විදු නැන නුවණ – Science Literacy for All

වැඩියෙන් බලය යොදන කොට වැඩිවෙන්නේ කුමක්ද? නිව්ටන්ගේ දෙවැනි නියමය

සර් අයිසැක් නිව්ටන්ගේ දෙවැනි නියාමය මගින් විස්තර කරන්නේ වස්තුවක ප‍්‍රමාණය(mass), එහි ත්වරණය(acceleration) හා ඒමත යෙදෙන බලය (force)අතර ඇති නියම සහසම්බන්ධතාවයයි. මෙය කාටත් වැටහෙන නුවණක් වුවද මේ නියාමයේ වඩා විශද කාරණා දෙකක් අඩංගුව තිබෙනවා. ඉන් එක කාරණයක් නම් වස්තුවක් මත යොදන බලය වැඩිවන විට එහි ත්වරණයද වැඩිවන බවයි. උදාහරණයක් වශයෙන් ගත්තොත් පාපන්දු ක‍්‍රීඩකයෙක් සීමාවේ සිට පන්දුව දෑතින් වීසිකරන අවස්ථාවේදී යොදන බලයේ ප‍්‍රමාණයට අනුකූලව වූ වේගයකින් පන්දුව වීසි වී යයි. ඔබේ මොටර් රිය ඇන්ජිමේ බලධාරිතාවය වැඩිවන පමණට අනුකූල වූ වේගයකින් ඔබට රිය ධාවනයද ආරම්භ කළ හැකියි.

දෙවැනි නියාමයට අනුව වස්තුවක ස්කන්ධය හා ත්වරණය එකිනෙකින් ගුණ කළවිට එම වස්තුව මතට යෙදෙනෙ බලයේ ප‍්‍රමාණය සොයා ගත හැකිය.(f=mv)

මේ නියාමයේ දෙවැනි කොටසින් ස්කන්ධය යන සංකල්පය ඉදිරිපත් කරනවා. සරලව කිව්වොත් මෙහිදී ස්කන්ධය යනුවෙන් හැඳින්වෙන්නේ ත්වරණයට භාජනය වෙන වස්තුවේ අඩංගු ද්‍රව්‍ය ප‍්‍රමාණයයි. අප අතරින් බොහෝ දෙනෙක් ස්කන්ධය හා බර යන වචන දෙකම එකම අරුතින් යෙදුවත් එය මුළුමනින්ම නිවැරදි දෙයක් නොවේ. මන්ද වස්තුවක බර තීරණය වෙන්නේ බර මනින අවස්ථාවේ ඒ මත බලපවත්වන ගුරුත්වාකර්ෂණය අනුව බැවිනුයි. උදාහරණයක් වශයෙන් ගත්තොත් පොළවට වඩා අඩු ගුරුත්වාකර්ෂණයක් ඇති හඳේදී වස්තුවක බර අඩුවෙනවා. එහෙත් ස්කන්ධය යන්නෙන් අදහස් කරන්නේ වස්තුවක අඩංගුවන සියළුම අඩුවැඩියේ ප‍්‍රමාණයයි. වෙනත් අන්දමකින් කිවහොත් එම වස්තුවේ අඩංගු සමස්ත පරමාණු ප‍්‍රමාණයයි.
ඇත්තටම මේ දෙවැනි නියාමයෙන් පෙන්නුම් කරන්නේ සාමාන්‍ය දැනීමක්. පබලූ, ටීක්බෝල වැනි අඩු ස්කන්ධයක් ඇති වස්තු වලට වඩා ශීතකරණ, ගල්රෝල් වැනි වැඩි ස්කන්ධයක් ඇති වස්තු චලනය කිරීම අමාරු දෙයක් බව අප හොඳින් දන්නවා. මේ දෙවැනි නියාමය සංඛ්‍යාත්මකව f=mv යන කුඩා සමීකරණය මගින් කදිමට විස්තර කළ හැකියි. මෙහිදී f යන්නෙන් බලයත් m යන්නෙන් ස්කන්ධයත් v යන්නෙන් ත්වරණයත් අදහස් වෙනවා. ඒ අනුව වස්තුවක් මත යොදන බලය එම වස්තුවේ ස්කන්ධය ත්වර්ණයෙන් ගුණ කළ විට ලැබෙන අගයට සමානයි. කිසියම් වස්තුවක් මත යෙදෙනෙ බලය හා එහි ස්කන්ධය පැවසෙන සංඛ්‍යාත්මක අගයන් දන්නේ නම් මේ සමීකරණය යොදා ගැනීමෙන් හෙල්ලයක්, කාලතුවක්කු උන්ඩයක්, හෝ අජඨාකාශ යානයක් වැනි වස්තුවක් කොතරම් වේගයකින් ගමන් කරන්නේදැයි පහසුවෙන් සොයා ගත හැකිය. ඒ සඳහා එම වස්තුවට යොදන බලය හා වස්තුවේ ස්කන්ධය අප දැන සිටිය යුතුයි.

