசை உண்டு.

இந்த மூன்று விதிகளைப் புரிந்துகொள்வதன் மூலம், அன்றாட வாழ்வில் ஏற்படும் எளிய இயக்கம் முதல் இயந்திரங்கள் மற்றும் வாகனங்களின் வடிவமைப்பு வரை, பரந்த அளவிலான இயற்கை மற்றும் தொழில்நுட்ப நிகழ்வுகளை நம்மால் பகுப்பாய்வு செய்ய முடியும். கடுமையான சூழ்நிலைகளில் அவற்றின் வரம்புகள் இருந்தபோதிலும், நியூட்டனின் விதிகள் இன்றும் பொருத்தமானவையாகத் திகழ்கின்றன, மேலும் அவை அறிவியல் வரலாற்றின் மாபெரும் சாதனைகளில் ஒன்றாகவும் விளங்குகின்றன.

-

நீங்கள் விரும்பினால், நான் ஒரு நூற்பட்டியலையோ, முன்னுரையையோ சேர்க்கலாம், அல்லது (பின்னணி, சிக்கல் கூற்று, நோக்கங்கள், கலந்துரையாடல் மற்றும் முடிவுரையுடன் கூடிய) ஒரு பள்ளிப் பாடவடிவப் பதிப்பை உருவாக்கலாம்.