अवकाशातील ग्रह व तारे यांची गती, पृथ्वीच्या पृष्ठभागावरील वस्तुची गती तसेच अणू, रेणू, इलेक्ट्रॉन या सारख्या सूक्ष्म कणांची गती यासारख्या विभिन्न गतीच्या स्पष्टीकरणासाठी गतिविषयक नियम सर्वप्रथम आयझॅक न्युटन (१६४२ – १७२७ AD ) याने आपल्या “Mathematical Principles of Natural Philosophy” (The Principle) या विख्यात ग्रंथात प्रसिध्द केले. न्यूटनचे गतिविषयक नियम (Newton’s Law of Motion) नियमांची गणना भौतिक शास्त्रातील मुलभूत नियमांमध्ये केली जाते.
न्यूटनचा गतिविषयक पहिला नियम
०१. एखाद्या वस्तुवर कोणतेही असंतुलीत बल क्रिया करीत नसेल तर ती वस्तु अचल अवस्थेत असल्यास अचल अवस्थेत राहील अथवा सरळ रेषेत एक समान गतीत असल्यास एका समान गतीतच राहील.
०२. स्वतःहून आपली अवस्था न बदलण्याची जी नैसर्गिक प्रवृत्ती प्रत्येक वस्तूत असते, त्या प्रवृत्तीला जडत्व असे म्हणतात. जडत्वाच्या व्याख्येवरून न्यूटनच्या पहिल्या नियमास जडत्वाचा नियम असेही म्हटले जाते.
०३. गुळगुळीत कॅरम बोर्डवरील कॅरम बोर्डची सोंगटी टिचकी मारल्यानंतर बोर्डवर सरकत राहते. तसेच काचेच्या पृष्ठभागावर फिरणारी घर्षणहीन चकती.
त्याप्रमाणे बस वेगात असताना अचानक ब्रेक दिल्यानंतर प्रवासी पुढे ढकलले जातात. खेळाचे मैदान सपाट करण्यासाठी वापरला जाणारा रोलर प्रथम जोर लावून ओढावा लागतो. ही न्युटनच्या पहिल्या नियमाची उदाहरणे आहेत.
पहिल्या नियमात जडत्वाबद्दल माहिती सांगितली आहेत.
उदा :-वस्तुमान जेवढे जास्त जडत्वही जास्त असते. साहजिकच फुटबॉल आकाराच्या दगडाला लात मारली असता दगड फूटबाल इतका दूर जात नाही. कारण फुटबाल पेक्षा दगडचे वस्तुमान जास्त असते.
जडत्व
आपली विराम अवस्था अथवा एकसमान वेगाने गतिमान अवस्था न बदलण्याची पदाथची प्रवृत्ती म्हणजे जडत्व होय.
जडत्वाचे प्रकार:
विराम अवस्थेचे जडत्व
बस सुरु होण्या पूर्वी बस व प्रवासी दोघे ही विराम अवस्थेत असतात. अचानक बस सुरु केल्यावर, प्रवाश्यांचा शरीराचा वरील भाग विराम अवस्थे मधील जडत्वमुळे मागे राहतो व बस पुढे जाते.
गतीचे जडत्व
गतिमान बस ने ब्रेक अचानक दाबल्यास प्रवाश्यांचे शरीराचा वरील भाग गतीच्या जडत्वने पुढे जातो.
दिशेचे जडत्व
चाकुस धार लावताना दिशेच्या जडत्वाने ठिणग्या या चाकाच्या स्पर्श रेषेतून जाताना दिसतात. जडत्वाचे मापन इतर राशी प्रमाणे न करता त्याचे मापन गुणात्मक पद्धततीने केले जाते ज्या वस्तूचे वस्तुमान जास्त त्या वस्तूचे जडत्व जास्त असते .
न्यूटनचा दुसरा गतिविषयक नियम
०१. संवेग परिवर्तनाचा दर प्रयुक्त बलाशी समानुपाती असतो आणि संवेगाचे परिवर्तन बलाच्या दिशेने होते. संवेग (Momentum) म्हणजे वस्तुमान व वेग यांचा गुणाकार होय.
०२. वेगाने जाणारा क्रिकेटच्या चेंडूपेक्षा टेनीसचा चेंडु सहज अडविता येतो. एखाद्या लाकडी ठोकळ्यावर बंदूकीची गोळी झाडल्यास ती ठोकळ्यात घुसते.
-थोडक्यात वस्तुचे वस्तुमान व वेग या दोन्हीशी संबधित असलेल्या कोणत्यातरी भौतिक राशीवर आघाताची तीव्रता अवलंबून असते.ही संवेगाची उदाहरणे आहेत.
०३. कोणत्याही बाह्य बलाची क्रिया होत नसतांना, जेव्हा दोन किंवा अधिक वस्तु मध्ये टक्कर होत असते, तेव्हा त्या वस्तुंचा आघातापुर्वी एकूण संवेग हा त्यांच्या आघातानंतरच्या एकूण संवेगाइतका असतो.
