ಹಿಂದಿನ ಅಧ್ಯಾಯದಲ್ಲಿ, ನಾವು ಒಂದು ವಸ್ತುವಿನ ಸರಳರೇಖೀಯ ಚಲನೆಯನ್ನು ಅದರ ಸ್ಥಾನ, ವೇಗ ಮತ್ತು ವೇಗೋತ್ಕರ್ಷದ ಪರಿಭಾಷೆಯಲ್ಲಿ ವಿವರಿಸಿದ್ದೆವು. ಅಂತಹ ಚಲನೆಯು ಏಕರೂಪ ಅಥವಾ ಅಏಕರೂಪವಾಗಿರಬಹುದು ಎಂದು ನಾವು ನೋಡಿದ್ದೆವು. ಆದರೆ ಚಲನೆಗೆ ಕಾರಣವೇನು ಎಂಬುದನ್ನು ನಾವು ಇನ್ನೂ ಕಂಡುಹಿಡಿಯಲಿಲ್ಲ. ಒಂದು ವಸ್ತುವಿನ ವೇಗ ಸಮಯದೊಂದಿಗೆ ಏಕೆ ಬದಲಾಗುತ್ತದೆ? ಎಲ್ಲಾ ಚಲನೆಗಳಿಗೂ ಒಂದು ಕಾರಣ ಅಗತ್ಯವೇ? ಹಾಗಿದ್ದರೆ, ಈ ಕಾರಣದ ಸ್ವರೂಪವೇನು? ಈ ಅಧ್ಯಾಯದಲ್ಲಿ ನಾವು ಇಂತಹ ಎಲ್ಲಾ ಕುತೂಹಲಗಳನ್ನು ತಣಿಸಲು ಒಂದು ಪ್ರಯತ್ನ ಮಾಡುತ್ತೇವೆ.

ಹಲವು ಶತಮಾನಗಳ ಕಾಲ, ಚಲನೆ ಮತ್ತು ಅದರ ಕಾರಣಗಳ ಸಮಸ್ಯೆಯು ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಮತ್ತು ತತ್ವಜ್ಞಾನಿಗಳನ್ನು ಗೊಂದಲಗೊಳಿಸಿತ್ತು. ನೆಲದ ಮೇಲಿರುವ ಒಂದು ಚೆಂಡಿಗೆ, ಸ್ವಲ್ಪ ಹೊಡೆದಾಗ, ಅದು ಶಾಶ್ವತವಾಗಿ ಚಲಿಸುವುದಿಲ್ಲ. ಇಂತಹ ವೀಕ್ಷಣೆಗಳು ವಿಶ್ರಾಂತಿಯು ವಸ್ತುವಿನ “ಸಹಜ ಸ್ಥಿತಿ” ಎಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತವೆ. ಗೆಲಿಲಿಯೋ ಗೆಲಿಲಿ ಮತ್ತು ಐಸಾಕ್ ನ್ಯೂಟನ್ ಚಲನೆಯನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಲು ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ವಿಭಿನ್ನ ವಿಧಾನವನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸುವವರೆಗೂ ಇದು ನಂಬಿಕೆಯಾಗಿಯೇ ಉಳಿಯಿತು.

ಚಿತ್ರ 8.1: ತಳ್ಳುವುದು, ಎಳೆಯುವುದು, ಅಥವಾ ಹೊಡೆಯುವುದು ವಸ್ತುಗಳ ಚಲನೆಯ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸುತ್ತದೆ.

ನಮ್ಮ ದೈನಂದಿನ ಜೀವನದಲ್ಲಿ, ನಿಶ್ಚಲವಾಗಿರುವ ವಸ್ತುವನ್ನು ಚಲನೆಗೆ ತರಲು ಅಥವಾ ಚಲಿಸುತ್ತಿರುವ ವಸ್ತುವನ್ನು ನಿಲ್ಲಿಸಲು ಕೆಲವು ಪ್ರಯತ್ನ ಅಗತ್ಯವಿರುತ್ತದೆ ಎಂದು ನಾವು ಗಮನಿಸುತ್ತೇವೆ. ನಾವು ಇದನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಸ್ನಾಯುಗಳ ಪ್ರಯತ್ನವೆಂದು ಅನುಭವಿಸುತ್ತೇವೆ ಮತ್ತು ವಸ್ತುವಿನ ಚಲನೆಯ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸಲು ನಾವು ಅದನ್ನು ತಳ್ಳಬೇಕು, ಹೊಡೆಯಬೇಕು ಅಥವಾ ಎಳೆಯಬೇಕು ಎಂದು ಹೇಳುತ್ತೇವೆ. ಬಲದ ಪರಿಕಲ್ಪನೆಯು ಈ ತಳ್ಳುವಿಕೆ, ಹೊಡೆತ ಅಥವಾ ಎಳೆತದ ಮೇಲೆ ಆಧಾರಿತವಾಗಿದೆ. ಈಗ ನಾವು ‘ಬಲ’ದ ಬಗ್ಗೆ ಯೋಚಿಸೋಣ. ಅದು ಏನು? ವಾಸ್ತವವಾಗಿ, ಯಾರೂ ಬಲವನ್ನು ನೋಡಿಲ್ಲ, ರುಚಿ ನೋಡಿಲ್ಲ ಅಥವಾ ಅನುಭವಿಸಿಲ್ಲ. ಆದರೆ, ನಾವು ಯಾವಾಗಲೂ ಬಲದ ಪರಿಣಾಮವನ್ನು ನೋಡುತ್ತೇವೆ ಅಥವಾ ಅನುಭವಿಸುತ್ತೇವೆ. ಬಲವನ್ನು ವಸ್ತುವಿನ ಮೇಲೆ ಪ್ರಯೋಗಿಸಿದಾಗ ಏನಾಗುತ್ತದೆ ಎಂಬುದನ್ನು ವಿವರಿಸುವ ಮೂಲಕ ಮಾತ್ರ ಇದನ್ನು ವಿವರಿಸಬಹುದು. ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ತಳ್ಳುವುದು, ಹೊಡೆಯುವುದು ಮತ್ತು ಎಳೆಯುವುದು ಎಲ್ಲವೂ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಚಲನೆಗೆ ತರುವ ವಿಧಾನಗಳಾಗಿವೆ (ಚಿತ್ರ 8.1). ನಾವು ಅವುಗಳ ಮೇಲೆ ಬಲವನ್ನು ಪ್ರಯೋಗಿಸುವುದರಿಂದ ಅವು ಚಲಿಸುತ್ತವೆ.

