బరువు మోస్తున్నా.. పని మాత్రం శూన్యం! ( భౌతిక శాస్త్రం)

వస్తువు ఒక ప్రాంతం నుంచి మరొక ప్రాంతానికి ప్రయాణించడం న్యూటన్‌ గమన నియమా లపై ఆధారపడి ఉంటుంది. గమన దిశను ఆధారం చేసుకుని న్యూటన్‌ మూడు నియమా లను ప్రతిపాదించాడు. నిత్య జీవితంలో మనం చేసే పనులన్నీ వీటి ఆధారంగానే జరుగు తాయి. ఈ నేపథ్యంలో న్యూటన్‌ గమన నియమాలు, వాటి అనువర్తనాల గురించి తెలుసుకుందాం..

 

గతి శాస్త్రం

న్యూటన్‌ మొదటి గమన నియమం

– ప్రతి వస్తువూ దాని స్థితిని మార్చడానికి ఏ బాహ్య బలం పనిచేయకపోతే నిశ్చల స్థితిలో గాని, సమవేగంతో రుజుమార్గంలో పోయే స్థితిలో గాని ఉండిపోతుంది.

-క్యారమ్‌ బోర్డులోని కాయిన్స్​‍ను ఒక దానిపై ఒకటి పెట్టి కింది దాన్ని గురిచూసి స్ట్రెకర్‌తో కొట్టినప్పుడు అది ఒక్కటి మాత్రమే బయటకు వచ్చి మిగతావి అలాగే వరుసలో ఉంటాయి.

-ఒక వెడల్పు మూతిగల సీసాపై ఉంచిన కాగితంపై ఉంచిన గోళీ, కాగితాన్ని హఠాత్తుగా వేగంగా లాగితే జడత్వం వల్ల గోళీ సీసాలో పడుతుంది.

– బస్సులో నిలబడి ఉన్న వ్యక్తి అది హఠాత్తుగా, ఎక్కువ వేగంతో కదలడం మొదలుపెడితే వెనకకు పడిపోతాడు. దీన్ని నిశ్చల స్థితికి సంబంధించిన జడత్వం అంటారు. అదేవిధంగా కదులుతున్న బస్సులో నిలబడిన వ్యక్తి బస్సు హఠాత్తుగా ఆగితే ముందుకు పడిపోతాడు. దీన్నే గమన జడత్వం అంటారు.

-లాంగ్‌ జంప్‌ చేసే వ్యక్తి దూకే ముందు ఎక్కువ జడత్వం పొందడానికి చాలా దూరం పరిగెత్తాలి.

-వక్రమార్గంలో కదులుతున్న బస్సులో కూర్చున్న వ్యక్తి శరీరానికి గల దిశా జడత్వం వల్ల పక్కకు వాలుతాడు.

బలం: వస్తువుల నిశ్చల స్థితిని గాని, సమవేగంతో రుజుమార్గంలో పోయే స్థితిని గాని మార్చేది లేక మార్చడానికి ప్రయత్నించే దాన్ని బలం అంటారు. ఇది సదిశ రాశి.

ఘర్షణ బలం: ఒకదానికొకటి స్పర్శిస్తున్న రెండు తలాల మధ్య సాపేక్ష చలనం ఉన్నట్లయితే ఆ చలనాన్ని ఎదిరించే బలాన్ని ఘర్షణ బలం అంటారు.

న్యూటన్‌ రెండో గమన నియమం

– వస్తువుల త్వరణం వాటిపై పనిచేసే బాహ్యబలానికి అనులోమానుపాతంలోనూ, వాటి ద్రవ్యరాశులకు విలోమానుపాతంలోనూ ఉంటుంది. అదేవిధంగా బల దిశలో ఉంటుంది.

-న్యూటన్‌ రెండో గమన నియమం గణిత సూత్రం

– F=ma (F= బలం, m= ద్రవ్యరాశి, a= త్వరణం)

– వేగంగా వచ్చే బంతిని పట్టి అలాగే చేతులు వెనకకు లాగడం ప్రచోదనాన్ని కలిగిస్తుంది. దీని వల్ల చేతులకు ఏమీ కాదు. ఇది న్యూటన్‌ రెండో నియమ అనువర్తనం.

-న్యూటన్‌ రెండో గమన నియమం ద్రవ్యరాశికి, బరువుకూ మధ్యగల తేడాను తెలుసుకోవడానికి ఉపయోగపడుతుంది.

