Gravity - Unraveling the Mysteries of Attraction between Objects. वस्तूंमधील आकर्षणाचे रहस्य - गुरुत्वाकर्षण.

 Gravity 

Unraveling the Mysteries of Attraction between Objects

वस्तूंमधील आकर्षणाचे रहस्य

लेखक/अनुवादक - अनुप पोतदार सर

गुरुत्वाकर्षण शक्ती

गुरुत्वाकर्षण शक्ती ही निसर्गाच्या मूलभूत शक्तींपैकी एक आहे जी विश्वातील वस्तूंच्या वर्तनावर नियंत्रण ठेवते. वस्तुमान असलेल्या कोणत्याही दोन वस्तूंमधील ही एक आकर्षक शक्ती आहे आणि ग्रहांना सूर्याभोवती कक्षेत ठेवण्यासाठी आणि आकाशगंगा एकत्र ठेवण्यासाठी जबाबदार आहे. गुरुत्वाकर्षण शक्तीची ताकद वस्तूंच्या वस्तुमानावर आणि त्यांच्यातील अंतरावर अवलंबून असते. वस्तूंचे वस्तुमान जितके जास्त तितके बल जास्त असते.  तर वस्तूंचे वस्तुमान जितके कमी तितके बल कमकुवत असेल.

 

गुरुत्वाकर्षण शक्तीचे दोन मुख्य प्रकार आहेत

• दोन बिंदूंच्या वस्तुमानांमधील गुरुत्वाकर्षण बल, ज्याला न्यूटोनियन गुरुत्वाकर्षण असेही म्हणतात, ज्याचे वर्णन न्यूटनच्या गुरुत्वाकर्षणाच्या नियमाने केले आहे. हा कायदा सांगतो की दोन बिंदूंच्या वस्तुमानांमधील गुरुत्वाकर्षण शक्ती त्यांच्या वस्तुमानाच्या गुणाकाराच्या थेट प्रमाणात आणि त्यांच्यामधील अंतराच्या वर्गाच्या व्यस्त प्रमाणात असते.
• विस्तारित शरीरांमधील गुरुत्वाकर्षण शक्ती, ज्याचे वर्णन आइन्स्टाईनच्या सामान्य सापेक्षतेच्या सिद्धांताद्वारे केले जाते. हा सिद्धांत दर्शवितो की वस्तुमान आणि ऊर्जेची उपस्थिती स्पेसटाइमच्या फॅब्रिकला वक्र करते, ज्यामुळे वस्तू वक्र मार्गांचा अवलंब करतात आणि आपण पाहत असलेल्या गुरुत्वाकर्षणाच्या प्रभावांना जन्म देतात.

 

केंद्रापसारक आणि केंद्रापसारक शक्ती

    केंद्रापसारक आणि केंद्रापसारक शक्ती ही दोन प्रकारची शक्ती आहेत जी बर्‍याचदा वर्तुळाकार गतीच्या संदर्भात येतात. एखाद्या वस्तूला वर्तुळाकार मार्गाने फिरत राहण्यासाठी आवश्यक असणारे बल म्हणजे केंद्राभिमुख बल. वर्तुळाकार गतीमध्ये, वस्तू सतत दिशा बदलत असते, याचा अर्थ ती वेगवान होत असते. प्रवेगाची दिशा नेहमी वर्तुळाच्या केंद्राकडे असते आणि ज्या बलामुळे हा प्रवेग होतो त्याला केंद्राभिमुख बल म्हणतात. स्ट्रिंगमधील ताण, गुरुत्वाकर्षण बल किंवा पृष्ठभागाचे सामान्य बल यासारख्या विविध स्त्रोतांद्वारे केंद्राभिमुख बल प्रदान केले जाऊ शकते.

उदा... जेव्हा एखादी कार एका कोपऱ्यात वळते तेव्हा, टायर आणि रस्ता यांच्यातील घर्षण कारला गोलाकार मार्गाने पुढे जाण्यासाठी आवश्यक केंद्राभिमुख बल प्रदान करते. केंद्राभिमुख बल अपुरे असल्यास, वस्तू एका सरळ रेषेत स्पर्शिकेत वर्तुळाकडे सरकते. केंद्रापसारक शक्ती ही वास्तविक शक्ती नाही, तर एक उघड किंवा काल्पनिक शक्ती आहे जी गोलाकार मार्गाने फिरत असलेल्या वस्तूवर कार्य करते असे दिसते. हे ऑब्जेक्टच्या जडत्वाचा किंवा हालचालीतील बदलांना विरोध करण्याच्या प्रवृत्तीचा परिणाम आहे. वर्तुळाकार गतीमध्ये, वस्तू एका सरळ रेषेत फिरत राहते, म्हणून जेव्हा तिला वर्तुळात हालचाल करण्यास भाग पाडले जाते तेव्हा तिला बाह्य शक्तीचा अनुभव येतो, ज्याला आपण केंद्रापसारक बल म्हणतो.