ನಿಮ್ಮ ಹಿಂದಿನ ತರಗತಿಗಳ ಅಧ್ಯಯನದಿಂದ, ಒಂದು ವಸ್ತುವಿನ ವೇಗದ ಪರಿಮಾಣವನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸಲು (ಅಂದರೆ, ವಸ್ತುವನ್ನು ವೇಗವಾಗಿ ಅಥವಾ ನಿಧಾನವಾಗಿ ಚಲಿಸುವಂತೆ ಮಾಡಲು) ಅಥವಾ ಅದರ ಚಲನೆಯ ದಿಕ್ಕನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸಲು ಬಲವನ್ನು ಬಳಸಬಹುದು ಎಂಬ ಅಂಶವೂ ನಿಮಗೆ ಪರಿಚಿತವಾಗಿದೆ. ಬಲವು ವಸ್ತುಗಳ ಆಕಾರ ಮತ್ತು ಗಾತ್ರವನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸಬಹುದು ಎಂದೂ ನಮಗೆ ತಿಳಿದಿದೆ (ಚಿತ್ರ 8.2).

(ಎ)

(ಬಿ)

ಚಿತ್ರ 8.2: (ಎ) ಬಲವನ್ನು ಪ್ರಯೋಗಿಸಿದಾಗ ಸ್ಪ್ರಿಂಗ್ ವಿಸ್ತರಿಸುತ್ತದೆ; (ಬಿ) ಗೋಲಾಕಾರದ ರಬ್ಬರ್ ಚೆಂಡಿನ ಮೇಲೆ ಬಲವನ್ನು ಪ್ರಯೋಗಿಸಿದಾಗ ಅದು ದೀರ್ಘವೃತ್ತಾಕಾರವಾಗುತ್ತದೆ.

8.1 ಸಮತೋಲಿತ ಮತ್ತು ಅಸಮತೋಲಿತ ಬಲಗಳು

ಚಿತ್ರ 8.3 ಕ್ಷಿತಿಜ ಸಮಾಂತರ ಮೇಜಿನ ಮೇಲಿರುವ ಒಂದು ಮರದ ದಿಮ್ಮಿಯನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ಎರಡು ದಾರಗಳು $X$ ಮತ್ತು $Y$ ಅನ್ನು ದಿಮ್ಮಿಯ ಎರಡು ವಿರುದ್ಧ ಮುಖಗಳಿಗೆ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ ಕಟ್ಟಲಾಗಿದೆ. ದಾರ $X$ ಅನ್ನು ಎಳೆದು ನಾವು ಬಲವನ್ನು ಪ್ರಯೋಗಿಸಿದರೆ, ದಿಮ್ಮಿಯು ಬಲಕ್ಕೆ ಚಲಿಸಲು ಪ್ರಾರಂಭಿಸುತ್ತದೆ. ಅಂತೆಯೇ, ನಾವು ದಾರ $Y$ ಅನ್ನು ಎಳೆದರೆ, ದಿಮ್ಮಿಯು ಎಡಕ್ಕೆ ಚಲಿಸುತ್ತದೆ. ಆದರೆ, ದಿಮ್ಮಿಯನ್ನು ಎರಡೂ ಬದಿಗಳಿಂದ ಸಮಾನ ಬಲಗಳಿಂದ ಎಳೆದರೆ, ದಿಮ್ಮಿಯು ಚಲಿಸುವುದಿಲ್ಲ. ಇಂತಹ ಬಲಗಳನ್ನು ಸಮತೋಲಿತ ಬಲಗಳು ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಅವು ವಸ್ತುವಿನ ವಿಶ್ರಾಂತಿ ಅಥವಾ ಚಲನೆಯ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸುವುದಿಲ್ಲ. ಈಗ, ವಿಭಿನ್ನ ಪರಿಮಾಣಗಳ ಎರಡು ವಿರುದ್ಧ ಬಲಗಳು ದಿಮ್ಮಿಯನ್ನು ಎಳೆಯುವ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ಪರಿಗಣಿಸೋಣ. ಈ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ, ದಿಮ್ಮಿಯು ಹೆಚ್ಚಿನ ಬಲದ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿ ಚಲಿಸಲು ಪ್ರಾರಂಭಿಸುತ್ತದೆ. ಹೀಗಾಗಿ, ಎರಡು ಬಲಗಳು ಸಮತೋಲಿತವಾಗಿರುವುದಿಲ್ಲ ಮತ್ತು ಅಸಮತೋಲಿತ ಬಲವು ದಿಮ್ಮಿಯು ಚಲಿಸುವ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ. ಇದು ಒಂದು ವಸ್ತುವಿನ ಮೇಲೆ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುವ ಅಸಮತೋಲಿತ ಬಲವು ಅದನ್ನು ಚಲನೆಗೆ ತರುತ್ತದೆ ಎಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ.

