ગતિના ન્યૂટનના પ્રથમ નિયમ પર વધુ

આપણે આ વીડિઓમાં ન્યૂટનના ગતિના પ્રથમ નિયમ વિષે સમજ મેળવીશું. ન્યૂટને લેટિન ભાષામાં લખેલ સિદ્ધાંતનું અહીં રૂપાંતર છે. તેના પ્રથમ નિયમ પ્રમાણે દરેક વસ્તુ પોતાની સ્થિર અવસ્થા કે સુરેખ પથ પર અચલ ગતિની અવસ્થા જાળવી રાખે છે. જ્યાં સુધી તેના પર કોઈ બાહ્ય બળ વડે તેની અવસ્થા બદલવાની ફરજ ન પડે. બીજી રીતે સમજવું હોય તો કોઈપણ વસ્તુ સ્થિર અવસ્થા જાળવી રાખે અથવા અચળ વેગથી ગતિ કરે. મોટેભાગે અસંતુલિત બળ, જ્યાં સુધી તેના પર કોઈ બળ લગાડવામાં ન આવે. ખાસ કરીને અસંતુલિત બળ. ધારો કે મારી પાસે કંઈક સ્થિર અવસ્થામાં છે અને તે સંપૂર્ણ સ્થિર અવસ્થામાં છે. ધારો કે મારી પાસે એક પથ્થર છે અને આ પથ્થર સ્થિર અવસ્થામાં છે અને તે ઘાસ ઉપર છે. કંઈક આ પ્રમાણે, તે ખસતો નથી. તેને કંઈ થતું નથી.હું આ પથ્થરનું અવલોકન કરું છું તે ખસતો નથી, તેને કંઈ થતું નથી જ્યાં સુધી પથ્થર પર કોઈ બાહ્ય બળ લગાડવામાં ન આવે ત્યાં સુધી તે ત્યાં જ રહેશે, આ પરથી સ્પષ્ટ સમજાય છે કે સ્થિર અવસ્થામાં રહેલી વસ્તુ પર બાહ્ય બળ ન લગાડીએ તો તે ત્યાં જ રહેશે અહીં જોઈ શકાય કે આ પથ્થર સ્થિર અવસ્થામાં છે. પથ્થર સ્થિર અવસ્થામાં છે જ્યાં સુધી તેના પર બળ ન લગાડીએ અથવા કોઈ તેને ધક્કો ન મારે અથવા તેને કંઈ ન કરવામાં આવે હવે આ પ્રથમ નિયમ નો બીજો ભાગ થોડો ઓછો સાહજિક લાગે છે દરેક વસ્તુ પોતાની સ્થિર અવસ્થા કે સુરેખ પથ પર અચલ ગતિની અવસ્થા જાળવી રાખે છે જ્યાં સુધી તેના પર કોઈ બાહ્ય બળ લગાડવામાં ન આવે અહીં આ ચિત્ર એ ન્યૂટનનું છે અને આ ન્યૂટનનો પ્રથમ નિયમ છે તો શા માટે મેં આ વૈજ્ઞાનિકનુ મોટું ચિત્ર લીધું છે? ન્યૂટનનો પ્રથમ નિયમ એ આ વૈજ્ઞાનિકના જડત્વના નિયમ પર આધારિત છે.આ વૈજ્ઞાનિકનું નામ ગેલેલિયો ગેલિલી છે આ તેમનું ચિત્ર છે તેમણે સૌપ્રથમ વાર જડત્વનો નિયમ આપ્યો હતો ન્યૂટને તેને ફરીથી દર્શાવ્યો અને બીજા નિયમો પણ આપ્યા માટેના ન્યૂટનના પ્રથમ નિયમની પ્રેરણા ગેલિલિયો દ્વારા મળે છે. તેથી મેં તેમનું મોટું ચિત્ર લીધું છે. આપણે સમજી શકીએ કે સ્થિર અવસ્થામાં રહેલ પદાર્થ ત્યાં સુધી સ્થિર રહેશે જ્યાં સુધી તેના પર અસંતુલિત બળ લગાડવામાં ન આવે તેને અસંતુલિત બળ કહેવાનું કારણ એ છે કે કોઈપણ વસ્તુ પર બે બળો લાગે છે અને તેમને સંતુલિત કરવામાં આવે. ઉદાહરણ તરીકે જો હું પથ્થર પર આ બાજુથી ચોક્કસ મુલ્યનું બળ લગાડીને તેને ધક્કો મારું અને જો તમે તેટલા જ મૂલ્યનું બળ આ બાજુએ લગાડો તો આ પથ્થર ખસશે નહીં. પથ્થર ત્યારે