-లిఫ్ట్‍లో పైకి వెళ్తున్నప్పుడు బరువు పెరిగినట్లుగా, కిందికి వస్తున్నప్పుడు బరువు తగ్గినట్లుగా అనిపిస్తుంది.

-అంతరిక్ష శూన్యంలో గ్లాసును వంచినా అందులోని నీరు కిందికి ప్రవహించదు లేదా పడిపోదు. దీని వల్ల చేతులకు ఏమీ కాదు. ఇది న్యూటన్‌ రెండో నియమ అనువర్తనం.

న్యూటన్‌ మూడో గమన నియమం

-ప్రతీ చర్యకు దానికి సమానంగా, వ్యతిరేక దిశలో ప్రతి చర్య ఉంటుంది. లేదా రెండు వస్తువులు ఒకదానిపై ఒకటి పరస్పర చర్య జరుపుకొన్నప్పుడు ఆ బలాలు రెండూ పరిమాణంలో సమానంగానూ, దిశలో వ్యతిరేకంగానూ ఉంటాయి.

– ద్రవ్య వేగ నిత్యత్వ సూత్రానికి న్యూటన్‌ మూడో గమన నియమం ఆధారం.

-రెండు కానీ అంతకన్నా ఎక్కువ వస్తువులు ఒకదానికొకటి ఢీకొడితే వాటి ద్రవ్య వేగాల బీజీయ మొత్తం స్థిరంగా ఉంటుంది. దీన్నే ద్రవ్య వేగ నిత్యత్వ నియమం అంటారు.

-న్యూటన్‌ మూడో గమన నియమానికి అనువర్తనాలు రాకెట్‌ గమనం, తుపాకీ గుండు ముందుకు వెళ్తే తుపాకీ వెనకకు కదలడం (రికాయిలింగ్‌).

-ఒక లారీ, కారును సమానమైన బ్రేకు బలం ఉపయోగించి ఆపినపుడు వాటి తొలి గతిజ శక్తులు సమానమైతే అవి సమాన దూరాల్లో ఆగుతాయి. వాటి ద్రవ్య వేగాలు సమానమైతే అవి సమాన కాలాల్లో ఆగుతాయి.

– ఒక రబ్బరు తాడుకు ఒక చివర ఒక భారగోళాన్ని కట్టి రెండో చివర వేలాడదీస్తే దానిలో (సాగదీసిన రబ్బరులో) స్థితిజ శక్తి నిలువ ఉంటుంది.

గతి శాస్త్రం అనువర్తనాలు

– గమనంలోని ఒక బస్సు సీటులో కూర్చొని ఉన్న వ్యక్తి రెండు శక్తులను కలిగి ఉంటాడు. కారణం వ్యక్తి బస్సులో గమనంలో ఉన్నాడు. కాబట్టి అతడికి గతిజశక్తి ఉంటుంది. బస్సులోని సీటు కొంత ఎత్తులో ఉంటుంది కాబట్టి దానిపై కూర్చున్న వ్యక్తికి స్థితిజ శక్తి కూడా ఉంటుంది.

– భౌతిక శాస్త్రం సూత్రాల ప్రకారం కొంత భారాన్ని మోస్తూ కూర్చున్న (కదలకుండా) వ్యక్తి చేసిన పని శూన్యం. కారణం తలపై గల భారం దిశ నిట్టనిలువుగా ఉంటుంది. వ్యక్తి కూర్చొని ఉన్నాడు కాబట్టి స్థానభ్రంశం శూన్యం. భౌతికశాస్త్ర సూత్రం ప్రకారం జరిగిన పని శూన్యం.

– విమానం నుంచి జారవిడిచిన బాంబు అనుసరించే మార్గంలో బాంబు బయలుదేరిన క్షణంలో దానివేగం విమానం వేగానికి సమానం. బాంబుని వదిలిన తర్వాత అది గురుత్వ త్వరణానికి లోనవుతుంది. గుండుని క్షితిజ సమాంతరంగా పేల్చినప్పుడు అది ఏవిధంగా పరావలయ మార్గం లో పోతుందో అదేవిధంగా ఈ బాంబు కూడా పరావలయ మార్గాన్ని అనుసరిస్తుంది. బాంబు క్షితిజ సమాంతర వేగం స్థిరంగా ఉంటుంది. కాబట్టి సమాన కాల వ్యవధుల్లో విమానం పోయే దూరం, బాంబు పోయే దూరం ఒకటే అవుతుంది. అందువల్ల విమానం నడిపే పైలట్‌కు బాంబు మార్గం సరళ రేఖ అనిపించి, బాంబు సరిగా విమానం కింది నిలువు గీతలో పడిందని భావిస్తాడు.