ಚಿತ್ರ 8.3: ಮರದ ದಿಮ್ಮಿಯ ಮೇಲೆ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುವ ಎರಡು ಬಲಗಳು

ಕೆಲವು ಮಕ್ಕಳು ಒರಟಾದ ನೆಲದ ಮೇಲೆ ಒಂದು ಪೆಟ್ಟಿಗೆಯನ್ನು ತಳ್ಳಲು ಪ್ರಯತ್ನಿಸಿದಾಗ ಏನಾಗುತ್ತದೆ? ಅವರು ಪೆಟ್ಟಿಗೆಯನ್ನು ಸಣ್ಣ ಬಲದಿಂದ ತಳ್ಳಿದರೆ, ತಳ್ಳುವಿಕೆಯ ವಿರುದ್ಧ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುವ ಘರ್ಷಣೆಯ ಕಾರಣದಿಂದಾಗಿ ಪೆಟ್ಟಿಗೆಯು ಚಲಿಸುವುದಿಲ್ಲ [ಚಿತ್ರ 8.4(ಎ)]. ಈ ಘರ್ಷಣೆ ಬಲವು ಸಂಪರ್ಕದಲ್ಲಿರುವ ಎರಡು ಮೇಲ್ಮೈಗಳ ನಡುವೆ ಉದ್ಭವಿಸುತ್ತದೆ; ಈ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ, ಪೆಟ್ಟಿಗೆಯ ತಳಭಾಗ ಮತ್ತು ನೆಲದ ಒರಟಾದ ಮೇಲ್ಮೈ ನಡುವೆ. ಇದು ತಳ್ಳುವ ಬಲವನ್ನು ಸಮತೋಲಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಆದ್ದರಿಂದ ಪೆಟ್ಟಿಗೆಯು ಚಲಿಸುವುದಿಲ್ಲ. ಚಿತ್ರ 8.4(ಬಿ) ನಲ್ಲಿ, ಮಕ್ಕಳು ಪೆಟ್ಟಿಗೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚು ಶಕ್ತಿಯಿಂದ ತಳ್ಳುತ್ತಾರೆ ಆದರೆ ಪೆಟ್ಟಿಗೆಯು ಇನ್ನೂ ಚಲಿಸುವುದಿಲ್ಲ. ಇದಕ್ಕೆ ಕಾರಣ ಘರ್ಷಣೆ ಬಲವು ಇನ್ನೂ ತಳ್ಳುವ ಬಲವನ್ನು ಸಮತೋಲಿಸುತ್ತದೆ. ಮಕ್ಕಳು ಇನ್ನೂ ಹೆಚ್ಚು ಶಕ್ತಿಯಿಂದ ಪೆಟ್ಟಿಗೆಯನ್ನು ತಳ್ಳಿದರೆ, ತಳ್ಳುವ ಬಲವು ಘರ್ಷಣೆ ಬಲಕ್ಕಿಂತ ದೊಡ್ಡದಾಗುತ್ತದೆ [ಚಿತ್ರ 8.4(ಸಿ)]. ಒಂದು ಅಸಮತೋಲಿತ ಬಲವಿದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ ಪೆಟ್ಟಿಗೆಯು ಚಲಿಸಲು ಪ್ರಾರಂಭಿಸುತ್ತದೆ.

ನಾವು ಸೈಕಲ್ ಚಲಾಯಿಸುವಾಗ ಏನಾಗುತ್ತದೆ? ನಾವು ಪೆಡಲ್ ಮಾಡುವುದನ್ನು ನಿಲ್ಲಿಸಿದಾಗ, ಸೈಕಲ್ ನಿಧಾನಗೊಳ್ಳಲು ಪ್ರಾರಂಭಿಸುತ್ತದೆ. ಇದು ಮತ್ತೆ ಚಲನೆಯ ದಿಕ್ಕಿನ ವಿರುದ್ಧ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುವ ಘರ್ಷಣೆ ಬಲಗಳ ಕಾರಣದಿಂದಾಗಿ. ಸೈಕಲ್ ಅನ್ನು ಚಲಿಸುತ್ತಲೇ ಇರಿಸಲು, ನಾವು ಮತ್ತೆ ಪೆಡಲ್ ಮಾಡಲು ಪ್ರಾರಂಭಿಸಬೇಕು. ಹೀಗಾಗಿ, ಅಸಮತೋಲಿತ ಬಲದ ನಿರಂತರ ಅನ್ವಯದ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ಒಂದು ವಸ್ತುವು ತನ್ನ ಚಲನೆಯನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ತೋರುತ್ತದೆ. ಆದರೆ, ಇದು ಸಾಕಷ್ಟು ತಪ್ಪಾಗಿದೆ. ವಸ್ತುವಿನ ಮೇಲೆ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುವ ಬಲಗಳು (ತಳ್ಳುವ ಬಲ ಮತ್ತು ಘರ್ಷಣೆ ಬಲ) ಸಮತೋಲಿತವಾಗಿದ್ದಾಗ ಮತ್ತು ಅದರ ಮೇಲೆ ಯಾವುದೇ ನಿವ್ವಳ ಬಾಹ್ಯ ಬಲವಿಲ್ಲದಿದ್ದಾಗ ವಸ್ತುವು ಏಕರೂಪಿ ವೇಗದಲ್ಲಿ ಚಲಿಸುತ್ತದೆ. ವಸ್ತುವಿನ ಮೇಲೆ ಅಸಮತೋಲಿತ ಬಲವನ್ನು ಪ್ರಯೋಗಿಸಿದರೆ, ಅದರ ವೇಗದಲ್ಲಿ ಅಥವಾ ಅದರ ಚಲನೆಯ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿ ಬದಲಾವಣೆ ಇರುತ್ತದೆ. ಹೀಗಾಗಿ, ವಸ್ತುವಿನ ಚಲನೆಯನ್ನು ವೇಗೋತ್ಕರ್ಷಗೊಳಿಸಲು, ಅಸಮತೋಲಿತ ಬಲ ಅಗತ್ಯವಿದೆ. ಮತ್ತು ಅದರ ವೇಗದಲ್ಲಿನ ಬದಲಾವಣೆ (ಅಥವಾ ಚಲನೆಯ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿ) ಈ ಅಸಮತೋಲಿತ ಬಲವನ್ನು ಪ್ರಯೋಗಿಸುವವರೆಗೂ ಮುಂದುವರಿಯುತ್ತದೆ. ಆದರೆ, ಈ ಬಲವನ್ನು ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ತೆಗೆದುಹಾಕಿದರೆ, ವಸ್ತುವು ಅದು ಆಗಿನವರೆಗೆ ಪಡೆದ ವೇಗದಲ್ಲಿ ಚಲಿಸುತ್ತಲೇ ಇರುತ್ತದೆ.

