బలం

బలం అనే తెలుగు మాటని ఫోర్స్‌ (ఆంగ్లం: Force) అనే ఇంగ్లీషు మాటకి సమానార్ధకంగా వాడుతున్నాము.

ఒక వస్తువులో త్వరణమును కలిగించే ప్రభావమును బలము అంటారు. ఈ వస్తువు యోక్క వాస్తవ త్వరణమును దానిపై పని చేసే బల సదిశ ల మొత్తానికి సమానముగా పేర్కొంటారు. బలమును న్యూటన్ లలో కొలుస్తారు. బలము వస్తు స్వరూపములో మార్పునకు కారణమవుతుంది. ఈ బలము బ్రమణబ్రామకము (టార్క్), వత్తిడి రూపములలో కూడా ఉంటుంది.

నూటన్‌ చలన విధాన సూత్రాలు

వస్తువుల చలన తత్వాలు అర్ధం చేసుకోవాలనే తపన 16 వ శతాబ్దంలో గెలిలియోతో మొదలయిందనవచ్చు. ఈ విచారణలు 17 వ శతాబ్దంలో నూటన్‌ అసమాన ప్రతిభ వల్ల సఫలం అయినాయి. నాటి నుండి నేటి వరకూ వస్తువుల గమనానికి సంబంధించిన విషయాలన్నిటిలోనూ నూటన్‌ వక్కాణించినది వేదవాక్కులా నిలచిపోయింది. గెలిలియో, కెప్లర్‌ మొదలైన వారి అనుభవాన్నంతా కాసి, వడబోసి తన గణిత మేధా శక్తితో రంగరించి వస్తువులు మూడు సూత్రాలని అనుసరిస్తూ చలిస్తాయని నూటన్‌ ఉటంకించేడు. నాటి నుండి నేటి వరకూ ఈ మూడు సూత్రాలనీ అధిగమించి చలించిన వస్తువేదీ కనపడ లేదు. అందుకనే వీటిని నూటన్‌ చలన విధాన సూత్రములు (Newton's Laws of Motion) అని అంటారు.

• నూటన్‌ మొదటి సూత్రం: బాహ్య బలం ప్రభావం లేనంత వరకూ ప్రతి వస్తువూ తన సహజమయిన స్థితిలో ఉంటుంది. (In the absence of the influence of external forces, every object contibues to be in its natural state of motion.)
• నూటన్‌ రెండవ సూత్రం: F అనే బాహ్య బలం m అనే ద్రవ్యరాసి గల వస్తువు మీద ప్రభావం కలిగి ఉన్నంత సేపూ ఆ వస్తువు ఆ బాహ్య బలపు దిశలో త్వరణం (acceleration) చెందుతుంది. (As long as an object of mass m is under the influence of an external force F, it undergoes an acceleration in the direction of the force such that F = ma.) పరిమాణాత్మకంగా ఈ సూత్రాన్ని F = ma అన్న సమీకరణంగా రాయవచ్చు. ఈ సమీకరణంలో F అనేది బాహ్య బలం, a అనేది త్వరణం, m అనేది పదార్థం యొక్క గురుత్వం లేదా ద్రవ్యరాసి.
• నూటన్‌ మూడవ సూత్రం: ప్రతి చర్యకూ సరి సమానంగా, వ్యతిరేకమైన ప్రతిచర్య ఉంటుంది. (For every action there is an equal and opposite reaction.)

ఆశ్చర్యం ఏమిటంటే ఈ మూడు సూత్రాలనీ ఆధారంగా తీసుకుని 'సనాతన భౌతిక శాస్త్రం' (classical physics) అనే ఉన్నతమయిన మేడని కట్టవచ్చు. బంతులు, బళ్ళు, రైళ్ళు, రాకెట్లు...ఇవన్నీ నూటన్‌ చలన సూత్రాలకి దాసోహం అంటూ ప్రవర్తిస్తాయి. అతి చిన్న ప్రమాం గల ఆణుగర్బం లోనూ, అత్యంత (అంటే కాంతి వేగంతో సమతుల్యమయిన) వేగాలు ఉన్నప్పుడు మాత్రం నూటన్‌ సూత్రాలని సవరించాలి.

