విరామ స్థితిలో ఉన్న వస్తువు త్వరణం?

విరామ స్థితిలో ఉన్న వస్తువు త్వరణం?

 సీహెచ్ మోహన్
 సీనియర్ ఫ్యాకల్టీ,
 ఆర్.సి.రెడ్డి స్టడీ సర్కిల్,
 హైదరాబాద్.

ఫిజిక్స్ - యాంత్రిక శాస్త్రం

 వస్తువుల స్థితిగతులను గురించి అధ్యయనం చేసే శాస్త్రాన్ని యాంత్రిక శాస్త్రం  అంటారు. ఈ శాస్త్ర పితామహుడు అరిస్టాటిల్. యాంత్రిక శాస్త్రాన్ని మూడు అంశాలుగా విభజించవచ్చు.

 
 1. రేఖీయ చలనం
 
 2. భ్రమణ చలనం లేదా కోణీయ చలనం
 
 3. సరళ హరాత్మక చలనం
 
 
 రేఖీయ చలనం: ఒక వస్తువు రుజుమార్గంలో ప్రయాణిస్తే దాని చలనాన్ని రేఖీయ చలనం అంటారు.
 
 ఉదా: రుజుమార్గంలో ప్రయాణిస్తున్న ఒక బస్సు లేదా రైలు రేఖీయ చలనాన్ని కలిగి ఉంటుంది.
 ప్రాథమిక అంశాలు
     
 దూరం(): ఒక వస్తువు ప్రయాణించిన మార్గాన్ని దూరం అంటారు.
     
 ప్రమాణాలు: Cm, m(ఇది అంతర్జాతీయ ప్రమాణం)
     
 దూరం అనే భౌతిక రాశికి కేవలం పరిమాణం మాత్రమే ఉంటుంది. కానీ ప్రత్యేక దిశ ఉండదు. అందువల్ల, దూరాన్ని అదిశరాశి అంటారు.
     
 స్థానభ్రంశం: ఒక వస్తువు తొలిస్థానం, తుది స్థానాలను కలిపే సరళరేఖను స్థానభ్రంశం అని అంటారు.
     
 ప్రమాణాలు: Cm, m
     
 స్థానభ్రంశానికి పరిమాణం, ప్రత్యేక దిశ ఉంటాయి. అందువల్ల దీన్ని సదిశరాశి అంటారు.
 
 దూరం, స్థానభ్రంశాల మధ్యగల సంబంధం
 సందర్భం- I
 
 ఎ.    ఒక వస్తువు వృత్తాకార మార్గంలో ఒక భ్రమణాన్ని పూర్తిచేసిన తరువాత అది ప్రయాణించిన దూరం వృత్తపరిధికి సమానంగా ఉంటుంది.
 \u3149?ట్చఛఙ దూరం () = 2ఞట,  = 0
     
 ఎందుకంటే, ఈ సందర్భంలో వస్తువు తొలిస్థానం, తుదిస్థానాలు ఒకదానితో మరొకటి ఏకీభవిస్తాయి.
 
 బి. ఒకవేళ వస్తువు అర్ధ భ్రమణాన్ని పూర్తి చేసినట్లయితే అది ప్రయాణించిన దూరం  () = ఞట అవుతుంది. కానీ, పొందిన స్థానభ్రంశం వృత్త వ్యాసానికి సమానం అవుతుంది.
     \ = 2r = d
 
 సందర్భం- II
     
 ఒక వస్తువును నిట్టనిలువుగా పైకి విసరితే  అది భూమి గురుత్వాకర్షణ దిశకు వ్యతిరేకదిశలో ప్రయాణిస్తూ కొంత ఎత్తును చేరిన తర్వాత దాని వేగం శూన్యం అవుతుంది. కాబట్టి, తిరిగి అదేమార్గంలో ప్రయాణించి తన తొలిస్థానాన్ని చేరుతుంది. అందువల్ల, ఈ సందర్భంలో వస్తువు ప్రయాణించిన దూరం,  = AB + BA = 2h కానీ, పొందిన స్థానభ్రంశం = 0
 
 సందర్భం- III
     
 ఒక లఘులోలకం ఒక డోలనాన్ని పూర్తిచేసిన తర్వాత అది ప్రయాణించిన దూరం
  = ACB + BCA.
     
 పొందిన స్థానభ్రంశం  = 0
 
 సందర్భం- IV
 
 ఒక వస్తువు సరళరేఖ మార్గంలో ప్రయాణిస్తే అది ప్రయాణించిన దూరం, పొందిన స్థానభ్రంశానికి సమానంగా ఉంటుంది.
     
