নিউটনের তিনটি সূত্র: বিস্তারিত ব্যাখ্যা ও উদাহরণ

নিউটনের গতির সূত্র হলো তিনটি মূলনীতি যা বস্তুর গতির সাথে বলের সম্পর্ক বর্ণনা করে। এগুলো নিউটনীয় বলবিদ্যার ভিত্তি, এবং এগুলো বিজ্ঞান এবং প্রকৌশলের বহু ক্ষেত্রে ব্যাপকভাবে প্রয়োগ করা হয়। এই সূত্রগুলো প্রথম ১৭শ শতাব্দীতে স্যার আইজ্যাক নিউটন দ্বারা প্রস্তাবিত হয়েছিল, এবং তখন থেকে এগুলো বৈজ্ঞানিক বিপ্লবের অন্যতম গুরুত্বপূর্ণ অবদান হিসাবে বিবেচিত হয়ে আসছে।

এই নিবন্ধে, আমি নিউটনের গতির সূত্রের একটি সংক্ষিপ্ত বিবরণ প্রদান করব, তাদের প্রয়োগ, ইতিহাস এবং বিবর্তন এবং তাদের সীমাবদ্ধতা সম্পর্কে আলোচনা করব। এই সূত্রগুলো বোঝার জন্য একটি মজবুত ভিত্তি প্রদান করার পাশাপাশি, এই নিবন্ধটি পাঠকদের এগুলোকে তাদের নিজস্ব কাজে কীভাবে প্রয়োগ করতে পারে তা বুঝতে সাহায্য করবে।

নিউটনের প্রথম সূত্র: জড়তা

নিউটনের প্রথম গতিসূত্র, যাকে জড়তার সূত্রও বলা হয়, তা স্থির বা সরলরেখা বরাবর একই বেগে চলমান বস্তুর গতির সঙ্গে সম্পর্কিত। এই সূত্র অনুসারে, যেকোনো বস্তু তার স্থির বা সরলরেখা বরাবর একই বেগে চলমান অবস্থা পরিবর্তন করতে চায় না, যতক্ষণ না তাকে বাহ্যিক বল প্রয়োগ করা হচ্ছে। অর্থাৎ, একটি স্থির বস্তু স্থিরই থাকবে এবং একটি চলমান বস্তু একই দিকে এবং একই বেগে চলতে থাকবে যতক্ষণ পর্যন্ত না কোনো বাহ্যিক বল তার ওপর কাজ করে।

এই সূত্রটির একটি সাধারণ উদাহরণ হল যখন তুমি একটি গ্লাসে পানি ভরে নিয়ে তার ওপর একটি কাগজ রেখে তার ওপর একটি মুদ্রা রেখে দিচ্ছ। যদি তুমি হঠাৎ করেই কাগজটি টেনে নিয়ে ফেলো, তাহলে দেখবে যে মুদ্রাটি কিছু সময়ের জন্য গ্লাসের ওপর ভেসে থাকবে। এটি ঘটে কারণ মুদ্রাটির জড়তার কারণে এটি তার স্থির অবস্থা পরিবর্তন করতে পারে না। কিন্তু কাগজটি টেনে নিয়ে ফেলার পরে মুদ্রার ওপর মাধ্যাকর্ষণ বল কাজ করতে শুরু করে এবং এটি গ্লাসের দিকে পড়ে যায়।

নিউটনের দ্বিতীয় সূত্র: গতির সূত্র

নিউটনের প্রথম গতিসূত্র, যাকে জড়তার সূত্রও বলা হয়, তা স্থির বা সরলরেখা বরাবর একই বেগে চলমান বস্তুর গতির সঙ্গে সম্পর্কিত। এই সূত্র অনুসারে, যেকোনো বস্তু তার স্থির বা সরলরেখা বরাবর একই বেগে চলমান অবস্থা পরিবর্তন করতে চায় না, যতক্ষণ না তাকে বাহ্যিক বল প্রয়োগ করা হচ্ছে। অর্থাৎ, একটি স্থির বস্তু স্থিরই থাকবে এবং একটি চলমান বস্তু একই দিকে এবং একই বেগে চলতে থাকবে যতক্ষণ পর্যন্ত না কোনো বাহ্যিক বল তার ওপর কাজ করে।