केंद्रापसारक बल हे ऑब्जेक्टच्या वेगाच्या वर्गाच्या प्रमाणात आणि वर्तुळाच्या त्रिज्याशी व्यस्त प्रमाणात असते. हे सूत्र F = m * v^2 / r वापरून काढले जाऊ शकते, जेथे F केंद्रापसारक बल आहे, m हे वस्तूचे वस्तुमान आहे, v त्याचा वेग आहे आणि r ही वर्तुळाची त्रिज्या आहे. उदाहरणार्थ, जेव्हा तुम्ही बॉलला स्ट्रिंगवर स्विंग करता तेव्हा केंद्रापसारक शक्ती बॉलला वर्तुळाच्या केंद्रापासून दूर खेचताना दिसते, परंतु प्रत्यक्षात, बल बॉलच्या जडत्वाचा परिणाम आहे आणि वास्तविक बल नाही.

 

 

आयझॅक न्यूटन यांचे गुरुत्वाकर्षण साठीचे औपचारिक वर्णन

    गुरुत्वाकर्षण शक्तीच्या वर्तनाचे औपचारिक वर्णन करणारे आणि त्याचे गणितीय स्पष्टीकरण देणारे आयझॅक न्यूटन हे पहिले व्यक्ती होते. त्याने निरीक्षण केले की वस्तुमान असलेल्या वस्तू त्यांच्या वस्तुमानाच्या प्रमाणात आणि त्यांच्यामधील अंतराच्या वर्गाच्या व्यस्त प्रमाणात असलेल्या एका बलाने एकमेकांकडे आकर्षित होतात. हा संबंध न्यूटनचा गुरुत्वाकर्षणाचा नियम म्हणून ओळखला जातो. न्यूटनचे गुरुत्वाकर्षणावरील निरीक्षण हे सूर्याभोवती ग्रहांच्या हालचालींच्या निरीक्षणावर आधारित होते. त्याच्या लक्षात आले की सूर्य आणि ग्रह यांच्यातील गुरुत्वाकर्षण शक्तीद्वारे ग्रहांची गती स्पष्ट केली जाऊ शकते. पृथ्वीभोवती चंद्राच्या हालचाली तसेच पृथ्वीच्या पृष्ठभागावरील वस्तूंच्या हालचालीसाठी गुरुत्वाकर्षणाची तीच शक्ती कारणीभूत असल्याचेही त्याला जाणवले. न्यूटनच्या गुरुत्वाकर्षणाच्या नियमाने दोन वस्तूंमधील गुरुत्वाकर्षण शक्तीची गणना करण्यासाठी एक गणितीय चौकट प्रदान केली, ज्यामुळे खगोलीय पिंडांच्या हालचालींचा अंदाज येऊ शकला. वस्तुमान असलेल्या वस्तूंमधील गुरुत्वाकर्षण शक्ती मोजण्यासाठी हा नियम आजही मोठ्या प्रमाणावर वापरला जातो.  न्यूटनच्या गुरुत्वाकर्षणावरील निरीक्षणांनी भौतिकशास्त्र आणि खगोलशास्त्राच्या अभ्यासात क्रांती घडवून आणली आणि विश्वाबद्दलच्या आपल्या आकलनाचा पाया घातला. गुरुत्वाकर्षणावरील त्यांचे कार्य, त्याच्या गतीच्या नियमांसह, शास्त्रीय भौतिकशास्त्राचा आधार बनला, जो दोन शतकांहून अधिक काळ भौतिकशास्त्राचा प्रमुख सिद्धांत होता.

 

• नैसर्गिक उपग्रह - नैसर्गिक उपग्रह हा एक खगोलीय पिंड आहे जो ग्रह, बटू ग्रह किंवा इतर खगोलीय वस्तूभोवती फिरतो. सर्वात प्रसिद्ध नैसर्गिक उपग्रह म्हणजे चंद्र, जो पृथ्वीभोवती फिरतो. आपल्या सूर्यमालेतील इतर नैसर्गिक उपग्रहांमध्ये गुरूचे चार सर्वात मोठे चंद्र, आयओ, युरोपा, गॅनिमेड आणि कॅलिस्टो आणि शनिचा सर्वात मोठा चंद्र टायटन यांचा समावेश होतो.
• कृत्रिम उपग्रह  - कृत्रिम उपग्रह ही मानवनिर्मित वस्तू आहे जी अंतराळात सोडली जाते आणि पृथ्वी किंवा इतर खगोलीय पिंडांच्या भोवती कक्षेत ठेवली जाते. ते वैज्ञानिक संशोधन, दळणवळण, नेव्हिगेशन, पृथ्वी निरीक्षण आणि लष्करी अनुप्रयोगांसह विविध उद्देशांसाठी वापरले जातात. कृत्रिम उपग्रहांना त्यांच्या उद्देश आणि कक्षाच्या आधारावर विविध प्रकारांमध्ये वर्गीकृत केले जाऊ शकते.
• भूस्थिर उपग्रह एका कक्षेत ठेवलेले असतात जे त्यांना पृथ्वीच्या पृष्ठभागावरील एका विशिष्ट बिंदूवर स्थिर राहण्यास अनुमती देतात.
• ध्रुवीय उपग्रह उत्तर आणि दक्षिण ध्रुवावर फिरतात, ज्यामुळे त्यांना संपूर्ण पृथ्वीच्या पृष्ठभागाचे निरीक्षण करता येते.