ಚಿತ್ರ 8.4

8.2 ಚಲನೆಯ ಮೊದಲ ನಿಯಮ

ಒಂದು ಓರೆಯಾದ ಸಮತಲದ ಮೇಲಿನ ವಸ್ತುಗಳ ಚಲನೆಯನ್ನು ಗಮನಿಸುವ ಮೂಲಕ ಗೆಲಿಲಿಯೋ ಯಾವುದೇ ಬಲವು ಅವುಗಳ ಮೇಲೆ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸದಿದ್ದಾಗ ವಸ್ತುಗಳು ಸ್ಥಿರ ವೇಗದಲ್ಲಿ ಚಲಿಸುತ್ತವೆ ಎಂದು ತೀರ್ಮಾನಿಸಿದರು. ಒಂದು ಗೋಲಿ ಓರೆಯಾದ ಸಮತಲದ ಮೇಲೆ ಉರುಳಿದಾಗ, ಅದರ ವೇಗ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ ಎಂದು ಅವರು ಗಮನಿಸಿದರು [ಚಿತ್ರ 8.5(ಎ)]. ಮುಂದಿನ ಅಧ್ಯಾಯದಲ್ಲಿ, ಗೋಲಿಯು ಕೆಳಗೆ ಉರುಳಿದಂತೆ ಅದು ಗುರುತ್ವಾಕರ್ಷಣೆಯ ಅಸಮತೋಲಿತ ಬಲದ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ಬೀಳುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಅದು ತಳವನ್ನು ತಲುಪುವ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ವೇಗವನ್ನು ಪಡೆಯುತ್ತದೆ ಎಂದು ನೀವು ಕಲಿಯುವಿರಿ. ಚಿತ್ರ 8.5(ಬಿ) ನಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ ಅದು ಮೇಲಕ್ಕೆ ಏರಿದಾಗ ಅದರ ವೇಗ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ. ಚಿತ್ರ 8.5(ಸಿ) ಎರಡೂ ಬದಿಗಳಲ್ಲಿ ಓರೆಯಾದ ಆದರ್ಶ ಘರ್ಷಣಾರಹಿತ ಸಮತಲದ ಮೇಲೆ ವಿಶ್ರಾಂತಿ ಪಡೆಯುತ್ತಿರುವ ಗೋಲಿಯನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ಗೆಲಿಲಿಯೋ ಗೋಲಿಯನ್ನು ಎಡದಿಂದ ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡಿದಾಗ, ಅದು ಇಳಿಜಾರಿನ ಕೆಳಗೆ ಉರುಳಿ, ಅದನ್ನು ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡಿದ ಅದೇ ಎತ್ತರಕ್ಕೆ ಎದುರು ಬದಿಯಲ್ಲಿ ಮೇಲೆ ಏರುತ್ತದೆ ಎಂದು ವಾದಿಸಿದರು. ಎರಡೂ ಬದಿಗಳ ಸಮತಲಗಳ ಓರೆಗಳು ಸಮಾನವಾಗಿದ್ದರೆ, ಗೋಲಿಯು ಕೆಳಗೆ ಉರುಳುವಾಗ ಕ್ರಮಿಸಿದ ಅದೇ ದೂರವನ್ನು ಏರುವುದು. ಬಲ-ಬದಿಯ ಸಮತಲದ ಓರೆಯ ಕೋನವನ್ನು ಕ್ರಮೇಣ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಿದರೆ, ಗೋಲಿಯು ಮೂಲ ಎತ್ತರವನ್ನು ತಲುಪುವವರೆಗೂ ಮುಂದಿನ ದೂರಗಳನ್ನು ಪ್ರಯಾಣಿಸುತ್ತದೆ. ಬಲ-ಬದಿಯ ಸಮತಲವನ್ನು ಅಂತಿಮವಾಗಿ ಸಮತಲವಾಗಿ ಮಾಡಿದರೆ (ಅಂದರೆ, ಇಳಿಜಾರನ್ನು ಶೂನ್ಯಕ್ಕೆ ಇಳಿಸಿದರೆ), ಗೋಲಿಯು ಅದನ್ನು ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡಿದ ಅದೇ ಎತ್ತರವನ್ನು ತಲುಪಲು ಶಾಶ್ವತವಾಗಿ ಪ್ರಯಾಣಿಸುತ್ತಲೇ ಇರುತ್ತದೆ. ಈ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ ಗೋಲಿಯ ಮೇಲಿನ ಅಸಮತೋಲಿತ ಬಲಗಳು ಶೂನ್ಯವಾಗಿರುತ್ತವೆ. ಹೀಗಾಗಿ ಗೋಲಿಯ ಚಲನೆಯನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸಲು ಅಸಮತೋಲಿತ (ಬಾಹ್ಯ) ಬಲ ಅಗತ್ಯವಿದೆ ಆದರೆ ಗೋಲಿಯ ಏಕರೂಪಿ ಚಲನೆಯನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸಲು ಯಾವುದೇ ನಿವ್ವಳ ಬಲದ ಅಗತ್ಯವಿಲ್ಲ ಎಂದು ಇದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಸನ್ನಿವೇಶಗಳಲ್ಲಿ ಶೂನ್ಯ ಅಸಮತೋಲಿತ ಬಲವನ್ನು ಸಾಧಿಸುವುದು ಕಷ್ಟ. ಇದಕ್ಕೆ ಕಾರಣ ಚಲನೆಯ ದಿಕ್ಕಿನ ವಿರುದ್ಧ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುವ ಘರ್ಷಣೆ ಬಲದ ಉಪಸ್ಥಿತಿ. ಹೀಗಾಗಿ, ಪ್ರಾಯೋಗಿಕವಾಗಿ ಗೋಲಿಯು ಕೆಲವು ದೂರ ಪ್ರಯಾಣಿಸಿದ ನಂತರ ನಿಲ್ಲುತ್ತದೆ. ಘರ್ಷಣೆ ಬಲದ ಪರಿಣಾಮವನ್ನು ನಯವಾದ ಗೋಲಿ ಮತ್ತು ನಯವಾದ ಸಮತಲವನ್ನು ಬಳಸುವ ಮೂಲಕ ಮತ್ತು ಸಮತಲಗಳ ಮೇಲೆ ಲೂಬ್ರಿಕೆಂಟ್ ಅನ್ನು ಒದಗಿಸುವ ಮೂಲಕ ಕನಿಷ್ಠಗೊಳಿಸಬಹುದು.

