নিউটনের গতিসূত্র [ Newton’s law of motion ] আজকের আলোচনার বিষয়। নিউটনের গতিসূত্র [ Newton’s law of motion ] এর ১ম সূত্রটি [ 1st Law ] নিয়ে আলোচনা হবে আজ। নিউটনের গতিসূত্র [ Newton’s law of motion ] ক্লাস গুলো পলিটেকনিক [ Polytechnic ] এর ফিজিক্স-১ (৬৫৯১২), Physics 1 এর, অধ্যায় ৪ এর টপিক [Chapter 4]। এটি নিউটনিয়ান মেকানিক্সের [ Newtonian Mechanics ] প্রথম সিঁড়ি। সহজে ব্যাখ্যা করা হয়েছে এবং সুন্দর একটা উদাহরণ এর অবতারণা করা হয়েছে।
আইজ্যাক নিউটনের গতিসূত্রগুলি হল প্রকৃতির তিনটি নিয়ম, যা চিরায়ত বলবিদ্যার ভিত্তি স্বরূপ। এই নিয়মগুলি বস্তুর উপর প্রযুক্ত বল এবং তার দরুন সৃষ্ট গতির মধ্যে সম্পর্ক বর্ণনা করে। প্রায় তিন শতাব্দীর বেশি সময় ধরে এই নিয়মগুলি নানাভাবে প্রকাশিত হয়ে আসছে।
নিউটনের গতিসূত্র
নিউটনের প্রথম সূত্র
প্রথম সূত্রানুযায়ী, বাইরে থেকে কোনো বল প্রযুক্ত না হলে স্থির বস্তু চিরকাল স্থির থাকবে এবং গতিশীল বস্তু চিরকাল সমবেগে সরলরেখায় বা সরল পথে গতিশীল থাকবে। গাণিতিকভাবে বলা যায় যে কোনও বস্তুর উপর প্রযুক্ত বল যদি শূন্য হয় তবে বস্তুর গতিবেগ শূন্য হবে।
নিউটনের প্রথম সূত্রকে প্রায়শই জড়তার সূত্র হিসাবে উল্লেখ করা হয়।
নিউটনের প্রথম এবং দ্বিতীয় সূত্র কেবল জড় প্রসঙ্গ কাঠামোর ক্ষেত্রে প্রযোজ্য
নিউটনের দ্বিতীয় সূত্র
দ্বিতীয় সূত্রানুযায়ী, সময়ের সাথে কোন বস্তুর ভরবেগের পরিবর্তনের হার প্রযুক্ত বলের সমানুপাতিক এবং বল যে দিকে ক্রিয়া করে বস্তুর ভরবেগের পরিবর্তন সেদিকেই ঘটে।
ধ্রুব ভর
ধ্রুবক ভরের বস্তু এবং ব্যবস্থাসমূহের জন্য দ্বিতীয় সূত্রকে বস্তুর ত্বরণের সাহায্যে পুনরায় বিবৃত করা যেতে পারে।
যেখানে F হলো প্রযুক্ত নিট বল, m হলো বস্তুর ভর, এবং a হলো বস্তুর ত্বরণ। সুতরাং, কোনো বস্তুতে প্রয়োগকৃত নিট বল সমানুপাতিক ত্বরণ সৃষ্টি করে।
পরিবর্তনশীল-ভর ব্যবস্থাসমূহ
পরিবর্তনশীল-ভর ব্যবস্থা, যেমন রকেটে জ্বালানি পুড়িয়ে গ্যাস নির্গমন করা, এক্ষেত্রে এটি একটি বদ্ধ ব্যবস্থা নয় এবং দ্বিতীয় সূত্রে ভরকে সময়ের ফাংশন বিবেচনা করে এর সমাধান করা যায় না। এমন একটি বস্তু যার ভর m সময়ের সাথে নির্গমন বা সংযুক্তির মাধ্যমে পরিবর্তিত হতে থাকে তার জন্য গতির সমীকরণ পাওয়ার জন্য বস্তুটির ভর এবং নির্গত বা আগত ভরকে সামগ্রিকভাবে ধ্রুব ভর ব্যবস্থা বিবেচনা করে দ্বিতীয় সূত্র প্রয়োগ করতে হয়। ফলাফলস্বরূপ,
যেখানে u হলো বস্তুর সাপেক্ষে নির্গত বা আগত ভরের গতিবেগ। এই সমীকরণটি থেকে বিভিন্ন পরিবর্তনশীল ভর ব্যবস্থার জন্য গতির সমীকরণ পাওয়া যায়, উদাহরণস্বরূপ, ৎসিওলকোভ্স্কি রকেট সমীকরণ।
কিছু কিছু ক্ষেত্রে, বামপাশের যা পরিবর্তিত ভরের ভরবেগের পরিবর্তনের হার নির্দেশ করে, এর পরিমাণকে বল (পরিবর্তিত ভর দ্বারা বস্তুর উপর প্রয়োগকৃত বল, যেমন রকেটের গ্যাস নির্গমন) হিসেবে সংজ্ঞায়িত করা হয় এবং F এর পরিমানের সাথে অন্তর্ভুক্ত করা হয়। এরপর ত্বরণের সংজ্ঞা প্রয়োগের ফলে সমীকরণটি দাঁড়ায়, F = ma.
নিউটনের তৃতীয় সূত্র
তৃতীয় সূত্রানুযায়ী, প্রত্যেক ক্রিয়ারই একটা সমান ও বিপরীত প্রতিক্রিয়া আছে । যদি A বস্তু দ্বিতীয় কোন বস্তু B এর উপর FA বল প্রয়োগ করে, তাহলে B বস্তুটিও একইসাথে A বস্তুর উপর –FB বল প্রয়োগ করবে, এবং দুইটি বলের মান সমান ও বিপরীতমুখী: FA = −FB
নিউটনের গতিসূত্র নিয়ে বিস্তারিত :