गुरुत्व बल र गति /Gravity and motion

https://connectsuraj.blogspot.com/2020/05/black-hole.html 

के तपाइले कहिल्यै यो सोच्नु भयो कि माथि फालिएका सबै बस्तु हरु सधै तलै किन खस्छ यता उता किन जादैन?  हामी सबै यस धर्तीमा कसरी अड्डिन सफल भएका छौ? हामी किन हावामा उड्न सक्दैनौं? यदि पृथ्वी गोलो छ भने किन मानिसहरु धर्तीबाट तल खस्दैनन? किन चन्द्रमा पृथ्वीमा झर्दैन? र यो gravity कसरी काम गर्छ ? आजको यस blog मा हामी यिनै प्रश्नको उत्तर प्रस्तुत गर्नेछौं।

हामी सबैले एउटा कहानी त सुन्यौं होला कि सर आइज्याक न्युटन एक दिन बगैंचामा बसिरहेका थिए र अचानक उनको अगाडि एक स्याउ झर्छ र न्युटनको मनमा यो प्रश्न आउँछ कि यो स्याउ जमिनमै किन झर्यो? यो स्याउ माथी पनि त जान सक्थ्यो। यदि यस्तै हो भने चन्द्रमा र सुर्य पनि त पृथ्वी तिरै खस्नु पर्ने हो नि यस्तो किन भएन। यिनै प्रश्नले उनलाइ गुरुत्व आकर्षण बल अर्थात gravity को खोज गर्न प्रेरित गर्यो। ग्यलिलियो ग्यालीलि पहिल्यै भनी सकेका थिए कि यो दुनिया गणितको नियममा आधारित छ। यदि यस पृथ्वीमा हावाको घर्सण नहुने हो भने सबै वस्तु पृथ्विको सतहमा समान गतिले खस्दछ। तर ग्यालिलियो ग्यालिलीलाई यो थहा थिएन कि सबै बस्तु तल नै किन खस्छ। यसैले जिग्यासु न्युटनले यो बिचार गरे कि सबै बस्तु तल नै किन खस्छ? चाहे त्यो स्याउ या ढुङ्गा,पानी,उल्कापिण्ड आदि।उनले यसको बारेमा धेरै अध्ययन अनुसन्धान गरेर उनले भने पृथ्वी तथा अन्य आकाशिय पिण्डमा गुरुत्व बल हुन्छ। जसले कुनै पनि बस्तुलाइ आफुतिर खिच्ने गर्दछ।  र यहि कारण हो कि हामी पृथ्वीमा अड्डिन सफल भएको हौ। उनले यो पनि भने कि केबल आकाशिय पिण्डमात्र नभइ हरेक बस्तु एक अर्कामा आकर्षित हुन्छ। जस्तै मानिस कुर्सीमा आकर्षित र कुर्सी मानिसमा आकर्षित छ तर तिनिहरुमा लाग्ने बल पृथ्वीमा लाग्ने गुरुत्व बल भन्दा धेरै कम छ।  उनले गुरुत्व आकर्षण बल र गतिको तीन नियम प्रतिपादन गरे। उनको अनुसार कुनै दुई बस्तुहरु बिच उत्पन्न हुने गुरुत्व आकर्षण बल ती दुई बस्तु हरुको पिण्ड सङ्ग समानुपातिक र ती दुई पिण्डहरु बिचको दुरि सङ्ग ब्युत्क्रमानुपातिक हुन्छ।र उनले यही नियमको आधारमा  F=GMm/R2 सुत्र दिए।र न्युटनलाइ G को मान थिएन पछि हेनरी केभिण्डिसले G को मान पत्ता लगाए। जसको मान↘️

हुन्छ।

न्युटनको गतिका नियमहरु यस  प्रकार रहेका छन :