ಚಿತ್ರ 8.5: (ಎ) ಕೆಳಗಿನ ಚಲನೆ; (ಬಿ) ಓರೆಯಾದ ಸಮತಲದ ಮೇಲೆ ಗೋಲಿಯ ಮೇಲಿನ ಚಲನೆ; ಮತ್ತು (ಸಿ) ಎರಡು ಬದಿಗಳಲ್ಲಿ ಓರೆಯಾದ ಸಮತಲದ ಮೇಲೆ.

ನ್ಯೂಟನ್ ಗೆಲಿಲಿಯೋ ಅವರ ಬಲ ಮತ್ತು ಚಲನೆಯ ಕಲ್ಪನೆಗಳನ್ನು ಮತ್ತಷ್ಟು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಿದರು ಮತ್ತು ವಸ್ತುಗಳ ಚಲನೆಯನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸುವ ಮೂರು ಮೂಲಭೂತ ನಿಯಮಗಳನ್ನು ಪ್ರಸ್ತುತಪಡಿಸಿದರು. ಈ ಮೂರು ನಿಯಮಗಳನ್ನು ನ್ಯೂಟನ್ ನಿಯಮಗಳು ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಚಲನೆಯ ಮೊದಲ ನಿಯಮವನ್ನು ಈ ಕೆಳಗಿನಂತೆ ಹೇಳಲಾಗಿದೆ:

ಒಂದು ವಸ್ತುವು ಅದರ ಮೇಲೆ ಬಲವನ್ನು ಪ್ರಯೋಗಿಸಿ ಬದಲಾಯಿಸಲು ಬಲವಂತಿಸದ ಹೊರತು, ವಿಶ್ರಾಂತಿ ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ ಅಥವಾ ಸರಳರೇಖೆಯಲ್ಲಿ ಏಕರೂಪಿ ಚಲನೆಯ ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ ಉಳಿಯುತ್ತದೆ.

ಬೇರೆ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ಹೇಳುವುದಾದರೆ, ಎಲ್ಲಾ ವಸ್ತುಗಳು ತಮ್ಮ ಚಲನೆಯ ಸ್ಥಿತಿಯ ಬದಲಾವಣೆಯನ್ನು ವಿರೋಧಿಸುತ್ತವೆ. ಗುಣಾತ್ಮಕ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ, ಅಡ್ಡಿಯಿಲ್ಲದ ವಸ್ತುಗಳು ವಿಶ್ರಾಂತಿಯಲ್ಲಿರಲು ಅಥವಾ ಅದೇ ವೇಗದಲ್ಲಿ ಚಲಿಸುತ್ತಲೇ ಇರುವ ಪ್ರವೃತ್ತಿಯನ್ನು ಜಡತ್ವ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಇದಕ್ಕಾಗಿಯೇ, ಚಲನೆಯ ಮೊದಲ ನಿಯಮವನ್ನು ಜಡತ್ವದ ನಿಯಮ ಎಂದೂ ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ.

