নিউটনের সূত্রসমূহ

আইজ্যাক নিউটন (১৬৪৩–১৭২৭),পদার্থবিজ্ঞানী যিনি গতি সূত্রগুলো আবিষ্কার করেছেন

নিউটনের প্রথম সূত্রঃ

প্রথম সূত্রানুযায়ী, বাইরে থেকে কোনো বল প্রযুক্ত না হলে স্থির বস্তু চিরকাল স্থির থাকবে এবং গতিশীল বস্তু চিরকাল সমবেগে সরলরেখায় বা সরল পথে চলতে থাকে। গাণিতিকভাবে বলা যায় যে কোনও বস্তুর উপর প্রযুক্ত নিট বল যদি শূন্য হয় তবে বস্তুর গতিবেগ ধ্রুব থাকে।

$${\displaystyle \mathbf {F} _{\text{Net}}=0\;\Leftrightarrow \;{\frac {\mathrm {d} \mathbf {v} }{\mathrm {d} t}}=0}$$

নিউটনের প্রথম সূত্রকে প্রায়শই জড়তার সূত্র হিসাবে উল্লেখ করা হয়।

নিউটনের প্রথম (এবং দ্বিতীয়) সূত্র কেবল জড় প্রসঙ্গ কাঠামোর ক্ষেত্রে প্রযোজ্য।

নিউটনের দ্বিতীয় সূত্রঃ

দ্বিতীয় সূত্রানুযায়ী, সময়ের সাথে কোন বস্তুর ভরবেগের পরিবর্তনের হার প্রযুক্ত বলের সমানুপাতিক এবং বল যে দিকে ক্রিয়া করে বস্তুর ভরবেগের পরিবর্তন সেদিকেই ঘটে।

$${\displaystyle \mathbf {F} ={\frac {\mathrm {d} \mathbf {p} }{\mathrm {d} t}}}$$

ধ্রুব ভর

ধ্রুবক ভরের বস্তু এবং ব্যবস্থাসমূহের জন্য দ্বিতীয় সূত্রকে বস্তুর ত্বরণের সাহায্যে পুনরায় বিবৃত করা যেতে পারে।

${\displaystyle \mathbf {F} ={\frac {\mathrm {d} (m\mathbf {v} )}{\mathrm {d} t}}=m\,{\frac {\,\mathrm {d} \mathbf {v} \,}{\mathrm {d} t}}=m\mathbf {a} ,}$

যেখানে F হলো প্রযুক্ত নিট বল, m হলো বস্তুর ভর, এবং a হলো বস্তুর ত্বরণ। সুতরাং, কোনো বস্তুতে প্রয়োগকৃত নিট বল সমানুপাতিক ত্বরণ সৃষ্টি করে।

নিউটনের তৃতীয় সূত্রঃ

তৃতীয় সূত্রানুযায়ী, বল সবসময় জোড়ায় জোড়ায় উৎপন্ন হয়। অর্থাৎ একটি বস্তু অপর বস্তুর উপর বল প্রয়োগ করলে দ্বিতীয় বস্তুটি প্রথম বস্তুর উপর সমান ও বিপরীত দিকে বল প্রয়োগ করে। যদি A বস্তু দ্বিতীয় কোন বস্তু B এর উপর F_A বল প্রয়োগ করে, তাহলে B বস্তুটিও একইসাথে A বস্তুর উপর -F_B বল প্রয়োগ করবে, এবং দুইটি বলের মান সমান ও বিপরীতমুখী: F_A = −F_B

ইতিহাস

গ্রীক দার্শনিক এরিষ্টটল মনে করতেন যে, মহাবিশ্বে সকল বস্তুর প্রাকৃতিক অবস্থান রয়েছে: ভারী বস্তুসমূহ (যেমন- পাথর) পৃথিবীতে স্থির থাকতে চায়, হালকা বস্তুসমূহ (যেমন- ধোঁয়া) আকাশে উঠে স্থির হতে চায় এবং নক্ষত্রসমুহ স্বর্গে থাকতে চায়। তিনি আরও মনে করতেন যে, কোন বস্তু স্থির থাকলে এটি প্রাকৃতিক অবস্থানে থাকে এবং বস্তুটি সমবেগে চলার জন্য বাইরে থেকে বল প্রয়োগ করতে হয়, নাহলে এটি থেমে যায়। কিন্তু, গ্যালিলিও গ্যালিলেই পরবর্তীতে বুঝতে পারেন যে, বস্তুর বেগ পরিবর্তনের (এককথায় ত্বরণ) জন্য বল প্রয়োগ করতে হয় এবং সমবেগে চলার জন্য বল প্রয়োগ করতে হয় না। অন্যভাবে, বল ক্রিয়া না করলে সমবেগে চলমান বস্তু সমবেগে চলতে থাকে। নিউটনের প্রথম সূত্রটি মূলত গ্যালিলিওর সূত্রের পুনবিবরণ। তাই নিউটন প্রথম সূত্রটিতে গ্যালিলিওর অবদানের কথা উল্লেখ করেন।

গুরুত্ব এবং সীমাবদ্ধতা

২০০ বছরেরও বেশি সময় ধরে, নিউটনের সূত্র সমুহ পরীক্ষা নিরীক্ষা করে সত্যতা যাচাই করা হচ্ছে। নিউটনের সুত্রসমূহ গাণিতিক ভাবে প্রমাণ করা যায় না। দৈনন্দিন জীবনের বিভিন্ন ঘটনার ব্যাখ্যা দিতে খুবই কাজে লাগে।

নিউটনের সূত্র সমূহ এক ধরনের বিশেষ প্রসঙ্গ কাঠামোর ক্ষেত্রে সঠিক। এ ধরনের প্রসঙ্গ কাঠামো কে বলা হয় জড় প্রসঙ্গ কাঠামো। অনেক পদার্থবিদ মনে করেন, নিউটনের প্রথম সূত্র হল দ্বিতীয় সূত্রের বিশেষ রূপ যেখানে বল = ০।

নিউটনের তৃতীয় সূত্র দিয়ে মানুষ কেন হাঁটে তার ব্যাখ্যা দেওয়া যায়। চলন্ত সাইকেল কেন থেমে যায় তা ব্যাখ্যা করা যায় ২য় সূত্রের মাধ্যমে। তবে, আলোর বেগের কাছাকাছি বেগের বস্তুর ক্ষেত্রে, নিউটনের সূত্র সমূহ দিয়ে সেই বস্তুর গতি ব্যাখ্যা করা যায় না। এক্ষেত্রে আপেক্ষিকতা তত্ত্ব দিয়ে তা ব্যাখ্যা করতে হয়। আবার খুবই ছোট কণার ক্ষেত্রে নিউটনের সূত্র তেমন কাজের না। এক্ষেত্রে কোয়ান্টাম বলবিদ্যা দিয়ে তা ব্যাখ্যা করতে হয়।