මේ අපූරු සමීකරණය අපේ එදිනෙදා ජීවිතයේදී උපයෝගීවන ආකාරය ගැන කදිම උදාහරණයක් ලෙස ඞ- කිරණ යන්ත‍්‍රය යොදා x- කිරණ ඡායා ?පයක් ගැනීම සැලකිය හැකියි. ඞ-කිරණ ඡුායාරූපයක් නියම අන්දමින් ගැනීමට නම් ඡුායා?පය ගැනීමට අවශ්‍ය කරන ශක්තිප‍්‍රමාණයට හරියටම ගැලපෙන ලෙස යන්ත‍්‍රයේ x-කිරණ යොමුකිරීමේ ප‍්‍රබලතාවය සකසා ගැනීම අත්‍යවශ්‍ය වෙනවා. මෙහිදී නිවිටන්ගේ දෙවැනි නියාමය උපයෝගි වෙන්නේ මෙහෙමයි.

භෞතික විද්‍යාවේ එක් වැදගත් සොයාගැනීමක් වන්නේ ආරෝපණයක් සහිත අංශුවක් (උදාහරණයක් වශයෙන් ගත්තොත් ඉලෙක්ට්‍රොනයක් හෝ ප්‍රෝටෝනයක් හෝ අයනයක්* විද්‍යුත් ක්ෂේත‍්‍රයකට හසූවිට ඒ අංශුව මත ඉඳුරාම බලපාන විද්‍යුත් බලයක් ඇතිවෙන බවයි. අංශූව ආරෝපණය වී ඇති ප‍්‍රමාණය සහ විද්‍යුත් ක්ෂේත‍්‍රයේ ශක්ති ප‍්‍රමාණය අප නිශ්චිතව දන්නේනම් ඒ අනුව අංශුව මත යෙදෙනෙ බලයද අපට දැනගතහැකියි. එසේ බලය දැනගත් විට නිව්ටන්ගේ දෙවැනි නියාමය යොදාගැනිමෙන් x -කිරණ අංශුවලට යොදන ත්වරණය අපට සොයා ගතහැකියි.

x- කිරණ යන්ත‍්‍රයක පිහිටි ඞ- කිරණ කපාටයේ ඇති ඉලක්කයට ඉලෙක්ට්‍රෝන නියමිත පරිදි එල්ලයට යොමුකිරීමට නම් ඒ සඳහා අවශ්‍ය තරමට ත්වරණයක් ඞ- කිරණ වලට ලැබිය යුතුයි. මේ ඉලෙක්ට්‍රොන එකී එල්ලය මතට වැදෙන වේගය අනුවයි යන්ත‍්‍රයෙන් නිකූත්වන x- කිරණ වල ශක්තිය තීරණය කෙරෙන්නේ. ඞ- කිරණ අංශුවලට බලපාන විද්‍යුත් ක්ෂේත‍්‍රයේ ශක්තිය අවශ්‍ය පමණට වෙනස් කිරීමෙන් ඉලෙක්ට්‍රොන වල ත්වරණයද අවශ්‍ය පමණට වෙනස් කිරීමට අපට හැකිවෙනවා. ඒ අනුව යන්ත‍්‍ර කපාටයේ ඇති එල්ලයට ඉලෙක්ට්‍රොන වදින වේගය පාලනය කිරීමෙන් අවශ්‍ය ප‍්‍රමාණයට x- කිරණවල ශක්තිය ඇති කර ගත හැකියි. එසේ ඞ-කිරණවල ශක්තිය අවශ්‍ය පමණට සකසා ගත්විටයි වඩා පැහැදිලි x- කිරණ ඡුායාරූප ගත හැකි වෙන්නේ. මෙවැනි අවස්ථාවලදී යොදන බලය ගණනය කිරීමට විද්‍යාඥයෝ යොදාගන්නා ඒකකය හඳුන්වන්නේ ‘නිව්ටන්’යන නමින්. නිව්ටන් එකක් යනු කිලෝ ග‍්‍රෑමයක ස්කන්ධයක් තත්පරයට තත්පරයට මීටරයක් ත්වරණය කිරීමට අවශ්‍ය කරන බල ප‍්‍රමාණයයි.

නිව්ටන්ගේ නියාමයට අනුව, ඔබ රිය පදවන විට ඔබේ ආසන පටිය තදකරගෙන සිටිය යුත්තේ ඇයි?
පැයට කිලෝමීටර 70 ක වේගයෙන් ඔබ රිය පදවමින් සිටින අතර ඊළ`ග ධාවන තීරුවේ ගමන් කරන වාහනයක් ඔබේ ධාවන තීරුවට හදිසියේ යොමුවී ඔබේරිය ඉවතට යැවීමට බල කළේයැයි සිතමු. එවිට ආම්බාන් කර ගැනීමට නොහැකිව පාරෙන් ඉවතට යන ඔබේ රිය පාර අයිනේ ඇති ගසක වේගයෙන් හැපුනේයැයිද සිතමු. මෙවිට සිදුවිය හැක්කේ කුමක්ද යන්න නිවිටන්ගේ නියම වලින් මනාව පැහැදිලි කර දිය හැකියි.