ನಾವು ಮೋಟಾರು ಕಾರಿನಲ್ಲಿ ಪ್ರಯಾಣಿಸುವಾಗ ಎದುರಿಸುವ ಕೆಲವು ಅನುಭವಗಳನ್ನು ಜಡತ್ವದ ನಿಯಮದ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ವಿವರಿಸಬಹುದು. ಚಾಲಕ ಮೋಟಾರು ಕಾರನ್ನು ನಿಲ್ಲಿಸಲು ಬ್ರೇಕ್ ಬಲವನ್ನು ಪ್ರಯೋಗಿಸುವವರೆಗೂ ನಾವು ಆಸನಕ್ಕೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದಂತೆ ವಿಶ್ರಾಂತಿಯಲ್ಲಿಯೇ ಇರುವ ಪ್ರವೃತ್ತಿ ಹೊಂದಿರುತ್ತೇವೆ. ಬ್ರೇಕ್ಗಳನ್ನು ಪ್ರಯೋಗಿಸಿದಾಗ, ಕಾರು ನಿಧಾನಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ ಆದರೆ ನಮ್ಮ ದೇಹ ಅದರ ಜಡತ್ವದ ಕಾರಣದಿಂದಾಗಿ ಅದೇ ಚಲನೆಯ ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ ಮುಂದುವರಿಯುವ ಪ್ರವೃತ್ತಿ ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ. ಹೀಗಾಗಿ ಬ್ರೇಕ್ಗಳನ್ನು ಹಠಾತ್ತನೆ ಪ್ರಯೋಗಿಸುವುದರಿಂದ ಮುಂಭಾಗದ ಪ್ಯಾನೆಲ್ಗಳೊಂದಿಗೆ ಡಿಕ್ಕಿ ಅಥವಾ ಘರ್ಷಣೆಯಿಂದ ನಮಗೆ ಗಾಯವಾಗಬಹುದು. ಇಂತಹ ಅಪಘಾತಗಳನ್ನು ತಡೆಗಟ್ಟಲು ಸುರಕ್ಷತಾ ಪಟ್ಟಿಗಳನ್ನು ಧರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಗೆಲಿಲಿಯೋ ಗೆಲಿಲಿ ಅವರು 15 ಫೆಬ್ರವರಿ 1564 ರಂದು ಇಟಲಿಯ ಪೀಸಾದಲ್ಲಿ ಜನಿಸಿದರು. ಗೆಲಿಲಿಯೋಗೆ ಬಾಲ್ಯದಿಂದಲೂ ಗಣಿತ ಮತ್ತು ನೈಸರ್ಗಿಕ ತತ್ವಶಾಸ್ತ್ರದಲ್ಲಿ ಆಸಕ್ತಿ ಇತ್ತು. ಆದರೆ ಅವರ ತಂದೆ ವಿನ್ಸೆಂಜೊ ಗೆಲಿಲಿ ಅವರು ವೈದ್ಯರಾಗಬೇಕೆಂದು ಬಯಸಿದ್ದರು. ಅದರಂತೆ, ಗೆಲಿಲಿಯೋ 1581 ರಲ್ಲಿ ಪೀಸಾ ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾಲಯದಲ್ಲಿ ವೈದ್ಯಕೀಯ ಪದವಿಗೆ ಸೇರಿಕೊಂಡರು, ಆದರೆ ಗಣಿತದಲ್ಲಿ ಅವರ ನಿಜವಾದ ಆಸಕ್ತಿಯ ಕಾರಣದಿಂದಾಗಿ ಅವರು ಅದನ್ನು ಪೂರ್ಣಗೊಳಿಸಲಿಲ್ಲ. 1586 ರಲ್ಲಿ, ಅವರು ತಮ್ಮ ಮೊದಲ ವೈಜ್ಞಾನಿಕ ಪುಸ್ತಕವಾದ ‘ದಿ ಲಿಟಲ್ ಬ್ಯಾಲೆನ್ಸ್ [ಲಾ ಬ್ಯಾಲಾನ್ಸಿಟ್ಟಾ]’ ಅನ್ನು ಬರೆದರು, ಇದರಲ್ಲಿ ಅವರು ಆರ್ಕಿಮಿಡೀಸ್ ಅವರ ವಸ್ತುಗಳ ಸಾಪೇಕ್ಷ ಸಾಂದ್ರತೆಗಳನ್ನು (ಅಥವಾ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಗುರುತ್ವ) ಸಮತೋಲನವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಕಂಡುಹಿಡಿಯುವ ವಿಧಾನವನ್ನು ವಿವರಿಸಿದ್ದಾರೆ. 1589 ರಲ್ಲಿ, ಅವರ ಪ್ರಬಂಧಗಳ ಸರಣಿ - ಡಿ ಮೋಟುನಲ್ಲಿ, ಇಳಿಜಾರಿನ ಸಮತಲವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಇಳಿಯುವ ದರವನ್ನು ನಿಧಾನಗೊಳಿಸುವ ಮೂಲಕ ಬೀಳುವ ವಸ್ತುಗಳ ಬಗ್ಗೆ ತಮ್ಮ ಸಿದ್ಧಾಂತಗಳನ್ನು ಪ್ರಸ್ತುತಪಡಿಸಿದರು.

