බලයේ ස්වභාවය හා එහි බලපෑම්

බලය (force) යනු කුමක් දැ යි ඔබ මීට පෙර පන්තිවල දී හදාරා ඇත. යමක් තල්ලු කිරීමේ දී අප කරන්නේ බල යෙදීමකි. යමක් ඇදීමේ දී කරන්නේ ද බල යෙදීමකි. එසැවීම, තෙරපීම ආදී මේ සියල්ල ම සිදු වනුයේ බල යෙදීම හේතුවෙනි. නිශ්චල වස්තුවක් චලනය කිරීමට අප කුමක් කළ යුතු ද? එය චලනය කිරීමට අවශ්‍ය දිශාවට බලයක් යෙදිය යුතු ය. එහෙත් බලයක් යෙදූ පමණින් ම එහි චලනය ඇරඹේ ද?

චලනය කිරීමට සෑහෙන තරම් බලයක් යෙදූ විට එය සමතුලිත කිරීමට ප්‍රතිරෝධී බලයට නොහැකි වේ. එම නිසා සමතුලිත නොවූ බලයක් (අසමතුලිත බලයක් – unbalanced force) ඉතිරි වී වස්තුව චලනය වීම ආරම්භ වෙයි. ඉහත සඳහන් මේසය අයිස් වැනි ඉතා සුමට පෘෂ්ඨයක් මත තබා තිබුණේ නම් ඉතා කුඩා බලයකින් වුව ද එහි චලිතය ආරම්භ කළ හැකි වෙයි. එසේ වන්නේ ප්‍රතිරෝධී බලය නොසැලකිය හැකි තරම් කුඩා වීම හේතුවෙන් අප යොදන මුළු බලයම අසමතුලිත බලයක් ලෙස මේසයේ චලිතයට දායක වීම නිසා ය. නිශ්චලතාවයේ පවතින වස්තුවක් මත අසමතුලිත බලයක් ක්‍රියාකරන ඕනෑම අවස්ථාවක එම වස්තුව චලනය වීම ආරම්භවෙයි.

■ නිව්ටන්ගේ පළමු වන නියමය

බාහිර අසමතුලිත බලයක් යෙදෙන තුරු නිශ්චල වස්තූන් නිශ්චලතාවයේම පවතින අතර, චලනය වන වස්තූන් ඒකාකාර ප්‍රවේගයෙන් චලනය වේ.

නිශ්චල ව පවතින වස්තූන් බාහිර බල රහිත ව චලිතය ආරම්භ නොකරන බව අපි එදිනෙදා ජීවිතයේ දී අත්දකින කරුණකි. නමුත්, අපි එදිනෙදා ජීවිතයේ දී බොහෝ විට දකින්නේ චලනය වන වස්තූන් දිගට ම චලනය නොවී බාහිර බලයකින් තොර ව නිශ්චලතාවට පත්වන බවකි. මෙය පැහැදිලි කර ගැනීමට පහත නිදසුන සලකා බලමු.

කැරම් ලෑල්ලක් මත තිබෙන කැරම් ඩිස්කයට (disk) 4.4 රූපයේ පෙන්වා ඇති ආකාරයට නිය තුඩින් පහරක් එල්ල කරන අවස්ථාවක් සලකන්න. එවිට එම ඩිස්කය ලෑල්ල මත ටික දුරක් ගමන් කර නිශ්චල වේ. කැරම් ලෑල්ලට පුයර දමා හොඳින් මැදීමෙන් පසුව කැරම් ඩිස්කයට නැවතත් නිය තුඩින් පළමු තරමේ ම පහරක් එල්ල කළහොත් එය පෙරට වඩා බෙහෙවින් වැඩි දුරක් ගමන් කර නිශ්චලතාවට පත් වෙය

පුයර දැමූ විට සිදු වන්නේ කැරම් ඩිස්කයේ චලිතයට ඇති ප්‍රතිරෝධී බලය අඩු වීමයි. වස්තුවක් පෘෂ්ඨයක් මත චලනය වන විට එම චලිතයට බාධා පමුණුවන්නේ ඝර්ෂණ බලය යි. යම් ක්‍රමයකින් ඝර්ෂණ බලය ශුන්‍ය කළ හැකි නම් කැරම් ඩිස්කය නොනැවතී ගමන් කරනු ඇත.