– గమనంలో ఉన్న రైలు బండి నుంచి ఒక వస్తువును కిందకు జారవిడిచినపుడు రైలులో ఉన్న వ్యక్తి దాని మార్గం సరళ రేఖా మార్గం లో కిందకు పడుతున్నట్లుగా, ప్లాట్‌ఫాంపై నిల్చున్న వ్యక్తికి దాని మార్గం పరావలయంగా గమనిస్తాడు. కారణం వస్తువును జారవిడిచినపుడు దానికి క్షితిజ సమాంతర వేగం ఉంటుంది. ఇది రైలు వేగానికి సమానం. ప్లాట్‌ఫాంపై గల వ్యక్తి దాన్ని కొంత ఎత్తు నుంచి క్షితిజ సమాంతరంగా విసిరినట్లు అనుకుంటాడు. రైలులో ఉన్న వ్యక్తి రాయి ఒకే వేగంతో కదులుతుంటారు. కాబట్టి ఆ వస్తువు నిలువుగా కిందకు సరళ రేఖా మార్గంలో పడుతున్నట్లుగా గమనిస్తాడు.

– నిట్టనిలువుగా గల నీటి స్తంభంలో ఒక వస్తువును జారవిడిచినపుడు అది నీటి అడుగు భాగాన్ని సమవేగంతో చేరుతుంది.

– భూమి నుంచి కొంత ఎత్తులో ఎగురుతున్న విమానం నుంచి విడిచిన బాంబు భూమిని చేరడానికి పట్టే కాలం విమాన వేగంపై ఆధారపడి ఉండదు. కానీ దాని ఎత్తుపై ఆధారపడి ఉంటుంది.

– ఒకే ఎత్తు గల బిందువుల నుంచి నిట్ట నిలువుగా శూన్యంలో కిందకు జారవిడిచిన వస్తువులన్నీ ఒకేసారి భూమిని చేరుతాయి.

ప్రాక్టీస్ బిట్స్​‍

1. చర్య-ప్రతిచర్య సమానం, వ్యతిరేకం అని చేప్పేది?

1) న్యూటన్‌ మొదటి గమన నియమం
2) న్యూటన్‌ రెండో గమన నియమం
3) న్యూటన్‌ మూడో గమన నియమం
4) న్యూటన్‌ విశ్వ గురుత్వాకర్షణ నియమం

2. బాహ్య బల ప్రమేయం లేనంతవరకు వస్తువు స్థితిలో మార్పు ఉండదు అని చెప్పేది?

1) న్యూటన్‌ మొదటి గమన నియమం
2) న్యూటన్‌ రెండో గమన నియమం
3) న్యూటన్‌ మూడో గమన నియమం
4) న్యూటన్‌ విశ్వగురుత్వాకర్షణ నియమం

3. కదులుతున్న బస్సుకు అకస్మాత్తుగా బ్రేకు వేసినప్పుడు అందులో ప్రయాణించే వ్యక్తి ముందుకు తూలుతాడు. దీనికి కారణం ఏంటి?

1) ప్రచోదనం 2) ప్రత్యవస్థానం
3) స్థితిస్థాపకత 4) జడత్వం

4. కింది వాటిలో సరైనది ఏది?

ఎ. ఫలిత బలం పనిచేయనంతవరకు నిశ్చల స్థితిలో ఉన్న వస్తువు అదే స్థితిలో ఉంటుంది. -న్యూటన్‌ రెండో గమన నియమం
బి. గమనస్థితిలో మార్పుని వ్యతిరేకించే ధర్మమే జడత్వం
1) ఎ మాత్రమే 2) బి మాత్రమే
3) ఎ, బి 4) పైవేవీ కావు

5. రేఖీయ చలనంలో ఒక వస్తువుకు సంబంధించిన ఏ భౌతిక రాశిని జడత్వానికి కొలతగా తీసుకోవచ్చు?