1592 ರಲ್ಲಿ, ಅವರನ್ನು ವೆನಿಸ್ ಗಣರಾಜ್ಯದ ಪಡುವಾ ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾಲಯದಲ್ಲಿ ಗಣಿತದ ಪ್ರಾಧ್ಯಾಪಕರಾಗಿ ನೇಮಿಸಲಾಯಿತು. ಇಲ್ಲಿ ಅವರು ಚಲನೆಯ ಸಿದ್ಧಾಂತದ ಮೇಲಿನ ತಮ್ಮ ವೀಕ್ಷಣೆಗಳನ್ನು ಮುಂದುವರೆಸಿದರು ಮತ್ತು ಇಳಿಜಾರಿನ ಸಮತಲಗಳು ಮತ್ತು ಲೋಲಕದ ಅಧ್ಯಯನದ ಮೂಲಕ, ವಸ್ತುವು ಚಲಿಸುವ ದೂರವು ತೆಗೆದುಕೊಂಡ ಸಮಯದ ವರ್ಗಕ್ಕೆ ಅನುಪಾತದಲ್ಲಿರುತ್ತದೆ ಎಂಬ ಏಕರೂಪವಾಗಿ ವೇಗೋತ್ಕರ್ಷಗೊಂಡ ವಸ್ತುಗಳ ಸರಿಯಾದ ನಿಯಮವನ್ನು ರೂಪಿಸಿದರು.

ಗೆಲಿಲಿಯೋ ಕೂಡ ಗಮನಾರ್ಹ ಕುಶಲಕರ್ಮಿಯಾಗಿದ್ದರು. ಅವರು ದೂರದರ್ಶಕಗಳ ಸರಣಿಯನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿದರು, ಅದರ ದೃಗ್ವೈಜ್ಞಾನಿಕ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯು ಆ ದಿನಗಳಲ್ಲಿ ಲಭ್ಯವಿದ್ದ ಇತರ ದೂರದರ್ಶಕಗಳಿಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ಉತ್ತಮವಾಗಿತ್ತು. ಸುಮಾರು 1640 ರ ಸುಮಾರಿಗೆ, ಅವರು ಮೊದಲ ಲೋಲಕ ಗಡಿಯಾರವನ್ನು ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಿದರು. ತಮ್ಮ ಖಗೋಳಶಾಸ್ತ್ರೀಯ ಆವಿಷ್ಕಾರಗಳ ಕುರಿತಾದ ‘ಸ್ಟಾರಿ ಮೆಸೆಂಜರ್’ ಪುಸ್ತಕದಲ್ಲಿ, ಗೆಲಿಲಿಯೋ ಚಂದ್ರನ ಮೇಲೆ ಪರ್ವತಗಳನ್ನು ನೋಡಿದ್ದಾರೆ, ಸಣ್ಣ ನಕ್ಷತ್ರಗಳಿಂದ ಮಾಡಲ್ಪಟ್ಟ ಕ್ಷೀರಪಥ ಮತ್ತು ಗುರುಗ್ರಹದ ಸುತ್ತ ಸುತ್ತುವ ನಾಲ್ಕು ಸಣ್ಣ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ನೋಡಿದ್ದಾರೆ ಎಂದು ಹೇಳಿಕೊಂಡಿದ್ದಾರೆ. ‘ಡಿಸ್ಕೋರ್ಸ್ ಆನ್ ಫ್ಲೋಟಿಂಗ್ ಬಾಡೀಸ್’ ಮತ್ತು ‘ಲೆಟರ್ಸ್ ಆನ್ ದಿ ಸನ್ಸ್ಪಾಟ್ಸ್’ ಪುಸ್ತಕಗಳಲ್ಲಿ, ಅವರು ಸೂರ್ಯಕಲೆಗಳ ವೀಕ್ಷಣೆಗಳನ್ನು ಬಹಿರಂಗಪಡಿಸಿದರು.

ತಮ್ಮ ಸ್ವಂತ ದೂರದರ್ಶಕಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಮತ್ತು ಶನಿ ಮತ್ತು ಶುಕ್ರ ಗ್ರಹಗಳ ಮೇಲಿನ ತಮ್ಮ ವೀಕ್ಷಣೆಗಳ ಮೂಲಕ, ಆ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ನಂಬಲಾಗಿದ್ದದ್ದಕ್ಕೆ ವಿರುದ್ಧವಾಗಿ, ಎಲ್ಲಾ ಗ್ರಹಗಳೂ ಸೂರ್ಯನ ಸುತ್ತ ಸುತ್ತಬೇಕು ಮತ್ತು ಭೂಮಿಯ ಸುತ್ತಲ್ಲ ಎಂದು ಗೆಲಿಲಿಯೋ ವಾದಿಸಿದರು.

ಸುರಕ್ಷತಾ ಪಟ್ಟಿಗಳು ಮುಂದಿನ ಚಲನೆಯನ್ನು ನಿಧಾನಗೊಳಿಸಲು ನಮ್ಮ ದೇಹದ ಮೇಲೆ ಬಲವನ್ನು ಪ್ರಯೋಗಿಸುತ್ತವೆ. ನಾವು ಬಸ್ಸಿನಲ್ಲಿ ನಿಂತಿರುವಾಗ ಮತ್ತು ಬಸ್ಸು ಹಠಾತ್ತನೆ ಚಲಿಸಲು ಪ್ರಾರಂಭಿಸಿದಾಗ ವಿರುದ್ಧ ಅನುಭವವನ್ನು ಎದುರಿಸುತ್ತೇವೆ. ಈಗ ನಾವು ಹಿಂದಕ್ಕೆ ಬೀಳುವ ಪ್ರವೃತ್ತಿ ಹೊಂದಿರುತ್ತೇವೆ. ಇದಕ್ಕೆ ಕಾರಣ ಬಸ್ಸಿನ ಹಠಾತ್ ಪ್ರಾರಂಭವು ಬಸ್ಸಿನ ಚಲನೆಯನ್ನು ತರುವುದಲ್ಲದೆ ಬಸ್ಸಿನ ನೆಲದ ಮೇಲ್ಮೈಗೆ ಸಂಪರ್ಕದಲ್ಲಿರುವ ನಮ್ಮ ಪಾದಗಳ ಚಲನೆಯನ್ನೂ ತರುತ್ತದೆ. ಆದರೆ ನಮ್ಮ ದೇಹದ ಉಳಿದ ಭಾಗವು ಅದರ ಜಡತ್ವದ ಕಾರಣದಿಂದಾಗಿ ಈ ಚಲನೆಯನ್ನು ವಿರೋಧಿಸುತ್ತದೆ.