-यालाच संवेग अक्षयतेचा नियम (Law of conservation of momentum) म्हणतात. बंदुकीतुन गोळी उडविल्यानंतर गोळी प्रचंड वेगाने पुढे जाते याच वेळेला बंदुक कमी वेगाने मागे सरकते.
संवेग
- वस्तूमध्ये सामावलेली एकूण गती म्हणजे संवेग असते.
- संवेग ही सदिश राशी आहे.
- सूत्र : संवेग=वस्तुमान ×वेग
- P =m×v
- संवेग व वेग दोघांची दिशा एकच असते.
- SI पद्धतीत संवेगाचे एकक =kg, m/s
- CGS पद्धतीत संवेगाचे एकक =g, cm/s
- न्यूटनच्या दुसऱ्या नियमावरून गतीचा होणारा परिणाम समजतो .
न्यूटनच्या दुसऱ्या गतीविषयीच्या नियमाचे सूत्र
\[ = \frac{{mv – mu}}{t}\]
\[ = \frac{{m(v – u)}}{t}\] पण \[\frac{{v – u}}{t} = a\]
1. संवेग परिवर्तनाचा दर =ma
2. परंतु F =ma
3. संवेग परिवर्तनाचा दर प्रयुक्त बलाशी समानुपाती असतो .
4. संवेग परिवर्तनाचा दर α बल.
संवेग परिवर्तन व काळ यांचा आलेख सरळ रेषा असतो.
संवेग अक्षय्यतेचा सिद्धांत
दोन वस्तूची परस्पर क्रिया होत असताना त्यांचावर काही बाह्यबल कार्यरत नसेल तर त्यांचा एकूण संवेग स्थिर राहतो.
एकूण अंतिम संवेग =एकूण सुरुवातीचा संवेग
न्यूटनचा गतिविषयक तिसरा नियम
०१. क्रिया बल व प्रतिक्रिया बल यांची परिमाणे समान असतात, कारण त्यांच्या दिशा परस्परविरूध्द असतात किंवा कोणत्याही एका वस्तुवर बलाची क्रिया होत असताना बल निर्माण करणा-या (दुस-या) वस्तुवर विरूध्द दिशेने तेवढ्याच परिमाणाचे बल प्रतिक्रिया करीत असते. (Every action has equal & opposite reaction)
०२. जेव्हा चेंडूवर बॅटचा तडाखा बसतो त्यावेळी चेंडूवर क्रिया केलेल्या बलामुळे तो अत्यंत वेगाने फेकला जातो. त्याचवेळी बॅटवर तेवढ्याच परिमाणाचे बल विरूध्द दिशेने क्रिया करीत असल्याने बॅटची पुढे जाण्याची गती कमी होत असते.
-बंदुकीतून गोळी सुटल्यानंतर बंदुक जोराने मागे ढकलली जाते. गोलंदाज बॉउंस बॉल टाकताना खेळपट्टीवर जोराने आपटून बॉल टाकतो त्यामुळे बॉलला इच्छित उसळी भेटते. ही तिसऱ्या नियमाची दैनंदिन उदाहरणे आहेत.
०३. अग्निबाणातील इंधनाचे जेव्हा ज्वलन होते, त्यावेळी रासायनिक क्रियेमुळे फार मोठे बल निर्माण होते. अग्निबाणातील द्रवरूप ऑक्सिजन अथवा ऑक्सिजन निर्माण करणा-या रसायनांचा साठा करावा लागतो.
-हे जळणारे वायू बारीक नळकांड्यांतून बाहेर फेकले जातात. परिणामी अग्निबाण उर्ध्व दिशेने ढकलला जातो. हे व्यावहारिक जीवनातील एक उदाहरण आहे.
०४. जेट इंजिनास सतत हवेचा पुरवठा आवश्यक असतो नाही तर पृथ्वीच्या वातावरणाबाहेर जाण्यासाठी उपयोगी पडत नाही. त्याचप्रमाणे अति उंचीवरील विरळ हवेतही जेट विमान जाऊ शकत नाही.
०५. गॅलिलिओ या इटालियन शास्त्रज्ञाने प्रयोगाद्वारे सिध्द केले की, एखादी वस्तू एक समान वेगाने जात असेल तर त्या वस्तुवर क्रिया करणारे परिणामी बल शून्य असते. म्हणजेच एक समान वेग चालू असातो तेव्हा बलाची आवश्यकता नसते.
गतिविषयक समीकरणे
\[v = u + at\]
\[s = ut + \frac{1}{2}a{t^2}\]
\[{v^2} = {u^2} + 2as\]
a=त्वरण
v=पदार्थाचा अंतिमवेग
u= पदार्थाचा आरंभीचा वेग
t =वेगातील बदलास लागलेला काळ
S =आक्रमिलेले आंतर