මෙම නියමය හා සම්බන්ධ සාමාන්‍ය ජීවිතයේ අප අත්දකින තවත් අවස්ථාවක් සලකා බලමු. ගමන් කරන බස් රථයක් තුළ, මගියෙක් කිසිම ආධාරකයක් අල්ලා නොගෙන සිටගෙන සිටින්නේ යැයි සිතන්න. හදිසියේ බස් රථයට තිරිංග යොදා නවත්වනු ලැබුවහොත්, ඔහු ඉදිරි අතට වැටෙයි. මීට හේතුව කුමක් ද?

ඔහුගේ පාද බසයේ ස්පර්ශ ව තිබුණු නිසා බසය මගින් පාද මත බලයක් යොදා පාද නිශ්චලතාවට පත්කරයි. නමුත් ශරීරයේ උඩු කොටස මත එවැනි බලයක් නොයෙදෙන නිසා එම කොටසේ ප්‍රවේගයක් පවතී. ඔහු ඉදිරියට වැටෙන්නේ එබැවිනි.

දැන්, ඉහත කී මගියා සිටින්නේ නිශ්චලතාවයේ පවතින බස් රථයක් තුළ යැයි සිතන්න, ඔහු නොදැනුවත් ව බසය පණ ගන්වා චලිතය ඇරඹුව හොත් මෙම මගියා වැටෙන්නේ පසු අතට ය. බස් රථයේ චලිතය ආරම්භ වීමත් සමග රථයේ ස්පර්ශ ව තිබුණු පාදවලට බසය මගින් බලයක් යෙදීම නිසා ශරීරයේ පහළ ප්‍රදේශයට ප්‍රවේගයක් ලැබුණ ද ශරීරයේ උඩු කොටස තවමත් නිශ්චලතාවයේ ම පැවතීම නිසා මෙසේ සිදුවෙයි.

මෝටර් රථ තුළ ගමන් කරන විට ආසන පටි පැලදීම අවශ්‍ය වන්නේ, තිරිංග යෙදූ විට ඉදිරිපසට විසිවීමෙන් වැළකීමට ය. ආසන පටිය මගින් මගියාගේ ශරීරයේ ඉහළ කොටසටත් බලයක් යෙදෙන නිසා තිරිංග යෙදූ විට ද මුළු ශරීරය ම වාහනයේ ප්‍රවේගයේම පවතියි.

■ නිව්ටන්ගේ දෙවන නියමය

වස්තුවක ඇති වන ත්වරණය, එයට යොදනු ලබන අසමතුලිත බලයට අනුලෝම ව සමානුපාතික වන අතර, වස්තුවේ ස්කන්ධයට ප්‍රතිලෝම ව සමානුපාතික වේ.

මෙහි දී ත්වරණය, අසමතුලිත බලයට අනුලෝම ව සමානුපාතිකය යන්නෙන් අදහස් කරන්නේ එම බලයෙහි විශාලත්වය යම් අනුපාතයකින් අඩු හෝ වැඩි කළ විට එම අනුපාතයෙන් ම ත්වරණය ද අඩු හෝ වැඩි වන බවයි. සංකේතාත්මක ව එය a ∝ F ත්‍ ලෙස ලියනු ලැබේ.

ත්වරණය, ස්කන්ධයට ප්‍රතිලෝම ව සමානුපාතිකය යන්නෙන් අදහස් කරන්නේ ස්කන්ධය යම් අනුපාතයකින් වැඩි කළහොත් ත්වරණය එම අනුපාතයෙන් අඩු වන බවත්, ස්කන්ධය යම් අනුපාතයකින් අඩු කළහොත් ත්වරණය එම අනුපාතයෙන් වැඩිවන බවත් ය. මෙම ප්‍රකාශය a ∝ 1/m ලෙස සංකේතාත්මක ව ලියනු ලැබේ.