 

मानक गुरुत्वाकर्षण

    गुरुत्वाकर्षण प्रवेगाचे "g" मूल्य मानक गुरुत्वाकर्षण म्हणूनही ओळखले जाते. हे मूल्य पृथ्वीच्या गुरुत्वाकर्षणामुळे वस्तूंनी अनुभवलेले एक स्थिर प्रवेग आहे. हे "g" द्वारे दर्शविले जाते आणि समुद्रसपाटीवर त्याचे मूल्य अंदाजे 9.81 मीटर प्रति स्क्वेअर सेकंद (m/s²) आहे. याचा अर्थ असा की पृथ्वीच्या पृष्ठभागाजवळ फ्री फॉलमध्ये असलेली एखादी वस्तू 9.81 m/s² या वेगाने वेग घेईल, याचा अर्थ असा आहे की फ्री फॉलच्या प्रत्येक सेकंदासाठी तिचा वेग 9.81 मीटर प्रति सेकंदाने वाढेल. “g" चे हे मूल्य पृथ्वीच्या संपूर्ण वातावरणात स्थिर नसते आणि उंची आणि स्थानानुसार थोडेसे बदलू शकते. न्यूटनच्या सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षणाच्या नियमानुसार g चे मूल्य पृथ्वीचे वस्तुमान आणि त्रिज्या आणि वैश्विक गुरुत्व स्थिरांक (G) द्वारे निर्धारित केले जाते.

g ची गणना करण्याचे सूत्र -  g = (G * M) / R^2

जिथे G हे सार्वत्रिक गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक आहे, M हे पृथ्वीचे वस्तुमान आहे आणि R ही पृथ्वीची त्रिज्या आहे.

 

 

"g" चे मूल्य पृथ्वीच्या वेगवेगळ्या भागात का बदलते ?

• पहिली गोष्ट म्हणजे, पृथ्वीचा आकार हा एक परिपूर्ण गोल नाही, तर तो एक गोलाकार सारखा आहे, याचा अर्थ पृथ्वीची विषुववृत्तीय त्रिज्या त्याच्या ध्रुवीय त्रिज्यापेक्षा मोठी आहे. पृथ्वीच्या आकारातील या फरकामुळे पृथ्वीच्या केंद्रापासून त्याच्या पृष्ठभागावरील वेगवेगळ्या बिंदूंपर्यंतच्या अंतरामध्ये फरक पडतो, ज्यामुळे गुरुत्वाकर्षणाच्या प्रवेगाच्या मूल्यावर परिणाम होतो.
• दुसरे म्हणजे, पृथ्वीवरील वस्तुमानाची घनता आणि वितरण एकसमान नाही. पृथ्वीचे वस्तुमान त्याच्या केंद्राकडे केंद्रित आहे आणि त्याची घनता त्याच्या सर्व थरांमध्ये बदलते. वस्तुमानाचे हे असमान वितरण पृथ्वीच्या पृष्ठभागावरील वेगवेगळ्या बिंदूंवरील गुरुत्वाकर्षण शक्तीच्या सामर्थ्यावर परिणाम करते.
• तिसरे म्हणजे, उंची आणि स्थलाकृतितील फरक देखील "g" च्या मूल्यावर परिणाम करतात. पृथ्वीच्या केंद्रापासून अंतर वाढल्यामुळे उच्च उंचीवर "g" किंचित कमी आहे तर वस्तुमानाच्या एकाग्रतेमुळे ते मोठ्या पर्वत किंवा खोल महासागराच्या खंदकांच्या जवळ असलेल्या ठिकाणी किंचित जास्त आहे.

आपल्याला जर ही माहिती आवडली असेल तर आपल्या मित्रांना पण शेअर करा - एकमेका सहाय्य करू अवघे धरू सुपंथ.

माझे मनोगत - माझे पोस्ट वाचणे ही व्यक्तींना त्यांचे ज्ञान वाढवण्याची आणि चर्चा केलेल्या विषयावर, एक नवीन दृष्टीकोन प्राप्त करण्याची संधी आहे. जी तुम्हाला नक्की मनोरंजक आणि परीक्षे संबंधित असेल. माझे लेखन वाचकांना काहीतरी नवीन शिकण्याची किंवा परिचित विषय वेगळ्या दृष्टीकोनात पाहण्याची संधी देतात. मी चालू घडामोडींवर चर्चा करत असो किंवा वैयक्तिक अनुभव सामायिक करत असो किंवा एखाद्या विशिष्ट विषयात अंतर्दृष्टी देत असो, माझ्या शब्दांचा तुम्हाला जीवनात नक्की वापर होईल याची दाट शक्यता आहे. माझे पोस्ट वाचून, तुम्ही जगाबद्दलची तुमची समज वाढवू शकतात आणि महत्त्वाच्या मुद्द्यांवर गंभीरपणे विचार करू शकतात. म्हणून, आपण माझी पोस्ट वाचण्यासाठी आणि स्वतःला प्रबोधन करण्यासाठी वेळ नक्की काढावा.