Question

ശരിയായ പ്രസ്താവനകൾ) തിരഞ്ഞെടുക്കുക.

1. ന്യൂട്ടന്റെ നിയമങ്ങൾ നേരിട്ട് ബാധകമാകുന്നത് ഇനേർഷ്യൽ ഫ്രെയിമുകളിൽ മാത്രമാണ്.
2. ന്യൂട്ടന്റെ നിയമങ്ങൾ നേരിട്ട് ബാധകമാകുന്നത് ഇനേർഷ്യൻ അല്ലാത്ത ഫ്രെയിമുകളിൽ മാത്രമാണ്.
3. സ്ഥിരമായ പ്രവേഗത്തിൽ ചലിക്കുന്ന ഒരു ബസ് ഒരു ഇനേർഷ്യൽ അല്ലാത്ത ഫ്രെയിമിന്റെ ഒരു ഉദാഹരണമാണ്.
4. വൃത്താകൃതിയിലുള്ള പാതയിൽ സ്ഥിരമായ വേഗതയിൽ ചലിക്കുന്ന ഒരു ബസ് ഒരു ഇനേർഷ്യൽ അല്ലാത്ത ഫ്രെയിമിൻ്റെ ഒരു ഉദാഹരണമാണ്.

• A. i, iv ശരി
• B. iii, iv ശരി
• C. i തെറ്റ്, iii ശരി
• D. iv മാത്രം ശരി

Answer 1

Answer:

A. i, iv ശരി

ന്യൂട്ടന്റെ ചലന നിയമങ്ങളും റഫറൻസ് ഫ്രെയിമുകളും

• ഇനേർഷ്യൽ ഫ്രെയിം (Inertial Frame)

  • ഒരു റഫറൻസ് ഫ്രെയിം സ്ഥിരമായ പ്രവേഗത്തിൽ (constant velocity) സഞ്ചരിക്കുകയോ നിശ്ചലമായിരിക്കുകയോ ചെയ്യുകയാണെങ്കിൽ അതിനെ ഇനേർഷ്യൽ ഫ്രെയിം എന്ന് പറയുന്നു.
  • ഇത്തരം ഫ്രെയിമുകളിൽ, ഒരു വസ്തുവിൽ ബാഹ്യമായ ബലം പ്രയോഗിക്കപ്പെടുന്നില്ലെങ്കിൽ, അത് നിശ്ചലമായി തുടരുകയോ സ്ഥിരമായ പ്രവേഗത്തിൽ ചലിക്കുകയോ ചെയ്യും. ഇത് ന്യൂട്ടന്റെ ഒന്നാം ചലന നിയമത്തിന് അനുസൃതമാണ്.
  • പ്രധാന വസ്തുത: ന്യൂട്ടന്റെ ചലന നിയമങ്ങൾ നേരിട്ട് ബാധകമാകുന്നത് ഇനേർഷ്യൽ ഫ്രെയിമുകളിൽ മാത്രമാണ്. ഇവിടെ സാങ്കൽപ്പിക ബലങ്ങൾ (fictitious forces or pseudo forces) പരിഗണിക്കേണ്ടതില്ല.
  • ഉദാഹരണം: ഒരു നേർരേഖയിൽ സ്ഥിരമായ പ്രവേഗത്തിൽ (വേഗതയും ദിശയും മാറാതെ) ചലിക്കുന്ന ഒരു ട്രെയിൻ അല്ലെങ്കിൽ ബസ്.