     
 
 సందర్భం- V
 
 ఒకవేళ వస్తువు క్రమరహిత మార్గంలో ప్రయాణిస్తే అది ప్రయాణించిన దూరం పొందిన స్థానభ్రంశం కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది. అంటే
     వడి (V): గమనంలో ఉన్న ఒక వస్తువు ఇచ్చిన కాలంలో ప్రయాణించిన దూరాన్ని వడి అని అంటారు.
     వడి(v) = ప్రయాణించిన దూరం (s)
                    ______________
                         పట్టిన కాలం (t)
     ఇది అదిశ రాశి
 
     {పమాణాలు:
     వేగం (): గమనంలో ఉన్న ఒక వస్తువు ఇచ్చిన కాలంలో పొందిన స్థానభ్రంశాన్ని వేగం అని అంటారు.
     వేగం () = పొందిన స్థానభ్రంశం
      ________________
                            పట్టిన కాలం (t).
 
     ఇది సదిశ రాశి
     {పమాణాలు:  
     త్వరణం ():
     గమనంలో ఉన్న ఒక వస్తువు వేగంలోని మార్పురేటును త్వరణం అని అంటారు.
     త్వరణం () =   వేగంలోని మార్పు
       _____________
                             కాలంలోని మార్పు
     
     
     ఇది సదిశ రాశి
 
     {పమాణాలు:  
 
 త్వరణాన్ని 2 రకాలుగా వర్గీకరించొచ్చు.
     
 దన త్వరణం: గమనంలో ఉన్న వస్తువు వేగంలోని మార్పురేటు పెరిగితే దాన్ని ధన త్వరణం అంటారు.
     
 ఉదా: ఒక రైల్వే స్టేషన్ నుంచి వెళుతున్న రైలుకి ధనత్వరణం ఉంటుంది.
     
 రుణ త్వరణం: గమనంలో ఉన్న వస్తువు వేగంలోని మార్పురేటు తగ్గితే దాన్ని రుణత్వరణం అంటారు.
     
 ఉదా: రైల్వే స్టేషన్‌ను సమీపిస్తున్న రైలు వేగం క్రమంగా తగ్గడం వల్ల అది రుణ త్వరణం కలిగి ఉంటుంది.
 
 ఒక వస్తువు విరామస్థితిలో ఉన్నప్పుడు దాని వేగం శూన్యం కాబట్టి, ఆ వస్తువు త్వరణం కూడా శూన్యం అవుతుంది.
     
 ఒకవేళ వస్తువు సమవేగంతో ప్రయాణిస్తే (v1 =  v2 =  v3 =  .... = v) దాని త్వరణం శూన్యం అవుతుంది.
 
 రేఖీయ ద్రవ్యవేగం (): గమనంలో ఉన్న ఒక వస్తువు ద్రవ్యరాశి, వేగాల లబ్ధాన్ని రేఖీయ ద్రవ్యవేగం అంటారు.
 
 ఇది సదిశ రాశి
 
 ప్రమాణాలు:  
     
 బలం(జ): విరామస్థితిలో ఉన్న వస్తువును కదిలించడానికి, కదులుతున్న వస్తువును విరామస్థితికి తీసుకొని రావడానికి ప్రయత్నించే భౌతిక రాశిని బలం అంటారు.
     f = ma     m = వస్తువు     
                         ద్రవ్యరాశి
                  a = త్వరణం   ]
     
 ప్రమాణాలు: డైన్
     
 న్యూటన్ (అంతర్జాతీయ ప్రమాణం)
     
 1N =105 dyne
 
 తొలిసారిగా 16వ శతాబ్దంలో న్యూటన్ బలాల గురించి అధ్యయనం చేసి వాటిని అంతర్గత బలాలు, బాహ్యబలాలు అని రెండు రకాలుగా వర్గీకరించాడు.
 
 అంతర్గత బలం: ఒక వస్తువు, వ్యవస్థ లోపల ఉన్న బలాలను అంతర్గత బలాలు అంటారు. ఈ బలాల వల్ల వస్తువు స్థితిలో ఎలాంటి మార్పు కలగదని న్యూటన్ ప్రతిపాదించాడు.
 
 బస్సు లోపల ఉన్న ప్రయాణికులు తమ ఎదుటి సీట్లపైన బలాన్ని ప్రయోగించినప్పుడు ఆ బస్సు స్థితిలో ఎలాంటి మార్పు కలగదు.
 
 సహజ రేడియోధార్మికతలో పరమాణ కేంద్రం నుంచి రేడియోధార్మిక కిరణాలు వెలువడడానికి కారణం అంతర్గత బలాలే.
 
 అణుబాంబుల విస్ఫోటంలో అంతర్గత బలాలు ఉంటాయి.
 అంతర్గత బలాలు సమతుల్య బలాలు
 
 బాహ్య బలం: ఒక వస్తువు మరో వస్తువుపై ప్రయోగించే బలాన్ని బాహ్యబలం అని అంటారు. ఈ బాహ్య బలం వల్ల వస్తువు స్థితిలో మార్పు రావచ్చు లేదా మార్పు రావడానికి ప్రయత్నించవచ్చు.
 