જ ખશે જ્યારે એક બાજુનું બળ બીજી બાજુના બળ કરતાં વધુ હોય તેને અસંતુલિત બળ કહેવાય. હવે ધારો કે અહીં તમારી પાસે બરફની સપાટી છે અને તેના પર એક બરફનો ટુકડો મુકેલો છે કઇંક આ પ્રમાણે તે જ રીતે જો અહીં કોઈ બળ લગાડવામાં ન આવે તો આ બરફ ખસશે નહીં પરંતુ જો હું અમુક મૂલ્યના બળથી આ દિશામાં ધક્કો મારું અને તેટલા જ બળથી આ દિશામાં ધક્કો મારું તો શું થાય? બરફ હજુ પણ ખસે નહીં તેથી અહીં આ જે બળ છે તેને સંતુલિત બળ કહેવાય અહીં આ સંતુલિત બળ થશે. બરફની અવસ્થા બદલવા માટે અસંતુલિત બળ લગાવવું પડે. જો હું આ દિશામાં આ દિશા કરતાં થોડું વધુ બળ લગાડું તો બરફનો ટુકડો ખસવાનું શરુ કરશે.બરફનો ટુકડો આ પ્રમાણે ખસવાનું શરુ કરશે, આમ સ્થિર અવસ્થામાં રહેલા પદાર્થ પર અસંતુલિત બળ લગાડતા તે ગતિ કરે છે હવે આ બાબતનો ઓછો સાહજિક ખ્યાલ મળે છે કે અચળ ગતિની અવસ્થા જાળવી રાખે છે જેને બીજા શબ્દોમાં અચળ વેગ કહી શકાય.અચલ વેગ constant velocity એનો અર્થ એમ થયો કે જ્યાં સુધી વસ્તુ પર અસંતુલિત બળ ન લગાડીએ ત્યાં સુધી અચળ વેગથી તે ગતિ કરે અને તે ઓછો સાહજિક છે કારણ કે આપણે જાણીએ જ છીએ કે જો હું આ બરફને ધક્કો મારીશ તો તે અમુક સમય બાદ થોભી જશે. જો આપણે બરફના માર્ગને અનંત ધારીએ તો પણ તે થોભશે જ અથવા જો હું ટેનિસનો બોલ ફેંકૂ તો તે પણ અમુક સમય બાદ થોભશે જ અથવા જો હું આ બોલ વડે બોલિંગ કરું તો તે પણ થોભશે. આપણે આપણા રોજિંદા જીવનમાં જોયું જ છે કે દરેક વસ્તુ થોભે છે તેથી તે ઓછું સાહજિક લાગે કે કોઈ વસ્તુ અનંત સુધી ગતિ કરે છે આપણા અનુભવ પ્રમાણે જો આપણે કોઈ વસ્તુને ગતિમાન રાખવી હોય તો તેના પર બળ સતત લગાડવું પડે અથવા તેને સતત ઉર્જા આપવી પડે. આપણી કારમાં જ્યાં સુધી બળતણનું દહન થાય અને તે ઊર્જા મેળવે ત્યાં સુધી તે ગતિમાન રહેશે. આથી આ શું દર્શાવે છે? આ આંતરિક રીતે ખૂબ જ મોટી સમજ છે તે હંમેશાં ગતિમાન રહેશે. આ બોલ હંમેશા માટે ગતિમાન રહી શકે,આ બરફનો ટુકડો પણ હંમેશા ગતિમાન રહી શકે જ્યાં સુધી તેમના પર લાગતા અસંતુલિત બળને અટકાવવામાં ન આવે. આપણે આ બરફના ટુકડાને લઈને સમજીએ બરફની સપાટી અને બરફના ટુકડા વચ્ચે વધારે ઘર્ષણ હશે નહીં. આ બંને વચ્ચે ઘર્ષણ હોય છે પરંતુ તે વધારે હશે નહીં આ બાબતમાં ઘર્ષણ બળ એ બરફની ગતિની વિરુદ્ધ દિશામાં હશે. ઘર્ષણ આણ્વીય સ્થળે થાય છે બરફના ટુકડાની સ્ફટિકની રચનામાં પાણી ના અણુઓ હોય છે આ પ્રમાણે અને જેના પર બરફ ગતિ કરે છે તેમાં પણ આ પ્રમાણે પાણીના અણુઓ રહેલા હોય છે આ રીતે તે દરિયાની