එනම්, නිව්ටන්ගේ දෙවන නියමය අනුව,

● තිරස් මේසයක් මත ට්‍රොලියක් තබා එයට රබර් පටියක් සම්බන්ධ කර ට්‍රොලිය එක අතකින් අල්ලා ගන්න.
● අනෙක් අතින් රබර් පටියේ නිදහස් කෙළවර අල්ලා ගෙන එය 4.6 රූපයේ පෙන්වා ඇති ආකාරයට ට්‍රොලියේ අනෙක් කෙළවර දක්වා ඇදෙන පරිදි අදින්න.
● ඉන් පසු ට්‍රොලිය නිදහස් කර රබර් පටියේ ඇදුණු කොටස නොවෙනස් ව පවතින අයුරින්, ට්‍රොලිය සමග අත චලනය කරන්න. එවිට ට්‍රොලිය ත්වරණයෙන් චලනය වන
බව ඔබට නිරීක්ෂණය කළ හැකි වනු ඇත.
● ට්‍රොලියට පළමු රබර් පටියට සමාන තවත් රබර් පටියක් සම්බන්ධ කර, රබර් පටි දෙක ම පළමු ප්‍රමාණයට ඇද, පෙර පරිදි ම පරීක්ෂණය කර ට්‍රොලියේ චලිතය
නිරීක්ෂණය කරන්න. මෙම අවස්ථාවේ ට්‍රොලිය මත යෙදෙන බලය පළමු අවස්ථාවේ මෙන් දෙගුණයකි. ට්‍රොලියේ ත්වරණය මුල් අවස්ථාවට වඩා වැඩි වන බව
නිරීක්ෂණය කළ හැකි වනු ඇත.
● ඉන් පසු එක සමාන රබර් පටි තුනක් සම්බන්ධ කර ඉහත පරීක්ෂණය ම කර ට්‍රොලියේ චලිතය නිරීක්ෂණය කරන විට ට්‍රොලියේ ත්වරණය දෙවන අවස්ථාවට වඩා වැඩි
වන බව නිරීක්ෂණය කළ හැකි ය. එක සමාන රබර් පටි තුනක් යොදන නිසා මෙහි දී ට්‍රොලිය මත යෙදෙන බලය පළමු අවස්ථාවේ මෙන් තුන් ගුණයකි.
● මේ අනුව ට්‍රොලියට යොදන බලය වැඩි වන විට ට්‍රොලිය චලිතය වන ත්වරණය ද වැඩි වන බව නිරීක්ෂණය කළ හැකි ය.
● ඉන්පසු ට්‍රොලිය මත යම් ස්කන්ධයක් තබා එක් රබර් පටියක් යොදා පරීක්ෂණය නැවත ස ිදු කර එහි චලිතය නිරීක්ෂණය කරන්න. එවිට ත්වරණය අඩු වන බව
නිරීක්ෂණය කළ හැකි වනු ඇත.
● ඉන් පසු තවත් ස්කන්ධයක් ට්‍රොලිය මත තබා පෙර පරිදි ම පරීක්ෂණය කළ විට ත්වරණය තවත් අඩු වන බව නිරීක්ෂණය කළ හැකි ය.

මින් පැහැදිලි වන්නේ, යොදන බලය නියතව පවතින්නේ නම් ස්කන්ධය වැඩි වන තරමට ත්වරණය අඩු වන බවයි.

■ නිව්ටන්ගේ තුන්වන නියමය

මෙහි දී ක්‍රියාවක් (action) යනුවෙන් අදහස් කෙරෙන්නේ යම් වස්තුවක් මගින් තවත් වස්තුවක් මත යෙදෙන බලයකි. එවිට ප්‍රතික්‍රියාව (reaction) වන්නේ දෙවන වස්තුව මගින් පළමු වස්තුව මත යෙදෙන බලයකි. රබර් බැලූනයකින් වාතය පිට වීම මෙම නියමය යෙදෙන එක් ප්‍රායෝගික අවස්ථාවකි. වාතය පිරවූ බැලූනයක, කට පහළට හරවා ගෙන අතින් අල්ලා ගෙන සිටින්න. 4.7 රූපයේ පරිදි බැලූනයේ කට බුරුල් කර අත හරින්න. බැලූනය වේගයෙන් ඉහළ ගොස් පසුව බිමට වැටෙනු දැකිය හැකි ය. බැලූනයෙන් වාතය පිටවන්නේ එහි රබර් බිත්ති මගින් වාත අනු පහළට තල්ලු කරන නිසා ය. බැලූනය ඉහළ යන්නේ පිටවන වාත අනු මගින් බැලූනය මත යොදන ප්‍රතික්‍රියා බලයෙන

නිව්ටන්ගේ තුන්වන නියමය යෙදෙන තවත් ප්‍රායෝගික අවස්ථා කිහිපයක් පහතින් දක්වා ඇත.

ඔරුවක් පදින විට (4.10 රූපය) කෙරෙන්නේ හබලෙන් ජලය පසු පසට තල්ලු කිරීම යි. එනම් බලය යොදන්නේ හබලෙන් ජලය වෙතයි. එවිට ජලය මගින් හබල මත යෙදෙන ප්‍රතික්‍රියාව නිසා ඔරුව ඉදිරියට ගමන් කරය