Class VIII Chapter 10. ബലം(Force)

ന്യൂട്ടന്റെ ഒന്നാം ചലനനിയമം ഓര്‍മ്മിക്കാന്‍

ചരിവുതലത്തിലൂടെ ഗോലി ഉരുളുമ്പോള്‍ ഗോലിയില്‍ പ്രയോഗിക്കപ്പെടുന്ന അസന്തുലിത ബാഹ്യബലം ചരിവുതലത്തിന്‌ സമാന്തരമായ ഗുരുത്വാകര്‍ഷണബലത്തിന്റെ ഘടകം തന്നെയാണ്‌. ചരിവുതലത്തില്‍നിന്ന്‌ ഗോലി തിരശ്‌ചീനതലത്തിലെത്തുമ്പോള്‍ വസ്‌തുവിനും പ്രതലത്തിനും ഇടയിലുള്ള ഘര്‍ഷണബലമാണ്‌, അല്‌പം സഞ്ചരിച്ചശേഷം  ഗോലിയെ നിശ്‌ചലാവസ്‌ഥയില്‍ എത്തിക്കുന്നത്‌. പ്രതലം ഘര്‍ഷണരഹിതമാണെങ്കില്‍ ഗോലി ചലിച്ചുകൊ ണ്ടേയിരിക്കും. ഇതിനുകാരണം, ഘര്‍ഷണബലം പൂജ്യമായതിനാല്‍ അസന്തുലിത ബാഹ്യബലവും പൂജ്യമാകുന്നതാണ്‌. 
ന്യൂട്ടന്റെ ഒന്നാം ചലനനിയമം:
അസന്തുലിതമായ ഒരു ബാഹ്യബലത്തിനു വിധേയമാകുന്നതുവരെ ഏതൊരു വസ്‌തുവും അതിന്റെ നിശ്‌ചലാവസ്‌ഥയിലോ നേര്‍രേഖാപാതയില്‍ക്കൂടിയുള്ള സമചലനത്തിലോ തുടരുന്നതാണ്‌.
രണ്ടാം ചലന നിയമം: ഒരു വസ്‌തുവിനുണ്ടാകുന്ന ആക്കവ്യത്യാസത്തിന്റെ നിരക്ക്‌ അതിനനുഭവപ്പെടുന്ന അസന്തുലിത ബാഹ്യബലത്തിന്‌ നേര്‍അനുപാതത്തിലും ആക്കവ്യത്യാസം അസന്തുലിത ബാഹ്യബലത്തിന്റെ ദിശയിലും ആയിരിക്കും.
മൂന്നാം ചലനനിയമം: ഏതൊരു പ്രവര്‍ത്തനത്തിനും, സമവും വിപരീതവുമായ ഒരു പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനം ഉണ്ടായിരിക്കും. 

ഒരു വസ്‌തുവിന്‌ അതിന്റെ നിശ്ചലാവസ്ഥയിലോ നേര്‍രേഖാപാതയിലൂടെയുള്ള സമചലനത്തിലോ തുടരാനുള്ള പ്രവണതയെയാണ്‌ ജഡത്വം (inertia) എന്നുപറയുന്നത്‌. 

പ്രവര്‍ത്തനവും പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനവും പ്രയോഗത്തില്‍ വരുന്ന ചില സന്ദര്‍ഭങ്ങള്‍ക്ക്‌ ഉദാഹരണങ്ങള്‍