સપાટી હોઈ શકે. તેઓ એકબીજા સાથે અથડાય છે તે બંને લીસા છે પરંતુ બંધ બેસતા નથી તેઓ થોડા પ્રમાણમાં ઉષ્મા ઉત્પન્ન કરે છે અને ગતિની વિરુદ્ધ દિશામાં બળ લગાડે છે તેથી અહીં આ ઘર્ષણ બળ લાગે છે અને વસ્તુ થોભે છે હવે ઘર્ષણ બળ સિવાય અહીં હવાનો અવરોધ પણ હોઈ શકે બરફનો ટુકડો કેટલાક હવાના કણો સાથે અથડાઈ શકે શરૂઆતમાં તેના પર ધ્યાન જતું નથી પરંતુ તે ચોક્કસ રીતે હંમેશા માટે ગતિમાન રહે છે અહીં આ જ સમાન બાબત હવામાં ઉછરેલાં દડા માટે પણ છે. અમુક બિંદુ આગળ તે જમીન પર ગુરુત્વાકર્ષણ બળને કારણે પડે છે એક રીતે તે બળ લાગે છે જ્યારે તે જમીન પર પડે છે ત્યારે હંમેશાં ગબડતો નથી ત્યાં ઘાસ હોય જો ત્યાં ઘાસ હોય તો ઘાસને કારણે ઘર્ષણ બળ લાગે જ્યાં સુધી તે હવામાં રહે ત્યાં સુધી તે ધીમી ગતિએનીચે આવશે તેનો વેગ અચલ રહેશે નહીં કારણ કે ઘણા બધા હવાના કણો તેની સાથે અથડાય છે અને નીચેની તરફ લાવવા તેના પર બળ લગાડશે આ બંને વૈજ્ઞાનિકોએ વાસ્તવિકતાને આધારે એટલે કે જ્યાં ગુરુત્વાકર્ષણ ન હોય અને તેને ધીમી ગતિ કરવા માટે હવા પણ ન હોય તેના ઉપરથી વસ્તુ પોતાની અવસ્થા જાળવી રાખે છે તે તારવ્યું. ગેલિલિયોએ ગ્રહોની ભ્રમણ કક્ષા વિશે સમજ મેળવી હતી અને તેમણે શાબ્દિક રીતે ઉલ્લેખન કર્યું હતું કે ત્યાં કદાચ હવા નથી અને તેના કારણે ગ્રહો ભ્રમણકક્ષામાં ગતિ કરે છે તેમની દિશા બદલાતી હોવા છતાં તે થોભતાં નથી કારણ કે અવકાશમાં કોઈ એવી વસ્તુ નથી જે તેમની ઘટીને અવરોધે. મને આશા છે કે તમને સમજ પડી ગઈ હશે. કારણ કે અમુક સ્તર સુધી તે અસાહજિક લાગે સ્પષ્ટતા કરવા ખાતર જો ગુરુત્વાકર્ષણ ન હોય અને હવા પણ ન હોય તો જો તમે બોલને ફેંકો તો બોલ તે દિશામાં હંમેશા માટે ગતિ કરશે જ્યાં સુધી તેના પર અસંતુલિત બળ ન લાગે. આપણે રોજિંદા જીવનમાં દેખીતું ઉદાહરણ લઈએ. જો હું વિમાનમાં બેઠી હોવ. ધારો કે અહીં આ પ્રમાણે વિમાન છે, આ એ વિમાન છે. જો હું ધારો કે અહીં બેઠી હોવ,હું અહીં છું અને વિમાન અચળ વેગથી ગતિ કરે છે. ત્યાં કોઈ તોફાન નથી, વિમાન અહીં અચળ વેગથી ગતિ કરે છે. ધારો કે વિમાનમાં એક પણ બારી નથી અને તે અચળ વેગથી ગતિ કરે છે અને ત્યાં કોઈ તોફાન નથી ધારો કે આપણને એન્જિનનો અવાજ સંભળાતો નથી વિમાન ઊડી રહ્યું છે તેવો મને કોઈ ભાસ થતો નથી કારણ કે મારા સંદર્ભ વિંગથી વિમાન સ્થિર અવસ્થામાં હોય તેવોજ મને અનુભવ થશે બીજો એક સાહજિક ખ્યાલ એ છે કે તેઓ સમાન અવસ્થા ધરાવે છે અચળ વેગ અથવા સ્થિર અવસ્થા તમે કહી ન શકો કે તમે સ્થિર અવસ્થામાં છો કે અચળ વેગમાં છો.