ධාවනයේදී ඔබ මෙන්ම ඔබ ගම ගන්නා රියද පැවතුණේ අවස්ථිතික (inertia)  අවස්ථාවේයි. වඩාත් සරලව කිවහොත් ‘අවස්ථිතිය’ යන්නෙන් අදහස් වන්නේ නිරතව සිටින කටයුත්තේම එනම් පැයට කිලෝමීටර් 80ක වේගයෙන් ධාවනය වෙමින්ම පැවතීමට ඔබ සහ ඔබේ රියට ඇති ප‍්‍රවණතාවයයි. කිසියම් බලයක් භාවිත නොවන්නට මේ අවස්ථිතික තත්වය දිගටම පවතින්නට ඉඩ තිබුනා. එහෙත් රිය ගසෙහි හැපුන විට ගස විසින් යොදන ලද බලය නිසා රිය නතර වුණා. කෙසේ වෙතත් ඔබ ආරක්ෂිත පටිය පැළඳ සිටියේ නැත්නම් ගස විසින් යොදන ලද බලයට ඔබ කෙලින්ම හසු වන්නේ නැහැ. ඒනිසා ඔබේ සිරුර අවස්ථිතික තත්වය යටතේ ධාවනය වූ වේගයෙන්ම නොකඩවා ඉදිරියට ගමන් කරනවා. නිව්ටන්ගේ වචන වලින් කිව්වොත් එවිට ඔබ ඉන්නේ ‘ඒකාකාර ත්වරණයකයි’. ඔබේ ඒකාකාර ත්වරණය වෙනස් කරණ බලයක් කෙලින්ම සිරුරට නොයෙදුනොත් ඒ ඒකාකාර ත්වරණයෙන්ම ඔබේ සිරුර ඉදිරියට යනවා. ආසන පටිය පැළඳ ගෙන නැත්නම් එසේ ඉදිරියට යාම වැලැකෙන්නේ නැහැ. ඒ නිසා සිදුවන්නේ වේගයෙන් සුක්කානමේ හෝ ඉදිරි කවුළුවේ වැදී ඔබට මරණීය තුවාල සිදුවීමයි.

ආසන පටියෙන් සහ රිය ගැටීමකදී සැනින් පිමබී ක‍්‍රියාත්මක වන සුක්කානමේ ඇති ආරක්ෂක බැලූම මගින් කෙරෙන්නේ කිසියම් පාලනයකට ලක්වූ වඩා අඩු බලයක් යෙදීමෙන් ඔබේ සිරුර එසේ ඉදිරියට යාම අඩුකිරීමයි. ධාවනය වෙන වේගයෙන්ම ඉදිරියට යන සිරුර කෙලින්ම සුක්කානමේ හෝ කවුලූවේ වැදී බරපතල ලෙස තුවාල වෙනවාට වඩා ආසන පටියෙන් හා වාහනයේ ඇති ආරක්ෂක බැලූමෙන් පාලනය වී සිරුර ඉදිරියට යන වේගය සැලකිය යුතු පමණින් අඩුවීම බෙහෙවින් ආරක්ෂා දායකයි. ආසන පටිය හා පිමිබෙන ආරක්ෂක බැලූම තිබුණත් නැතත් මෙවැනි අවස්ථාවකදී චලිතයට ඇතිවන වෙනස වැලකෙන්නේ නැහැ. එහෙත් ආසන පටි හා සැනෙන් පිම්බෙන ආරක්ෂක බැලූමට යොදා ඇති නූතන තාක්ෂණය නිසා එසේ චලිතය වෙනස්වන බලය ඒ තරම්ම දරුණුවට ඔබේ සිරුරට දැනෙන්නේ නැහැ.

ප්‍රතිචාරයක් ලබාදෙන්න

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

ඔබ අදහස් දක්වන්නේ ඔබේ WordPress.com ගිණුම හරහා ය. පිට වන්න / වෙනස් කරන්න )

Twitter picture

ඔබ අදහස් දක්වන්නේ ඔබේ Twitter ගිණුම හරහා ය. පිට වන්න / වෙනස් කරන්න )

Facebook photo

ඔබ අදහස් දක්වන්නේ ඔබේ Facebook ගිණුම හරහා ය. පිට වන්න / වෙනස් කරන්න )

Google+ photo

ඔබ අදහස් දක්වන්නේ ඔබේ Google+ ගිණුම හරහා ය. පිට වන්න / වෙනස් කරන්න )

Basic HTML is allowed. Your email address will not be published.

Subscribe to this comment feed via RSS

%d bloggers like this: