ન્યૂટનનો ગતિનો પહેલો નિયમ અથવા જડત્વનો નિયમ

ન્યૂટનનો ગતિનો પહેલો નિયમ અથવા જડત્વનો નિયમ

ન્યૂટનનો ગતિનો પહેલો નિયમ કે જેને જડત્વનો નિયમ પણ કહે છે. તેને સમજતાં પહેલા આપણે કેટલાક સાદા પ્રયોગો કરી લઇએ, જેના દ્વારા આ નિયમ સમજવામાં સરળતા રહેશે.

તમે સૌએ આ પ્રયોગ તો કરેલો જ હશે. કાચના ખાલી ગ્લાસ ઊપર પોસ્ટકાર્ડ રાખી તેની ઉપર રૂપિયાનો સિક્કો રાખો. આકૃતિમાં બતાવ્યા પ્રમાણે ગ્લાસ પરના કાર્ડને આંગળી વડે એવી રીતે ધક્કો મારો કે તે સીધે સીધુ આગળ નીકળી જાય અને જૂઓ સિક્કાનું શું થાય છે? સિક્કો ગ્લાસની અંદર પડી ગયો ખરૂ ને ! આમ થવાનું કારણ પછી સમજીશું.

તમારામાંથી કોઈએ ચાલુ બસે ઊતરવાનો પ્રયત્ન કર્યો છે? જો કર્યો હોય તો તમને અનુભવ હશે કે તમારા પગ જમીન પર પડતાંની સાથે જ સ્થિર થઈ જાય છે, જ્યારે તમારૂ ધડ સહિતનું બાકીનું શરીર આગળની તરફ ઝૂકી જાય છે. અને તમે બરાબર ઊભા પણ નથી રહી શકતા.

ટેબલ પર 1 KGનું વજનિયું મૂકો. હવે આ વજનિયાને નમારી ટચલી આંગળી વડે ધક્કો મારવાનો પ્રયત્ન કરી જૂઓ. કેમ શું થયું? વજનિયું માંડ માંડ ખસ્યુ કે ન ખસ્યુ હોય તેવું પણ બને. સાચુ ને!
હવે એક ફૂટબોલ કે વોલિબોલના દડાને લો. તમારા મિત્રને કહો કે તે દડાને જમીન પર એવી રીતે ગબડાવે કે જેથી કરીને દડો ટપ્પા ખાધા વિના સરકીને તમારી તરફ આવે. આ વખતે પણ દડાને તમારે કોઈ એક આંગળી વડે જ રોકવાનો છે. શું થાય છે?

ઉપર જણાવેલા દરેક પ્રયોગ કરતી વેળાએ તમે અનુભવ્યુ હશે કે કોઈ સ્થિર પડેલી વસ્તુને ખસેડવા માટે(ગતિમાં લાવવા માટે) કે પછી ગતિમાં રહેલી વસ્તુને રોકવા માટે(અથવા તેની ગતિમાં ફેરફાર કરવા માટે) બળ લગાડવું પડે છે.

તો ન્યુટનનો ગતિનો પહેલો નિયમ આવા જ તારણો પરથી આ પ્રમાણે લખી શકાય-

" જ્યાં સુધી કોઈ પદાર્થ પર અસંતુલિત બાહ્ય બળ ન લગાડવામાં આવે ત્યાં સુધી તે પદાર્થ સ્થિર અવસ્થામાં હોય તો સ્થિર અવસ્થામાં રહેશે અને અચળવેગી ગતિ કરતો હોય તો તેની અચળવેગી ગતિ ચાલુ રહેશે."

(ગેલેલિયોએ કરેલા પ્રયોગો પરથી ગતિ વિશેના જે તારણો આપેલા તે ન્યૂટનના ગતિના પહેલા નિયમ જેવા જ હતા. માટે એમ કહી શકાય કે ન્યૂટને ગેલિલિયોના તારણોને વ્યવસ્થિત રીતે નિયમના સ્વરૂપે રજૂ કર્યા.)(જડત્વ મતલબ પદાર્થનો પોતાની અવસ્થા- સ્થિર કે ગતિ જાળવી રાખવાનો ગુણધર્મ.)

