🛑 দ্বিতীয় গতিসূত্র (Second Law of Motion)
প্রথম গতিসূত্র একটি ধারণা দেয় যে, যখন বস্তুর উপর বাহ্যিক অপ্রতিমিত বল কার্যকর হয় তখন ওর গতিবেগের পরিবর্তন হয় অর্থাৎ বস্তু একটি ত্বরণ লাভ করে। আমরা এখন জানতে চেষ্টা করব কোনো একটি বস্তুর ত্বরণ ওর উপর প্রযুক্ত বলের উপর কীভাবে নির্ভর করে এবং কীভাবে আমরা বলের পরিমাপ করব।
চলো আমরা আমাদের দৈনন্দিন জীবনের ঘটনাবলি হতে কিছু স্মরণ করি। টেবিল টেনিস খেলায় টেনিস বলটি কোনো খেলোয়াড়কে আঘাত করলে তা তাকে আহত করে না। অন্যদিকে, যখন দ্রুত গতিশীল একটি ক্রিকেট বল কোনো দর্শককে আঘাত করে তা ওই দর্শককে আহত করতেও পারে। রাস্তার পাশে দাঁড় করিয়ে রাখা একটি স্থির ট্রাকের দিকে নজর না দিলেও অসুবিধা নেই। কিন্তু একটি গতিশীল ট্রাক তার গতিবেগ যতই কম হোক না কেন এমনকি 5ms হলেও সেটি তার গতিপথে দাঁড়ানো একজন লোককে মেরে ফেলতে পারে। একটি ক্ষুদ্র ভর যেমন একটি বুলেট ও একজন লোককে হত্যা করতে পারে যখন সেটি বন্দুক হতে ছোড়া হয়। এসব পর্যবেক্ষণ থেকে বোঝা যায় যে বিভিন্ন বস্তু কর্তৃক সৃষ্ট আঘাতের পরিমাণ ওদের ভর ও বেগের ওপর নির্ভরশীল। অনুরূপে, কোনো বস্তুকে ত্বরিত করতে অধিক বেগ সঞ্চার করতে অধিক বল প্রয়োগ আবশ্যক। অন্যভাবে বলা যায়, এমন একটি গুরুত্বপূর্ণ রাশির অস্তিত্ব বর্তমান যা ভর ও বেগ উভয় রাশিকে সমন্বিত করে। নিউটন ভরবেগ নামক একটি রাশির অবতারণা করেন। বস্তুর ভর (m) ও গতিবেগ (v) এর গুণফল হল বস্তুর ভরবেগ (p)। অর্থাৎ, p=mv
ভরবেগের মান ও দিক উভয়ই আছে। বস্তুর বেগ ও ভরবেগের দিক্ একই হয়। ভরবেগের SI একক কিলোগ্রাম মিটার প্রতি সেকেন্ড (kgms')। যেহেতু একটি অপ্রতিমিত বলের প্রয়োগ বস্তুর গতিবেগের পরিবর্তন ঘটায়, সুতরাং এটি স্পষ্ট যে বল বস্তুর ভরবেগেরও পরিবর্তন করে।
চলো আমরা এমন এক অবস্থা বিবেচনা করি যেখানে একটি অচল ব্যাটারিযুক্ত গাড়িকে ধাক্কা দিয়ে ন্যূনতম 1 ms: 'বেগ দিলেই গাড়িটির ইঞ্জিন সচল হয়। এক বা দুজন লোক হঠাৎ ধাক্কা (অপ্রতিমিত বল) দিলে গাড়িটি শুধুমাত্র সচল হয়। কিন্তু কিছুক্ষণ ধরে গাড়িটিকে ধাক্কা দিতে থাকলে এর বেগ ক্রমশ বাড়তে থাকে। এর অর্থ হল গাড়িটির ভরবেগের পরিবর্তন শুধুমাত্র প্রযুক্ত বলের মানের উপর নির্ভর করে না, কত সময় ধরে বলটি ক্রিয়াশীল- তার উপরও নির্ভর করে। এ থেকে সিদ্ধান্তে পৌঁছা যায়, কোনো বস্তুর ভরবেগের পরিবর্তনের জন্য প্রয়োজনীয় বল সময়ের সাপেক্ষে বস্তুটির ভরবেগের পরিবর্তন হারের উপর নির্ভর করে।
দ্বিতীয় গতিসূত্রের বিবৃতিটি নিম্নরূপ-
বস্তুর ভরবেগের পরিবর্তন হার বস্তুর উপর প্রযুক্ত অপ্রতিমিত বলের সমানুপাতিক এবং প্রযুক্ত বলের ক্রিয়াভিমুখেই ভরবেগের পরিবর্তন ঘটে।
দ্বিতীয় গতিসূত্রের গাণিতিক স্বরূপ প্রতিষ্ঠা (MATHEMATICAL FORMU-LATION OF SECOND LAW OF MOTION)
ধরি, ভরের একটি বস্তু। প্রারম্ভিক বেগে সরলরেখায় গতিশীল আছে। বস্তুটির উপর স্থির মানের একটি বল। সময় ধরে ক্রিয়া করায় বস্তুটি সুষম ত্বরণে চলে। বেগ অর্জন করে। বস্তুটির প্রারম্ভিক ও অন্তিম ভরবেগ যথাক্রমে P1= mu এবং P2=mv
ভরবেগের পরিবর্তন
= P2 - P1
=mu-mv
=mx(v-u).
সুতরাং ভরবেগের পরিবর্তনের হার m (v -u )/t
সুতরাং, নিউটনের দ্বিতীয় গতি সূত্রানুযায়ী,
প্রযুক্ত বল, F≈ m(v-u)/t
বা. F= k.m (v-u) /t
বা, F = k.m.a
এখানে a [= (v-u)/t] হল ত্বরণ, যা বেগের পরিবর্তনের হার। K রাশিটি হল আনুপাতিক ধ্রুবক। ভর ও ত্বরণের SI একক যথাক্রমে kg এবং m/s²। বলের একক এমনভাবে নেওয়া হয় যেন। ধ্রুবকটির মান 1 (এক) হয়। এজন্য একক বলকে নিম্নরূপে সংজ্ঞায়িত করা হয়-
1 kg ভরের বস্তু উপর যে বল ক্রিয়া করে বস্তুটিতে। ms ত্বরণ উৎপন্ন করে, সেই পরিমাণ বলকেই একক বল বলা হয়। অর্থাৎ
1 একক বল = k. (1 kg) x (1 m /s²)
k=1
সমীকরণ থেকে পাওয়া যায়।
F=ma
বলের একক হল kgm/s² বা নিউটন এবং এর চিহ্ন N।
