Featured
[ശാസ്ത്ര ജാലകം] ആനയാണോ ഉറുംമ്പാണോ ആദ്യം താഴെ എത്തുക?
ഒരു ആനയും ഒരു ഉറുമ്പും ഒരേ ഉയരത്തില്‍ നിന്നും താഴേയ്ക്ക് പതിച്ചാല്‍ ആരാണ് ആദ്യം താഴെ എത്തുക?
364 total views, 2 views today
എക്കാലവും മനുഷ്യര്‍ക്ക് തോന്നിയിട്ടുള്ളതും ഇനിയും തോന്നാവുന്നതുമായ ഒരു തെറ്റിധാരണയെക്കുറിച്ചാണ് ഇത്തവണ എഴുതുന്നത്‌. ഒരേ ഉയരത്തില്‍ നിന്നും ഒരു ആനയും ഉറുമ്പും ഒരുമിച്ചു താഴേക്ക് വീണാല്‍ ആരാണ് ആദ്യം താഴെ എത്തുക? കേള്‍ക്കുമ്പോള്‍ സംഗതി നിസാരം. ആന എന്നാവും ആദ്യം മനസില്‍ വരുന്ന ഉത്തരവും. പക്ഷെ, ഉത്തരം അതല്ല. ആരും ആദ്യം എത്തില്ല. കാരണം, ആനയും ഉറുമ്പും ഒരുമിച്ചാവും താഴെ എത്തുക. എന്താണ് ഇതിനു പിന്നിലെ ശാസ്ത്ര തത്വം എന്നാണ് ഈ ലേഖനം ഇനി വിശദീകരിക്കുവാന്‍ ശ്രമിക്കുന്നത്.
ഗുരുത്വാകര്‍ഷണ ബലം
പിണ്ഡം ഉള്ള എല്ലാ വസ്തുക്കളും തമ്മില്‍ ഉണ്ടാകുന്ന ബലമാണ് ഗുരുത്വാകര്‍ഷണ ബലം അഥവാ ഗ്രാവിറ്റേഷണല്‍ ഫോഴ്‌സ്. പ്രപഞ്ചത്തിലെ നാല് അടിസ്ഥാന ബലങ്ങളില്‍ ഒന്നാണിത്. പ്രപഞ്ചത്തിലെ എല്ലാ വസ്തുക്കളെയും അവ ആയിരിക്കുന്ന സ്ഥിതിയില്‍ നിലനിര്‍ത്തുന്നത് ഗുരുത്വാകര്‍ഷണ ബലമാണ്. ഏതെങ്കിലും ഒരു വസ്തുവിന്റെ പിണ്ഡം അല്പമെങ്കിലും വ്യതിചലിക്കാന്‍ ഇടവന്നാല്‍ ചിലപ്പോള്‍ അത് ഒരു വലിയ കൂട്ടിയിടിയിലേയ്ക്ക് തന്നെ നയിച്ചേക്കാം. ഭൂമിയുടെ ഗുരുത്വാകര്‍ഷണം മൂലമാണ് നമ്മുക്ക് നടക്കുവാന്‍ ഓടുവാനും ഒക്കെ കഴിയുന്നത്. അതല്ലയിരുന്നെങ്കില്‍, ബഹിരാകാശത്തിലെ പോലെ നമ്മള്‍ ഭൂമിയിലൂടെ പറഞ്ഞു നടക്കുന്ന അവസ്ഥ ഉണ്ടായേനെ. ഒരു വസ്തുവിന്റെ പിണ്ഡം എല്ലായിടത്തും ഒരേപോലെ ആണെങ്കിലും ഭാരം ഗുരുത്വാകര്‍ഷണത്തെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കും. ചന്ദ്രനില്‍ എത്തുന്ന ഒരാളുടെ ഭാരം ഭൂമിയിലേതിന്റെ ആറില്‍ ഒന്ന് മാത്രമേ കാണൂ.
നിര്‍ബാധ പതനം/ സ്വയം പതനം (Free Fall)
ഗുരുത്വാകര്‍ഷണ ബലത്തിന്റെ മാത്രം സ്വാധീനത്തില്‍ ഒരു വസ്തു താഴേയ്ക്ക് പതിക്കുന്ന അവസ്ഥയെ ആണ് നിര്‍ബാധ പതനം അല്ലെങ്കില്‍ സ്വയം പതനം എന്ന് വിളിക്കുന്നത്. ഒരു വസ്തു നിര്‍ബാധ പതനത്തില്‍ ആണെങ്കില്‍ അതിനൊപ്പം കടന്നു വരുന്ന രണ്ട് നിഗമനങ്ങള്‍ ഉണ്ട്. ഒന്നാമത്, വായു പ്രതിരോധം ഉണ്ടാകുവാന്‍ പാടില്ല. രണ്ടാമത്, ഒരു വസ്തു നിര്‍ബാധ പതനത്തില്‍ ആയിരിക്കുമ്പോള്‍ അതിന്റെ ആവേഗം അല്ലെങ്കില്‍ ത്വരണം ഒരു നിശ്ചിത സംഖ്യ ആയിരിക്കും.