এই সূত্রটির একটি সাধারণ উদাহরণ হল যখন তুমি একটি গ্লাসে পানি ভরে নিয়ে তার ওপর একটি কাগজ রেখে তার ওপর একটি মুদ্রা রেখে দিচ্ছ। যদি তুমি হঠাৎ করেই কাগজটি টেনে নিয়ে ফেলো, তাহলে দেখবে যে মুদ্রাটি কিছু সময়ের জন্য গ্লাসের ওপর ভেসে থাকবে। এটি ঘটে কারণ মুদ্রাটির জড়তার কারণে এটি তার স্থির অবস্থা পরিবর্তন করতে পারে না। কিন্তু কাগজটি টেনে নিয়ে ফেলার পরে মুদ্রার ওপর মাধ্যাকর্ষণ বল কাজ করতে শুরু করে এবং এটি গ্লাসের দিকে পড়ে যায়।

নিউটনের তৃতীয় সূত্র: ক্রিয়া-প্রতিক্রিয়া সূত্র

নিউটন এর গতিবিদ্যার তৃতীয় সূত্র হল ক্রিয়া-প্রতিক্রিয়া সূত্র। এটি বলে যে, প্রত্যেক ক্রিয়ার বিপরীত দিকে এবং সমান মানের একটি প্রতিক্রিয়া থাকে। অর্থাৎ, যখন একটি বস্তু অন্য একটি বস্তুর উপর বল প্রয়োগ করে, তখন সেই দ্বিতীয় বস্তুটি প্রথম বস্তুটির উপর প্রথম বলের সমান এবং বিপরীত দিকে একটি বল প্রয়োগ করে। এই সূত্রটি ব্যাখ্যা করে যে কীভাবে বল জোড়ায় কাজ করে এবং গতির পরিবর্তনের কারণ হয়।

উদাহরণস্বরূপ, যখন একটি রকেট তার ইঞ্জিন থেকে গ্যাস বের করে দেয়, তখন গ্যাস রকেটের উপর একটি বল প্রয়োগ করে। নিউটনের তৃতীয় সূত্র অনুযায়ী, রকেটটি গ্যাসের উপর সমান এবং বিপরীত দিকে একটি বল প্রয়োগ করে। এই বিপরীত বলটিই রকেটকে উপরে তোলে।

ক্রিয়া-প্রতিক্রিয়া সূত্রটি আমাদের চারপাশের বিভিন্ন ঘটনা ব্যাখ্যা করতে ব্যবহার করা যেতে পারে, যেমন কীভাবে একটি গাড়ি চলতে সক্ষম হয় বা কীভাবে একটি পাখি উড়তে সক্ষম হয়। এটি প্রযুক্তি এবং প্রকৌশলের ক্ষেত্রেও গুরুত্বপূর্ণ, যেখানে এটি ব্যবহার করা হয় বিভিন্ন যন্ত্র এবং সিস্টেম ডিজাইন করতে।

নিউটনের সূত্রের প্রয়োগ

যান্ত্রিক বিজ্ঞানের ক্ষেত্রে নিউটনের সূত্রগুলি একটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ ভিত্তি সরবরাহ করে এবং বাস্তব জীবনের বিভিন্ন ক্ষেত্রে বিস্তৃতভাবে প্রয়োগ করা হয়। নিউটনের প্রথম সূত্র, জড়তার সূত্র, বস্তুর গতিহীন বা একনায়ক গতির জন্য একটি ভিত্তি প্রদান করে। এটি ইঙ্গিত দেয় যে যদি কোনো বস্তুর উপর কোনো বল কাজ না করে, তবে এটি বিশ্রামের সময় বিশ্রামে থাকবে বা একই গতিতে এবং একই দিকে চলতে থাকবে। এই সূত্রটি দৈনন্দিন জীবনে অসংখ্য ক্ষেত্রে প্রযোজ্য, যেমন গাড়ি চালানো, সাইকেল চালানো বা এমনকি হাঁটা।