न्युटनको गति सम्बन्धि  पहिलो नियम: कुनै पनि बस्तुमा जब सम्म बाहिरी बल प्रयोग गरिदैन तब सम्म उक्त बस्तु यदि स्थिर अबस्थामा छ भने स्थिर अबस्थामै रहन्छ र चाल अबस्थामा छ भने चाल अवस्थामै रहन्छ। जसलाइ हामी इनर्सिया पनि भन्दछौ। जस्तै पङ्खाको स्विच बन्द गरे पनि पंखा एकै क्षण घुमिरहन्छ। र पछि उक्त पंखामा हावाको दबाब ,घर्सण र गुरुत्व बलले त्यसको गतिलाइ कम गर्दै लैजान्छ र अन्तमा रोक्किन्छ। त्यसैगरी कपडामा लौरोले हिर्काउदा कपडाको धुलो भुइमा खस्छ किनकी कपडालाइ लौरोले हिर्काउदा कपडा चाल अबस्थामा जान्छ तर कपडाको धुलो स्थिर अवस्थामै रहन खोज्छ फलस्वरूप उक्त बस्तु सिधा भुइमा खस्न पुग्दछ। यसैलाइ हामी इनर्सिया भन्दछौ। सोही इनर्सियाकै कारण हामी सवारीसाधनमा चड्दा जब सवारीसाधन अगाडि बड्छ तब हामी पछ्डी हुत्तिन्छौ र जब ड्राइभरले ब्रेक लगाउछ तब हामी अगाडि हुत्तीन्छौ।

न्युटनको गति सम्बन्धी दोस्रो नियम: कुनै बस्तुमा उत्पन्न हुने प्रबेग(acceleration) त्यसमा लगाइएको बल सङ्ग समानुपातिक र उक्त बस्तुको पिण्ड सङ्ग ब्युतक्रमानुपातिक हुन्छ। उदाहरणको लागि धेरै पिण्ड भएको बस्तुलाइ धकेल्नको लागि धेरै बलको आवश्यकता पर्छ र थोरै पिण्ड भएको बस्तुलाइ धकेल्न थोरै बलको आवश्यकता पर्छ। यसैगरी कुर्सीलाई बोकेर एक ठाउँबाट बोकेर लैजान सजिलो हुन्छ तर खाट बोकेर कतै लैजान गार्‍हो हुन्छ र यसको लागि धेरै बलको आवश्यक पर्छ।  यहि नियमको आधारमा न्युटनले  F= MA  सुत्र प्रतीपादन गरे जहाँ  F को अर्थ बल हुन्छ,M को अर्थ बस्तुको पिण्ड(mass)  हुन्छ र A  को अर्थ प्रबेग हुन्छ।

 

न्युटनको गति सम्बन्धि तेस्रो नियम: यस नियम अनुसार प्रत्यक क्रियामा बराबर तर बिपरित प्रतिक्रिया हुन्छ। न्युटनको गति सम्बन्धी तेस्रो नियम दैनिक जिबनमा प्रयोग हुन्छ। जस्तै पौडी खेल्दा हामी पानीलाई पछाडी फाल्छौ र हामी अगाडि बड्छौ। यसैगरी रकेट अन्तरीक्षमा पठाउदा पनि रकेटले धुवा भुइँमा फ्याक्छ र रकेट आकास तर्फ जान्छ। यसैगरी चरा उड्दा पनि चराले हावा तलतिर फ्याक्छ र आफू आकस तर्फ उड्छ। यसै गरि हावा भरेर उडाइएको बेलूनमा पनि हावा तलतिर झर्छ र बेलुन माथी तिर उड्छ।

हामिले न्युटनको गुरुत्व आकर्षण सम्बन्धि नियम र न्युटनको गति सम्बन्धि नियम पनि जान्यौ तर अब तपाइको मनमा एउटा प्रश्न आउन सक्छ कि यदि गुरुत्व आकर्षण बलले सबै बस्तुलाई आफू तर्फ खिच्छ भने किन चन्द्रमा सुर्य पृथ्विमा झर्दैन त ? यसको उत्तर जान्नका लागि हामीले सोच्नु पर्ने हुन्छ कि मानौ तपाईं सङ्ग तोप छ र उक्त तोप तपाईं पृथ्वीको छेउबाट हान्दै हुनुहुन्छ। तपाईं पहिलो पटक कम स्पिड मा तोप हान्नु  हुन्छ भने उक्त तोपको गोला  अलि अगाडि जान्छ र पृथ्बीको gravity को कारण पृथ्वीमै खस्छ। यसैगरि अलि धेरै बल लगाएर तोप हान्नु भयो भने उक्त तोपको गोला  पहिलेको भन्दा अलि अगाडि जान्छ र फेरि भुइमइ झर्छ। तेस्रो पटक धेरैनै बल प्रयोग गरेर तोप हान्दा उक्त तोपको गोला अत्यन्तै अगाडि जान्छ र पृथ्वीलााई घुम्न थाल्छ। उक्त गोलामा gravity को असर हुन्छ तर पनि उक्त बस्तुको गतिको कारण पृथ्वीमा झर्न सक्दैन। ठिक यसै गरि चन्द्रमा पनि पृथ्वीलाई घुमी रहेको छ तर पनि पृथ्वीमा झर्दैन। यसै नियमको आधारमा मानबद्वारा निर्माण गरिएको  satellite  तथा space station पनि काम गर्छ। satellite तथा space station लाई पनि space मा high speed मा छोडिएको हुन्छ त्यसैले तिनिहरु पनि पृथ्वीलाई orbit गर्दछ्न।