 અહીં 'અસંતુલિત બાહ્યબળ' શબ્દ વાપરવાનું કારણ નીચે મુજબ સમજાવી શકાય-

તમે સૌ શાળામાં 'રસ્સા ખેંચ' નામની રમત તો રમ્યા જ હશો. અથવા તમારા મિત્રોને આ રમત રમતા જોયા હશે. આકૃતિમાં બતાવ્યા મુજબ તેમાં એક લાંબા મજબુત દોરડાંની બંને બાજુ બેય ટીમના ખેલાડી રસ્સાને પોતપોતાની બાજુ ખેંચવાનો પ્રયત્ન કરે છે. બંને ટીમની વચ્ચે એક મધ્યરેખા દોરેલી હોય છે. હવે જરાક વિચાર કરો કે જો બંને ટીમ સરખું બળ લગાવે તો શું થાય? બેય ટીમે લગાડેલું બળ સરખું અને વિરૂદ્ધદિશાનું હોવાથી પરિણામ શુન્ય આવશે. મતલબ કે દોરડું મધ્યરેખાની એકેય બાજુ નહીં ખસે. પણ જો ડાબી બાજુની ટીમે લગાડેલું બળ વધારે હોય તો? સ્વભાવિક રીતે જ જમણી બાજુનો પ્રથમ ખેલાડી મધ્યરેખાની ડાબી બાજુ ખેંચાઈ આવશે અને ડાબી ટીમ વિજેતા બનશે.
 અહીં દોરડાને મધ્યરેખાની કોઈ એક બાજુ પર લાવવા માટે અસંતુલિત બળ લગાવવું જરૂરી છે કારણ કે સમાન મૂલ્યના વિરૂદ્ધ દિશાના બળ એકબીજાની અસર નાબૂદ કરી નાખે છે. આ જ કારણથી  નિયમની અંદર 'અસંતુલિત બળ' શબ્દ વાપરવો જરૂરી બન્યો.

કદાચ તમારામાંથી કોઈને એવો વિચાર આવ્યો હશે કે ગતિમાન પદાર્થ પર બાહ્ય બળ ન લગાવવામાં આવે ત્યાં સુધી તે ગતિમાં રહેવો જોઈએ. તો પછી જમીન પર ગબડતો દડો કેમ અમુક અંતર કાપ્યા બાદ ધીમો પડીને છેવટે સ્થિર કેમ થઈ જાય છે? આ તો ન્યૂટનના ગતિના પ્રથમ નિયમનો ભંગ કહેવાયને?

 જો તમને આ વિચાર આવ્યો હોય તો તમને અભિનંદન. અહીં નિયમનો ભંગ નથી થયો. નિયમ એવું કહે છે કે બાહ્ય બળ લાગુ ન પડે ત્યાં સુધી કોઈ ફેરફાર ન થાય, પરંતુ તમે જણાવેલા (વિચારેલા) કિસ્સામાં દડાને હવાનો અવરોધ તેમજ જમીન દ્વારા લાગતું ઘર્ષણબળ દડાની ગતિને ધીમો પાડીને છેવટે સ્થિર કરી દે છે. અહીં હવાનો અવરોધ અને જમીન દ્વારા લાગતું ઘર્ષણબળ  પણ બાહ્યબળ જ કહેવાય ભલેને તે કોઈ વ્યક્તિ દ્વારા લગાવવામાં ન આવ્યા હોય.

તો હવે ન્યૂટનનો ગતિનો પહેલો નિયમ કે જેને જડત્વનો નિયમ પણ કહે છે, તે તમારા ભેજામાં બરાબર ઊતરી ગયો હશે. જો હજુ કોઈ શંકા હોય તો ફરીવાર પહેલેથી વાંચી લો. છેલ્લે બીજા એવા ઊદાહરણ જોઈ લઈએ જ્યાં જડત્વનો નિયમ વપરાયો હોય.

 જ્યારે તમે ટોમેટો સોસની બોટલમાંથી સોસને બહાર કાઢો છો ત્યારે શું કરો છો? બોટલને ઝડપથી ખાલી પ્લેટ તરફ લાવી અચાનક જ રોકી પાડશો અને બોટલમાંનો બિચારો સોસ પ્લેટમાં પડી જશે.
જ્યારે તમે સોસની બોટલને ગતિમાં લાવો છો ત્યારે અંદરનો સોસ પણ ગતિમાં આવે છે. પણ જ્યારે બોટલને રોકી લો ત્યારે સોસની ગતિને રોકે તેવું કોઈ બાહ્ય બળ હોતું નથી. (સોસ અને બોટલ વચ્ચેનું  ઘર્ષણબળ ખૂબ જ ઓછું હોવાથી સોસની ગતિને રોકવા માટે પૂરતું નથી હોતું.) પરિણામે તમારો મનગમતો સ્વાદિષ્ટ સોસ તમારી પ્લેટમાં આવી જાય છે.

જ્યારે બસનો ડ્રાઈવર અચાનક બ્રેક મારે ત્યારે તેના મુસાફરોને આગળ તરફ ઝૂકી જતાં જોયાં હશે. અહીં પણ જડત્વનો નિયમ જ કામ કરે છે.