ഭൂഗുരുത്വ തരണം (Acceleration Due To Gravity)
ഭൂമിയുടെ ഉപരിതലത്തില്‍ ഒരു വസ്തു നിര്‍ബാധ പതനത്തില്‍ ആയിരിക്കുമ്പോള്‍ അതിന്റെ ആവേഗം എന്നത് ഇപ്പോഴും 9.8 മീറ്റര്‍ പേര്‍ സെക്കണ്ട് സ്‌ക്വയര്‍ (9.8 m/s^2) ആയിരിക്കും. ഇതിനെയാണ് ഭൂഗുരുത്വ ത്വരണം അഥവാAcceleration Due To Gravity എന്ന് വിളിക്കുന്നത്. ഭൂമിയുടെ മധ്യത്തില്‍ നിന്നുള്ള ദൂരം ആണ് ഇത് കണ്ടു പിടിക്കാന്‍ ഉപയോഗിച്ചിരിക്കുന്നത്. എന്നാല്‍, ഭൂമിയുടെ പ്രത്യേക ആകൃതി മൂലം പല സ്ഥലങ്ങളിലും മധ്യഭാഗത്ത് നിന്നുള്ള ദൂരം വ്യത്യാസപ്പെട്ടിരിക്കും. ഇതുകൂടി കണക്കില്‍ എടുത്ത് ആണ് ഒരു ആവറേജ് വാല്യൂ കണ്ടെത്തിയിരിക്കുന്നത്.
ന്യൂട്ടന്റെ ഭൂഗുരുത്വ സിദ്ധാന്തം
രണ്ട് വസ്തുക്കള്‍ തമ്മില്‍ ഉള്ള ഗുരുത്വാകര്‍ഷണ ബലം കണ്ടുപിടിക്കുവാന്‍ ഒരു സൂത്രവാക്യം ആദ്യം അവതരിപ്പിക്കുന്നത് ലോകപ്രശസ്ത ശാസ്ത്രഞ്ജന്‍ ഐസക്ക് ന്യൂട്ടന്‍ ആണ്. ന്യൂട്ടന്റെ സിദ്ധാന്തം അനുസരിച്ച് രണ്ടു വസ്തുക്കള്‍ തമ്മില്‍ ഉള്ള ഗുരുത്വാകര്‍ഷണ ബലം അവയുടെ പിണ്ഡങ്ങളോട് നേര്‍ അനുപാതത്തിലും തമ്മിലുള്ള ദൂരവ്യത്യാസതോട് വിപരീത അനുപാതത്തിലും ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. ഈ സൂത്രവാക്യത്തില്‍ നിന്ന് ഭൂഗുരുത്വ ത്വരണം കണ്ടെത്തുവാനുള്ള ഒരു സൂത്രവാക്യത്തില്‍ എത്തിച്ചേരാന്‍ കഴിയും. ഇവിടെ ഭൂഗുരുത്വ ത്വരണത്തിന് താഴേയ്ക്ക് പതിക്കുന്ന വസ്തുവിന്റെ പിണ്ഡവുമായി ബന്ധമൊന്നും ഇല്ല എന്ന് കാണുവാന്‍ കഴിയും.
ആനയുടെയും ഉറുമ്പിന്റ്‌റെയും പ്രശ്‌നം
ഇനിയാണ് നമ്മുടെ ചോദ്യത്തിലേയ്ക്ക് മടങ്ങിപ്പോകേണ്ടത്. സാധാരണ ജീവിതത്തില്‍ നിന്നും ഒരു ഉദാഹരണം എടുത്തു നോക്കിയാല്‍ ഒരു കടലാസ് കഷ്ണവും ഒരു ബുക്കും ഒരേപോലെ താഴേയ്ക്ക് ഇടുന്നു എന്ന് കരുതുക. ആദ്യം എത്തുന്നത് ബുക്ക് ആണെന്ന് പലപ്പോഴും കാണാം. എന്നാല്‍ അവിടെ വായു പ്രതിരോധം ഉള്ളതുകൊണ്ട് കടലാസ് കഷ്ണം പതിയെ മാത്രമേ എത്തുകയുള്ളൂ എന്നതാണ് കാരണം. വായു പ്രതിരോധം ഇല്ലാത്ത സ്ഥലത്ത് കടലാസ് കഷ്ണവും ബുക്കും ഒരുമിച്ചു തന്നെ നിലത്തു എത്തുന്നതായി നമ്മുക്ക് കാണാം. ഇതുപോലെ തന്നെയാണ് ആനയും ഉറുമ്പും.
ഇപ്പോഴും ഒരു ചെറിയ സംശയം ബാക്കി നില്‍ക്കുന്നുണ്ടാവം. കൂടുതല്‍ ഭാരമുള്ള വസ്തുവിന്റെ മേല്‍ ഭൂമി കൊടുക്കുന്ന ഗുരുത്വാകര്‍ഷണ ബലവും വലുതായിരിക്കില്ലേ എന്ന്. എന്നാല്‍, ചലന നിയമങ്ങളില്‍ നിന്ന്, ഒരു വസ്തുവിന്റെ ത്വരണം അതില്‍ പ്രവര്‍ത്തിക്കുന്ന ബലത്തിന് നേര്‍ അനുപാതത്തിലും വസ്തുവിന്റെ പിണ്ഡത്തിന് വിപരീത അനുപാതത്തിലും ആയിരിക്കും, എന്ന് നമ്മുക്ക് കാണാന്‍ കഴിയും. അപ്പോള്‍, ഒരു ഭാരമേറിയ വസ്തുവില്‍ ഭൂമി ചെലുത്തുന്ന ബലം കൂടുതല്‍ ശക്തമാകുമ്പോള്‍ തന്നെ അതിന്റെ ത്വരണത്തില്‍ ഉണ്ടാകും എന്ന് നാം കരുതുന്ന വ്യത്യാസം, ഉയര്‍ന്ന പിണ്ഡം മൂലം അസാധുവായിത്തീരും. ഇതുകൊണ്ടാണ്, ആന ഉറുമ്പിനേക്കാള്‍ ആയിരം മടങ്ങ് വലുതാണെങ്കിലും നിര്‍ബാധപതനത്തില്‍ അവ ഒരേ സമയത്ത് തന്നെ താഴെ എത്തിച്ചേരുന്നത്.
365 total views, 3 views today