• വെടിയുണ്ട മുമ്പോട്ടുപായുമ്പോള്‍ തോക്ക്‌ പുറകോട്ടു ചലിക്കുന്നു. തോക്ക്‌ വെടിയുണ്ടയില്‍ പ്രയോഗിക്കുന്ന ബലമാണ്‌ പ്രവര്‍ത്തനം. വെടിയുണ്ട തോക്കില്‍ എതിര്‍ദിശയില്‍ പ്രയോഗിക്കുന്ന ബലമാണ്‌ പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനം. ഇതിന്‍െറ ഫലമായിട്ടാണ്‌ തോക്ക്‌ പിന്നോട്ട്‌ നീങ്ങുന്നത്‌.
• തോണിയില്‍ നിന്നു കരയിലേക്കു ചാടുമ്പോള്‍ തോണി പുറകോട്ടു പോകുന്നു. വ്യക്‌തി കാലിലൂടെ തോണിയില്‍ പുറകോട്ട്‌ പ്രയോഗിക്കുന്ന ബലമാണ്‌ പ്രവര്‍ത്തനം. അപ്പോള്‍ തോണി വ്യക്‌തിയില്‍ തിരിച്ച്‌ പ്രയോഗിക്കുന്ന ബലമാണ്‌ പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനം. ഇതിന്റെ ഫലമായാണ്‌ അയാള്‍ കരയിലെത്തുന്നത്‌. 
• വായു നിറച്ച ബലൂണില്‍ നിന്നു വായു പുറത്തുപോകുമ്പോള്‍ ബലൂണ്‍ വായൂപ്രവാഹത്തിനെതിരെ ചലിക്കുന്നു. ബലൂണിനകത്തെ വായുവില്‍ ബലൂണ്‍ പ്രയോഗിക്കുന്ന ബലമാണ്‌ പ്രവര്‍ത്തനം. ഇതിന്‍െറ ഫലമായി വായു പുറത്തേക്ക്‌ പോകുന്നു. വായു പുറത്തേക്ക്‌ പോകുമ്പോള്‍ അത്‌ ബലൂണില്‍ പ്രയോഗിക്കുന്ന ബലമാണ്‌ പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനം.
• ഇന്‌ധനം കത്തിയുണ്ടാകുന്ന വാതകപ്രവാഹത്തിന്‍െറ എതിര്‍ദിശയില്‍ റോക്കറ്റ്‌ ചലിക്കുന്നു. റോക്കറ്റില്‍ നിന്നും വാതകം ശക്‌തിയായി പുറത്തേക്കു പോകുമ്പോഴുള്ള ബലമാണ്‌ പ്രവര്‍ത്തനം. ഈ വാതകം റോക്കറ്റില്‍ പ്രയോഗിക്കുന്ന ബലമാണ്‌ പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനം.
• മേശയില്‍ പുസ്‌തകം വയ്‌ക്കുമ്പോള്‍. പുസ്‌തകം മേശയില്‍ പ്രയോഗിക്കുന്ന ബലം പ്രവര്‍ത്തനമാണ്‌. മേശ പുസ്‌തകത്തിന്മേല്‍ പ്രയോഗിക്കുന്ന ബലം പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനവും ആണ്‌.
• നീന്തുമ്പോള്‍ മുമ്പോട്ടു പോകുന്നത്‌. ഒരാള്‍ നീന്തുമ്പോള്‍ അയാള്‍ കാല്‍കൊണ്ടും കൈകൊണ്ടും വെള്ളത്തെ പുറകോട്ടു തള്ളുന്നു. ഇത്‌ പ്രവര്‍ത്തനമാണ്‌. ഇതിനെതിരായി വെള്ളം അയാളെ മുമ്പോട്ടും തള്ളും. ഇതാണ്‌ പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനം.
• നമ്മള്‍ക്ക്‌ നടക്കാനും ഓടാനും സാധ്യമാകുന്നത്‌. നമ്മള്‍ നടക്കുകയോ ഓടുകയോ ചെയ്യുമ്പോള്‍ നാം തറയില്‍ ഒരു ബലം പ്രയോഗിക്കുന്നു. ഇതു പ്രവര്‍ത്തനം. തറ അതിനു തുല്യമായ ഒരു ബലം എതിര്‍ദിശയില്‍ നമ്മളില്‍ പ്രയോഗിക്കുന്നു. ഇത്‌ പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനമാണ്‌. ഈ പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനം കാരണമാണ്‌ നമ്മുടെ നടത്തമോ ഓട്ടമോ സാധ്യമാകുന്നത്‌. 

To keep in mind Newton’s first law of motion

When the ball moves down the inclined plane, the force acting on it  is a component of the gravitational force. This unbalanced force acts parallel to the surface of the inclined plane. When the ball reaches the horizontal plane, the force that opposes the motion of the ball is the force of friction between the ball and the plane surface. If the plane surface is frictionless, the ball continues its motion indefinitely. This is because there is no unbalanced external   force acting on the ball to stop it.

Newton’s First law of motion: Every body continues in its state of rest or of uniform motion along a straight line until it is acted upon by an external unbalanced force.

Second law of Motion: The rate of change of momentum of a body is directly proportional to the unbalanced external force acting on the body and it takes place in the direction of the force.

Third law of motion: Every action has an equal and opposite reaction.

Examples where action and reaction are applied.

• When a shot is fired from a gun, the gun recoils.

The shot moves forward due to the force exerted by the gun (action) on it. At the same time the shot exerts an equal amount of force in the opposite direction (reaction). As a result the gun moves back which is known as the recoil of the gun. The recoil velocity of the gun is very small because its mass is very large when compared with the mass of the shot.

• When a person jumps from a boat, the boat moves back.

When a person jumps, he exerts a force on the boat (action). At the same time the boat exerts an equal force on him in the opposite direction (reaction). It is due to this reaction that the person reaches the shore. The boat moves back due to the force exerted by the person on it.

• When air is released from an inflated balloon, the balloon moves in a direction opposite to the air current.

The balloon exerts a force on the air inside it. As a result the air is pushed out from the balloon. At the same time the air exerts an equal force on the balloon in the opposite direction. As a result the balloon flies off in a direction opposite to that of air current.

• Propulsion of rockets.

When a rocket is fired, gases at very high pressure are produced in the combustion chamber due to the burning of the fuel. The gases are forced out through the nozzle. This is the action. The jet of gas, in turn, exerts an equal force on the rocket in the opposite direction. Due to this reaction the rocket is propelled.

• The movement of a swimmer who swims in a river.

During swimming the person who swims pushes back the water with his hands and legs (action). At the same time the person is being pushed forward by the water (reaction).

• The book on a table.

When a book is placed on a table, the weight of the book acts on the table downwards. This forms the action. The force exerted by the table on the book upwards is the reaction. Since both these forces are equal and opposite in direction the book rests on the table.