బలం, శక్తి

నూటన్‌ సూత్రాలలో 'బలం' అన్న భావానికే అగ్ర తాంబూలం. శక్తి ది ద్వితీయ స్థానమే. దీనికి కారణం నూటన్‌ కాలంలో శక్తి గురించి పరిపూర్ణమైన అవగాహన లేదు. నూటన్‌ తరువాత లగ్రాంజ్‌ (Lagrange), హేమిల్టన్‌ (Hamilton) అనే శాస్త్రజ్ఞులు 'శక్తి' కి పెద్ద పీట వేసి చలన శాస్త్రాన్ని మరొక దృక్పధంలో అధ్యయనం చేసేరు. ఏ కోణంలో పఠించినా గమ్యం ఒకటే. నూటనిక (Newtonian) పద్ధతులు సులభమయిన భౌతిక వ్యవస్థలను అధ్యయనం చెయ్యటానికి అనుకూలంగా ఉంటుంది. అటువంటి సందర్భాలలో శక్తి ప్రాధాన్యతతో కూడిన లగ్రాంజ్‌-హేమిల్టన్‌ (Lagrangian and Hamiltonian) పద్ధతులు పిచ్చుక మీద బ్రహ్మాస్త్రం లాంటివి.

గురుత్వాకర్షణ

బాగా ముగ్గిన పండు చెట్టుని వదలి భూమి మీదకి పడుతోందంటే ఆ పండుని ఏదో అదృశ్యమయిన బలం కిందికి లాగుతున్నాదనే భావన కలగక మానదు. పైనుండి కిందకి పడే వాటన్నిటికి ఉమ్మడిగా కిందను ఉన్నది భూమే కనుక భూమి ఆ వసువుని ఆకర్షింఛటం వల్ల ఆ వస్తువు కిందకి పడుతున్నాదని సిద్ధాంతీకరించవచ్చు. పరిశీలనా దక్షుడయిన నూటన్‌ ఏమన్నాడంటే "చెట్టునున్న పండునే కాదు, ఆకాశంలో ఉన్న చంద్రుడిని కూడ భూమి ఆకర్షిస్తున్నాది" అన్నాడు. అంతే కాదు "విశ్వంలో ఉన్న ప్రతి వస్తువూ ప్రతి ఇతర వస్తువునీ ఆకర్షిస్తున్నాది" అన్నాడు. "ఈ ఆకర్షణ ప్రభావం వల్లనే గ్రహాలన్నీ సూర్యుడి చుట్టూ పరిభ్రమిస్తున్నాయి" అని కూడా అన్నాడు. ఇదే నూటన్‌ ప్రవచించిన గురుత్వాకర్షణ సిద్ధాంతం.

గురుత్వాకర్షణలో ఒక భాగమే భూమ్యాకర్షణ. భూమ్యాకర్షణ లక్షణం ఏమిటంటే తన చేరువలో 'పై నుండి కిందకి' పడే ప్రతి వస్తువులోనూ ఒకే 'సమ త్వరణం' (uniform acceleration) కలిగించటం. దీనిని g అనే ఇంగ్లీషు అక్షరంతో సూచించం సంప్రదాయం. దీని విలువ సుమారుగా 980 సెంటీమీటర్లు/సెకండు². ఈ సమ త్వరణం సదిశ రాశి (vector). దీని దిశ ఎల్లప్పుడూ భూమి కేంద్రం వైపే చూపుతూ ఉంటుంది.

అభికేంద్ర-అపకేంద్ర బలాలు

సమవృత్తాకార చలనంలో ఉన్న ఒక వస్తువుపై కేంద్రానికి బయటివైపు పనిచేస్తూ భ్రమణ చట్రంలో మాత్రమే గమనించటానికి వేలైన బలాన్ని అపకేంద్ర బలం అంటారు.

రేఖీయ మార్గంలో చలించే కణాన్ని వృత్తాకార మార్గంలో చలించేందురు అవిచ్ఛిన్నంగా పనిచేసే బలాన్ని అభికేంద్ర బలం అంటారు.

వనరులు

• కందుల సీతారామశాస్త్రి, భౌతిక ప్రపంచం (తెలుగు భాషా పత్రికలో ప్రచురితమైన వ్యాసాల పునర్ముద్రణ), శారదా ప్రచురణలు, 104-105 కందులవారి ఇల్లు, 48-8-19 ద్వారకానగర్, విశాఖపట్నం - 530 016
• కవనశర్మ, సైన్సు నడచిన బాట (రచన (మాస పత్రిక)లో ప్రచురితమైన వ్యాసాల పునర్ముద్రణ), వాహినీ బుక్‌ ట్రస్ట్, 1.9.286/3 విద్యానగర్‌, హైదరాబాదు - 500
• తెలుగు అకాడమీ వారు ప్రచురించిన ఏడవ తరగతి పాఠ్య పుస్తకం