जब न्युटनले आफ्नो पुस्तक प्रकाशित गरे तब मानिसहरुले उनलाइ प्रश्न गरे कि gravity force कसरी उत्पन्न हुन्छ तब उनलाइ यसको बारेमा केही idea थिएन त्यसैले उनले gravity एक रहस्यमय शक्ति हो भनेर सबैलाई भने। न्युटनको यस सिद्धान्त करिब तीन सताब्दी सम्म चल्यो। 20 औं सताब्दीमा जब आइन्स्टाइन आए तब उनको भेट न्युटनको gravity सङ्ग गराइदियो। न्युटनको अनुसार यदि अचानक सुर्य गायब भयो भने यसको जानकारी हामिलाइ सोही समयमा हुन्छ। सबै ग्रहहरु सोही समयमै आफ्नो orbit बाट निस्कन्छ। तर आइन्स्टाइनलाइ न्युटनको यो कुरा गलत लाग्यो किनकी आइन्स्टाइन मान्थे कि यस universe मा प्रकाशको गति सबैभन्दा fast  हुन्छ र यसको गतिलाइ कुनै पनि बस्तुले पार गर्न सक्दैन। यस्तैमा gravity ले पनि त speed of light लाई पार गर्न सक्दैन। र सुर्यको प्रकाश पृथ्वीसम्म आइपुग्न करिब 8 मिनेटको समय लाग्छ। यसरी आइन्स्टाइनले न्युटनको धारणालाइ गलत साबित गरिदिए। न्युटन यो पनि मान्थे कि space र time दुबै फरक फरक अबधारणा हो तर आइन्स्टाइनले यसलाइ पनि गलत साबित गर्दै भने कि space र time दुबै एउटै अबधारणा हो र space time अन्तरिक्षको (space) तीन आयाम र समयको एक आयाम गरि चार आयामको हुन्छ। र जो सङ्ग धेरै पिण्ड छ त्यसले space time लाई मोडिदिन्छ। र space time मा खाडल पैदा गर्छ।आइन्स्टाइनको अनुसार space time एक रबरको सिट जस्तै हो। जसमा कुनै बस्तु पर्ना साथ उक्त बस्तुले space time मा खाडल  पैदा गर्छ। र सोही खाडललाइ हामी gravity भन्छौ जसको पिण्ड धेरै छ सो बस्तुले ठूलो खाडल बनाउछ र सो बस्तुको वरिपरि कम पिण्ड भएको बस्तुले परिक्रम गर्दछ।

आइन्स्टाइनको अनुसार gravity ले प्रकाशलाई पनि असर गर्दछ। star,ग्रह, उपग्रह आदिको gravity को कारण प्रकाश पनि curve हुन पुग्छ। र जुन बस्तुको gravity धेरै छ त्यो बस्तुको वरिपरिबाट प्रकाश पनि पार हुन सक्दैन। यहि कारणले गर्दा black hole बाट प्रकाश पार हुन सक्दैन। यसैले हामी black hole भन्छौ अर्थात black hole को gravity बाट प्रकाश पनि बाहिर आउन सक्दैन फलस्वरूप हामी black hole लाई देख्न सक्दैनौं।

                                     https://connectsuraj.blogspot.com/2020/05/blog-post.html