1) ఘనపరిమాణం 2) ఆకారం
3) ద్రవ్యరాశి 4) పైవన్నీ

6. చలనంలో ఉన్న బస్సు నుంచి ఏవిధంగా దిగాలి?

1) ముందుకు పరిగెడుతూ
2) వెనుకకు పరిగెడుతూ
3) దిగినచోట కదలకుండా నిలబడాలి
4) 1 లేదా 2

7. లాంగ్‌ జంప్‌ చేసే వ్యక్తి దూకడానికి ముందు కొంతదూరం నుంచి పరుగెత్తుతూ వస్తాడు. ఎందుకోసం?

1) గమన జడత్వాన్ని పొందడానికి
2) బలాన్ని పెంచుకోవడానికి
3) శక్తిని పెంచుకోవడానికి
4) కండరాలను అనుకూలంగా మలుచుకోవడానికి

8. న్యూటన్‌ మూడో గమన నియమంలో చెప్పే చర్య, ప్రతిచర్య బలాలకు సంబంధించి సరైన వివరణ ఏది?

1) చర్య, ప్రతిచర్యలు ఒకే వస్తువుపై పని చేస్తాయి
2) చర్య, ప్రతిచర్యలు వేర్వేరు వస్తువులపై పనిచేస్తాయి
3) చర్య, ప్రతిచర్యలు సమానంగా ఉంటాయి
4) 1, 2

9. కింది వాటిలో సరైనవి ఏవి?

ఎ. వేగదిశలో మాత్రమే మార్పు తీసుకురాగల త్వరణం అభిగమన త్వరణం
బి. సమవృత్తాకార చలనంలో ఉన్న వస్తువుపై పనిచేసే ఫలిత బలం అభికేంద్ర బలం
1) ఎ, బి 2) ఎ మాత్రమే
3) బి మాత్రమే 4) పైవేవీ కావు

10. ఎ. వస్తువుపై పనిచేసే భూమ్యాకర్షణ బలాన్ని భారం అంటారు
బి. ద్రవంలో ఉన్న వస్తువులపై ఊర్ధదిశలో కలుగజేసే బలాన్ని ఉత్పవనం అంటారు

పై వాటిలో ఏది సరైనది?
1) ఎ, బి 2) ఎ మాత్రమే
3) బి మాత్రమే 4) పైవేవీ కావు

11. తుపాకీని పేల్చినప్పుడు బుల్లెట్‌ ముందుకు పోతుంది. అయితే తుపాకీ కొంత వెనుకకు రావడంలో ఇమిడి ఉన్న నియమం ఏది?

1) న్యూటన్‌ మొదటి గమన నియమం
2) న్యూటన్‌ రెండో గమన నియమం
3) ద్రవ్యవేగ నిత్యత్వం
4) శక్తి నిత్యత్వం

12. ఒకే వేగంతో ప్రయాణిస్తున్న లారీ, కార్లకు ఒకే బలం కలిగిన బ్రేకు వేసినప్పుడు……

1) రెండూ ఒకే దూరంలో ఆగుతాయి
2) రెండూ ఒకేసారి ఆగుతాయి
3) కారు, లారీ కంటే తక్కువ దూరంలో త్వరగా ఆగుతుంది
4) లారీ, కారు కంటే తక్కువ దూరంలో త్వరగా ఆగుతుంది

13. ఎ. ఒక వస్తువు తనంతటా తానుగా తన స్థితిని మార్చుకోలేని ధర్మం జడత్వం

బి. గమనంలో ఉన్న వస్తువు వేగంలో మార్పు రేటు త్వరణం
సి. రేఖీయ ద్రవ్యవేగం (P)=mxv
పైవాటిలో సరైనది ఏది?
1) ఎ మాత్రమే 2) బి మాత్రమే
3) సి మాత్రమే 4) ఎ, బి, సి

14. గురపు స్వారీ చేసేవారు గురం హఠాత్తుగా ముందుకు కదిలితే పడిపోయే ప్రమాదం ఉంది. దీనికి కారణమేమిటి?

1) జడత్వ భ్రామకం
2) ద్రవ్యరాశి నిత్యత్వ నియమం
3) నిశ్చల జడత్వం
4) న్యూటన్‌ మూడో గమన నియమం

 

 

సమాధానాలు

1. 1 2. 1 3. 4 4. 2 5. 3 6. 1 7. 1 8. 4 9. 1 10. 1 11. 3 12. 3 13. 4 14. 3