নিউটনের দ্বিতীয় সূত্র, গতির সূত্র, আমাদের বলে যে বস্তুর ত্বরণ তার উপর প্রযুক্ত বলের সমানুপাতিক এবং বস্তুর ভরের বিপরীত সমানুপাতিক। এই সূত্রটি বস্তুর গতি এবং গতিতে পরিবর্তন ব্যাখ্যা করতে ব্যবহৃত হয় যখন বলগুলি প্রয়োগ করা হয়। উদাহরণস্বরূপ, যখন আমরা একটি বলকে ঠেলি, তখন আমাদের প্রয়োগ করা বল বলটির ত্বরণের কারণ হয়। যত বেশি বল প্রয়োগ করা হয়, বল তত বেশি ত্বরান্বিত হবে।

নিউটনের তৃতীয় সূত্র, ক্রিয়ার জন্য প্রতিক্রিয়ার সূত্র, ব্যাখ্যা করে যে প্রতিটি ক্রিয়া একটি সমান এবং বিপরীত প্রতিক্রিয়া সৃষ্টি করে। এই সূত্রটি জোড়যুক্ত বলের ধারণাকে বোঝে এবং বাস্তব জীবনের পরিস্থিতিতে ব্যাপকভাবে প্রয়োগ করা হয়। উদাহরণস্বরূপ, যখন আমরা দেয়ালে ঠেলি, আমাদের কর্ম দেয়ালের দিকে একটি বল প্রয়োগ করে, যা আমাদের হাতের দিকে সমান এবং বিপরীত প্রতিক্রিয়া সৃষ্টি করে। এই প্রতিক্রিয়া বল আমাদের হাতকে প্রাচীর থেকে সরিয়ে দেয়।

নিউটনের সূত্রের ইতিহাস এবং বিবর্তন

নিউটনের তিনটি গতি সূত্র হলো বলবিদ্যা বা পদার্থবিজ্ঞানের মৌলিক সূত্র যা ১৭শ শতাব্দীতে স্যার আইজ্যাক নিউটন প্রস্তাব করেছিলেন। এই তিনটি সূত্র হলো:

1. নিষ্ক্রিয়তার সূত্র: কোনো বহিঃস্থ বল প্রয়োগ না করা হলে একটি বস্তু বিশ্রাম অবস্থায় থাকলেও বিশ্রাম অবস্থায় থাকবে এবং গতিশীল অবস্থায় থাকলেও একই গতিতে ও একই দিকে গতিশীল অবস্থায় থাকবে।
2. গতির পরিবর্তনের সূত্র: একটি বস্তুর গতির পরিবর্তনের হার বস্তুটির উপর প্রযুক্ত বলের সমানুপাতিক এবং বলের প্রয়োগের দিকের বিপরীত দিকে ক্রিয়া করে।
3. ক্রিয়া ও প্রতিক্রিয়ার সূত্র: প্রতিটি ক্রিয়ার একটি সমান ও বিপরীত প্রতিক্রিয়া থাকে।

নিউটনের সূত্রের সীমাবদ্ধতা

নিউটনের সূত্রগুলি শাস্ত্রীয় বলবিদ্যার ভিত্তি, তবে এগুলির কিছু সীমাবদ্ধতা রয়েছে। প্রথম সূত্রটি বস্তুর জড়তা ব্যাখ্যা করে, তবে অঘর্ষণীয় ঘর্ষণের মতো শক্তির প্রభাব বিবেচনা করে না। দ্বিতীয় সূত্রটি বল এবং ত্বরণের মধ্যে সম্পর্ক বর্ণনা করে, তবে আপেক্ষিকতা তত্ত্ব অনুযায়ী উচ্চ বেগে এটি সঠিক নয়। তৃতীয় সূত্রটি ক্রিয়া এবং প্রতিক্রিয়ার মধ্যে সমতা ব্যাখ্যা করে, তবে বৈদ্যুতিক এবং চৌম্বকীয় বলের মতো দূরবর্তী ক্রিয়াগুলি বিবেচনা করে না। উপরন্তু, নিউটনের সূত্রগুলি কেবল ম্যাক্রোস্কোপিক বস্তুর জন্য প্রযোজ্য এবং পরমাণু এবং উপপরমাণু কণার মতো কোয়ান্টাম সিস্টেমগুলিকে ব্যাখ্যা করে না।