ಮೋಟಾರು ಕಾರು ಹೆಚ್ಚು ವೇಗದಲ್ಲಿ ತೀಕ್ಷ್ಣವಾಗಿ ತಿರುಗಿದಾಗ, ನಾವು ಒಂದು ಬದಿಗೆ ಎಸೆಯಲ್ಪಡುವ ಪ್ರವೃತ್ತಿ ಹೊಂದಿರುತ್ತೇವೆ. ಇದನ್ನು ಮತ್ತೆ ಜಡತ್ವದ ನಿಯಮದ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ವಿವರಿಸಬಹುದು. ನಾವು ನಮ್ಮ ಸರಳರೇಖೀಯ ಚಲನೆಯನ್ನು ಮುಂದುವರಿಸಲು ಪ್ರವೃತ್ತಿ ಹೊಂದಿರುತ್ತೇವೆ. ಮೋಟಾರು ಕಾರಿನ ಚಲನೆಯ ದಿಕ್ಕನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸಲು ಎಂಜಿನ್ ಮೂಲಕ ಅಸಮತೋಲಿತ ಬಲವನ್ನು ಪ್ರಯೋಗಿಸಿದಾಗ, ನಮ್ಮ ದೇಹದ ಜಡತ್ವದ ಕಾರಣದಿಂದಾಗಿ ನಾವು ಆಸನದ ಒಂದು ಬದಿಗೆ ಸರಿಯುತ್ತೇವೆ.

ಅಸಮತೋಲಿತ ಬಲದಿಂದ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸದ ಹೊರತು ದೇಹವು ವಿಶ್ರಾಂತಿಯಲ್ಲಿಯೇ ಉಳಿಯುತ್ತದೆ ಎಂಬ ಅಂಶವನ್ನು ಈ ಕೆಳಗಿನ ಚಟುವಟಿಕೆಗಳ ಮೂಲಕ ವಿವರಿಸಬಹುದು:

ಚಟುವಟಿಕೆ 8.1

• ಚಿತ್ರ 8.6 ರಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ ಮೇಜಿನ ಮೇಲೆ ಒಂದೇ ರೀತಿಯ ಕ್ಯಾರಮ್ ನಾಣ್ಯಗಳ ರಾಶಿಯನ್ನು ಮಾಡಿ.

• ಇನ್ನೊಂದು ಕ್ಯಾರಮ್ ನಾಣ್ಯ ಅಥವಾ ಸ್ಟ್ರೈಕರ್ ಅನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ರಾಶಿಯ ತಳಭಾಗದಲ್ಲಿ ತೀಕ್ಷ್ಣವಾದ ಸಮತಲ ಹೊಡೆತವನ್ನು ಪ್ರಯತ್ನಿಸಿ. ಹೊಡೆತವು ಸಾಕಷ್ಟು ಬಲವಾಗಿದ್ದರೆ, ಕೆಳಗಿನ ನಾಣ್ಯವು ತ್ವರಿತವಾಗಿ ಹೊರಗೆ ಚಲಿಸುತ್ತದೆ. ಕೆಳಗಿನ ನಾಣ್ಯವನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕಿದ ನಂತರ, ಇತರ ನಾಣ್ಯಗಳ ಜಡತ್ವವು ಅವುಗಳನ್ನು ಲಂಬವಾಗಿ ಮೇಜಿನ ಮೇಲೆ ‘ಬೀಳುವಂತೆ’ ಮಾಡುತ್ತದೆ.

ಚಿತ್ರ 8.6: ವೇಗವಾಗಿ ಚಲಿಸುವ ಕ್ಯಾರಮ್ ನಾಣ್ಯ (ಅಥವಾ ಸ್ಟ್ರೈಕರ್) ಅದನ್ನು ಹೊಡೆದಾಗ ರಾಶಿಯ ತಳಭಾಗದಲ್ಲಿರುವ ಕ್ಯಾರಮ್ ನಾಣ್ಯ ಮಾತ್ರ ತೆಗೆದುಹಾಕಲ್ಪಡುತ್ತದೆ.

ಚಟುವಟಿಕೆ 8.2

• ಚಿತ್ರ 8.7 ರಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ ಮೇಜಿನ ಮೇಲೆ ನಿಂತಿರುವ ಖಾಲಿ ಗಾಜಿನ ಟಂಬ್ಲರ್ ಅನ್ನು ಮುಚ್ಚುವ ಗಟ್ಟಿಯಾದ ಕಾರ್ಡ್ ಮೇಲೆ ಐದು ರೂಪಾಯಿ ನಾಣ್ಯವನ್ನು ಇರಿಸಿ.

• ಬೆರಳಿನಿಂದ ಕಾರ್ಡ್ಗೆ ತೀಕ್ಷ್ಣವಾದ ಸಮತಲ ಫ್ಲಿಕ್ ನೀಡಿ. ನಾವು ಅದನ್ನು ವೇಗವಾಗಿ ಮಾಡಿದರೆ ಕಾರ್ಡ್ ದೂರಕ್ಕೆ ಹಾರಿಹೋಗುತ್ತದೆ, ನಾಣ್ಯವು ಅದರ ಜಡತ್ವ