 న్యూటన్ గమన నియమాలు
 
 1.    న్యూటన్ మొదటి గమన నియమం:
     
 ఒక వస్తువుపై బాహ్యబలాన్ని ప్రయోగించనంత వరకు విరామ స్థితిలో ఉన్న వస్తువు అదే స్థితిలో, గమనంలో ఉన్న వస్తువు సమవేగంతో రుజుమార్గంలో ప్రయాణిస్తుంది.
     
 మొదటి నియమం నుంచి ప్రతి వస్తువుకు స్వభావ సిద్ధంగా ఏర్పడే జడత్వం అనే ధర్మం ఉంటుందని తెలుస్తోంది.
     
 జడత్వం: ఒక వస్తువు తనంతట తానుగా తన స్థితిని మార్చుకోలేని అశక్తతను, ధర్మాన్ని జడత్వం అంటారు.
   
 జడత్వం వస్తువుల ద్రవ్యరాశిపై మాత్రమే ఆధారపడి ఉంటుంది. కాబట్టి ద్రవ్యరాశి పెరిగితే జడత్వం కూడా పెరుగుతుంది.
     
 ప్రమాణాలు: gm, kg
 
 జడత్వాన్ని మూడు రకాలుగా వర్గీకరించవచ్చు.
     
 విరామ జడత్వం: విరామ స్థితిలో ఉన్న ఒక వస్తువు తనంతట తానుగా తన స్థితిని మార్చుకోలేని అశక్తతను విరామ జడత్వం అంటారు.
     
 ఉదా: విరామ స్థితిలో ఉన్న ఒక బస్సు అకస్మాత్తుగా ముందుకు కదిలితే అందులోని ప్రయాణికులు విరామ జడత్వం వల్ల వెనుకవైపు తూలుతారు.
     
 గమన జడత్వం: గమన స్థితిలోని ఒక వస్తువు తనంతట తానుగా తన స్థితిని మార్చుకోలేని అశక్తతను గమన జడత్వం అంటారు.
     
 ఉదా: గమనంలో ఉన్న బస్సును అకస్మాత్తుగా బ్రేక్ వేసి ఆపినప్పుడు అందులోని ప్రయాణికులు గమన జడత్వం వల్ల ముందుకు తూలుతారు.
     
 దిశాజడత్వం: ఒక వస్తువు తనంతట తానుగా తన దిశను మార్చుకోలేని అశక్తతను దిశా జడత్వం అంటారు.
     
 ఉదా: రుజుమార్గంలో ప్రయాణిస్తున్న ఒక బస్సు వంపు మార్గంలో మలుపు తిరుగుతున్నప్పుడు దిశా జడత్వం వల్ల అందులోని ప్రయాణికులు ఆవలివైపునకు తూలుతారు.
 
 న్యూటన్ మొదటి నియమం నుంచి జడత్వం అనే ధర్మాన్ని పొందడం వల్ల ఈ మొదటి నియమాన్ని జడత్వ నియమం అని కూడా అంటారు.
 ii.    న్యూటన్ రెండో గమన నియమం: న్యూటన్ రెండో గమన నియమం నుంచి ఒక వస్తువుపై ప్రయోగించిన బలానికి సమీకరణం ఊ = ఝ్చను పొందవచ్చు.
 iii.    న్యూటన్ మూడో గమన నియమం: ప్రతి చర్యకు సమాన వ్యతిరేక ప్రతిచర్య ఉంటుంది.
     
 చర్య = - ప్రతిచర్య
     a =  R
     (or) A + R = 0
 
 
 చర్య, ప్రతిచర్యలు ఒకదానికొకటి సమానంగా ఉండి వ్యతిరేక దిశలో పనిచేస్తాయి. ఇవి ఎల్లప్పుడూ జంటగా ఉంటాయి.
 
 ఒక బంతిని గోడకు విసిరినప్పుడు ఆ గోడపై కలిగే బలాన్ని చర్య అంటారు. అదే సమయంలో
 
 గోడ కూడా అంతే బలాన్ని బంతిపై వ్యతిరేక దిశలో ప్రయోగిస్తుంది. దాన్ని ప్రతిచర్య అంటారు.
 
 నడవడం, నీటిలో ఈదడం, పడవ ప్రయాణం, పక్షి ఎగరడం మొదలైన వాటిలో న్యూటన్ మూడో గమన నియమం ఇమిడి ఉంటుంది.
 
 జెట్ విమానాలు, రాకెట్స్, క్షిపణులు, తుపాకులు మొదలైనవి కూడా న్యూటన్ మూడో గమన నియమం ఆధారంగా పనిచేస్తాయి.
 
 రాకెట్ పనిచేయడంలో రేఖీయ ద్రవ్యవేగ నిత్యత్వ నియమం ఇమిడి ఉంటుంది.
 
 న్యూటన్ మూడు గమన నియమాల్లో మొదటి నియమానికి, మూడో నియమానికి రెండో నియమం ఒక జనకంలా పనిచేస్తుంది. కాబట్టి, ఈ రెండో నియమం అధిక ప్రాధాన్యతను కలిగింది.