আমরা প্রতিদিন ঘুম থেকে উঠে দেখি কিছু জিনিস স্থির, যেমন আমাদের পড়ার টেবিল। আবার কিছু জিনিস চলছে, যেমন দেয়াল ঘড়ির কাঁটা বা রাস্তা দিয়ে ছুটে চলা গাড়ি। এই যে স্থির থাকা বা চলতে থাকা, এরই পেছনের বিজ্ঞানটা হলো "বল এবং গতি"। চলো, এই রহস্যটা আজ সমাধান করি!
কোনো কিছু চলছে মানে তার গতি আছে। কিন্তু এই গতিকে আমরা মাপব কীভাবে? এর জন্য আমাদের কয়েকটি বন্ধুকে চিনে নিতে হবে।
গল্পটা ভাবো: তুমি বাড়ি থেকে বেরিয়ে আঁকাবাঁকা রাস্তা দিয়ে ৫ কিলোমিটার হেঁটে স্কুলে গেলে। এই পুরো রাস্তাটা হলো তোমার অতিক্রান্ত দূরত্ব। কিন্তু তোমার বাড়ি আর স্কুলের মধ্যে সোজা আকাশপথে দূরত্ব হয়তো মাত্র ৩ কিলোমিটার। এই সোজাসুজি, নির্দিষ্ট দিকের দূরত্বটাই হলো সরণ।
মনে রাখবে: দূরত্ব শুধু মান বলে দেয় (কতটা পথ গেলে), কিন্তু সরণের মান আর দিক দুটোই আছে। তাই দূরত্ব স্কেলার রাশি আর সরণ ভেক্টর রাশি।
গল্পটা ভাবো: একটা গাড়ি চলছে। গাড়ির স্পিডোমিটার বলছে 60 km/hr। এটা হলো গাড়ির দ্রুতি। দ্রুতির কোনো নির্দিষ্ট দিক নেই। কিন্তু যদি বলি, গাড়িটা 60 km/hr বেগে উত্তর দিকে যাচ্ছে, তখন সেটা হয়ে যায় বেগ।
মনে রাখবে: দ্রুতি হলো একক সময়ে অতিক্রান্ত দূরত্ব। আর বেগ হলো একক সময়ে সরণ। তাই দ্রুতি স্কেলার রাশি আর বেগ ভেক্টর রাশি।
গল্পটা ভাবো: তুমি বাইক চালানো শুরু করলে। প্রতি মুহূর্তে বেগ বাড়ছে, এই বেগ বাড়ার হারকেই বলে ত্বরণ। আবার, ব্রেক কষলে বেগ কমার হারকে বলে মন্দন।
মনে রাখবে: বেগ বাড়লে ত্বরণ, বেগ কমলে মন্দন। দুটোই ভেক্টর রাশি।
কেন একটা স্থির বস্তু চলতে শুরু করে বা চলন্ত বস্তু থেমে যায়? এই প্রশ্নের উত্তর দিয়েছেন বিজ্ঞানী আইজ্যাক নিউটন।
সহজ ভাষায়: প্রত্যেকটা বস্তুই খুব "অলস"। বাইরে থেকে বল না দিলে সে তার অবস্থা বদলাতে চায় না। বস্তুর এই "অলস" ধর্মকেই বলে জাড্য।
এই সূত্র থেকে আমরা বলের সংজ্ঞা পাই।
সহজ ভাষায়: একটা বস্তুর ওপর তুমি যত জোরে বল প্রয়োগ করবে, তার ত্বরণ তত বেশি হবে।
সূত্র: বল (F) = ভর (m) × ত্বরণ (a)
এই সূত্র থেকে আমরা বলকে মাপার উপায় এবং ভরবেগের (Momentum) ধারণা পাই।
সহজ ভাষায়: প্রত্যেক ক্রিয়ারই একটি সমান ও বিপরীত প্রতিক্রিয়া আছে।
একটা বলকে উপরে ছুড়ে দিলে তার বেগ কমে, আবার নীচে নামলে বেগ বাড়ে। এই ত্বরণ বা মন্দন ঘটায় পৃথিবী। পৃথিবীর এই আকর্ষণ বলের জন্য যে ত্বরণ হয়, তাকে বলে অভিকর্ষজ ত্বরণ (g)। এর মান মোটামুটি 9.8 m/s²।
গল্পটা ভাবো: একটা ঢিলকে সুতোয় বেঁধে ঘোরানো হলে তার দ্রুতি একই থাকলেও প্রতি মুহূর্তে দিক বদলায়, তাই ত্বরণ থাকে। এই ত্বরণের অভিমুখ সবসময় বৃত্তের কেন্দ্রের দিকে থাকে। এর নাম অভিকেন্দ্র ত্বরণ। যদি সুতো ছিঁড়ে যায়, ঢিলটা সোজা স্পর্শক বরাবর ছিটকে যাবে।
গতিকে আমরা ছবির মাধ্যমেও বুঝতে পারি।
এই পুরো অধ্যায়ের অঙ্ক করার জন্য কয়েকটি সূত্রই যথেষ্ট। এগুলোকে বলে গতির সমীকরণ:
v = u + ats = ut + ½at²v² = u² + 2asv = u - ats = ut - ½at²v² = u² - 2asএই হলো "বল এবং গতি" অধ্যায়ের সহজপাঠ। আশা করি, এবার পুরো বিষয়টা তোমার কাছে জলের মতো পরিষ্কার!