• ഇനേർഷ്യൽ അല്ലാത്ത ഫ്രെയിം (Non-Inertial Frame)

  • ഒരു റഫറൻസ് ഫ്രെയിം ത്വരണത്തിൽ (acceleration) സഞ്ചരിക്കുകയാണെങ്കിൽ അതിനെ ഇനേർഷ്യൽ അല്ലാത്ത ഫ്രെയിം എന്ന് പറയുന്നു. അതായത്, അതിന്റെ പ്രവേഗം മാറിക്കൊണ്ടിരിക്കുന്നു.
  • ഇത്തരം ഫ്രെയിമുകളിൽ ന്യൂട്ടന്റെ നിയമങ്ങൾ നേരിട്ട് പ്രയോഗിക്കാൻ കഴിയില്ല. ന്യൂട്ടന്റെ നിയമങ്ങൾ ഇവിടെ ഉപയോഗിക്കണമെങ്കിൽ പ്രതിഭാസ ബലങ്ങൾ (fictitious forces) അഥവാ സ്യൂഡോ ബലങ്ങൾ (pseudo forces) എന്ന് വിളിക്കുന്ന ചില അധിക ബലങ്ങളെ നാം ഉൾപ്പെടുത്തേണ്ടിവരും.
  • ഇവ യഥാർത്ഥ ബലങ്ങളല്ല, മറിച്ച് റഫറൻസ് ഫ്രെയിമിന്റെ ത്വരണത്തിന്റെ ഫലമായി അനുഭവപ്പെടുന്നവയാണ്. ഉദാഹരണത്തിന്, ഒരു ലിഫ്റ്റ് മുകളിലേക്ക് ത്വരണത്തോടെ ചലിക്കുമ്പോൾ ഭാരം കൂടുന്നതായി തോന്നുന്നത്.
  • ഉദാഹരണങ്ങൾ:
    • ഒരു ബസ് ത്വരണത്തോടെ മുന്നോട്ട് നീങ്ങുകയോ പെട്ടെന്ന് ബ്രേക്ക് ചെയ്യുകയോ ചെയ്യുമ്പോൾ.
    • വൃത്താകൃതിയിലുള്ള പാതയിൽ സ്ഥിരമായ വേഗതയിൽ ചലിക്കുന്ന ഒരു ബസ് (ഇവിടെ വേഗത സ്ഥിരമാണെങ്കിലും ദിശ മാറുന്നതിനാൽ ത്വരണം ഉണ്ടാകുന്നു - കേന്ദ്രാഭിമുഖ ത്വരണം).
    • ഭൂമി ഒരു ഇനേർഷ്യൽ അല്ലാത്ത ഫ്രെയിമാണ്, കാരണം അത് അതിന്റെ അച്ചുതണ്ടിൽ കറങ്ങുകയും സൂര്യനുചുറ്റും കറങ്ങുകയും ചെയ്യുന്നു. ഈ ത്വരണങ്ങൾ വളരെ ചെറുതായതുകൊണ്ട് പലപ്പോഴും നമ്മൾ ഭൂമിയെ ഏകദേശം ഒരു ഇനേർഷ്യൽ ഫ്രെയിമായി കണക്കാക്കാറുണ്ട്, പക്ഷേ സൂക്ഷ്മമായി നോക്കിയാൽ അങ്ങനെയല്ല.

• പ്രധാന നിരീക്ഷണങ്ങൾ

  • സ്ഥിരമായ പ്രവേഗത്തിൽ (constant velocity) ചലിക്കുന്ന ഒരു ബസ് ന്യൂട്ടന്റെ നിയമങ്ങൾ നേരിട്ട് ബാധകമാകുന്ന ഒരു ഇനേർഷ്യൽ ഫ്രെയിമിന്റെ ഉദാഹരണമാണ്. ഇവിടെ ദിശയും വേഗതയും മാറുന്നില്ല.
  • വൃത്താകൃതിയിലുള്ള പാതയിൽ സ്ഥിരമായ വേഗതയിൽ (constant speed) ചലിക്കുന്ന ഒരു ബസ്, അതിന്റെ ദിശ നിരന്തരം മാറുന്നതിനാൽ ത്വരണത്തിന് വിധേയമാകുന്നു. അതിനാൽ, ഇത് ഒരു ഇനേർഷ്യൽ അല്ലാത്ത ഫ്രെയിമിന്റെ ഉദാഹരണമാണ്. ഇവിടെ കേന്ദ്രാപസരണ ബലം (centrifugal force) പോലുള്ള സ്യൂഡോ ബലങ്ങൾ അനുഭവപ്പെടാം.