মোমেন্টাম হল গতির ভরের একটি পরিমাপ। যে কোনো বস্তু যে গতিশীল তার গতি আছে। নিউটন দ্বারা সংজ্ঞায়িত, একটি বস্তুর গতিবেগ (p) হল বস্তুর ভর (m) এবং বেগ (v) এর গুণফল। পদার্থবিজ্ঞানে, বস্তুর ভরবেগ ভরবেগের বেগের সমান।
সাধারণত, গতিটি সংক্ষিপ্ত করা হয় "পি" অক্ষর ব্যবহার করে সমীকরণটি দেখতে:
যেখানে p হল ভরবেগ, m হল ভর এবং v হল বেগ
এই সমীকরণ থেকে আমরা দেখতে পাই যে বস্তুর বেগ এবং ভর ভরবেগের পরিমাণে সমান প্রভাব ফেলে।
যখন আমরা হাঁটছি তার চেয়ে দৌড়ানোর সময় আমাদের গতি বেশি থাকে। একইভাবে, যদি একটি গাড়ি এবং সাইকেল রাস্তায় একই গতিতে ভ্রমণ করে, তাহলে গাড়ির গতি বেশি হবে (এর ভর বেশি হওয়ার কারণে)।
একটি বস্তু যখন গতিশীল হয় তখন অন্য বস্তুর উপর কতটা শক্তি থাকতে পারে তা বলার জন্য মোমেন্টামকে শক্তি হিসেবে বিবেচনা করা যেতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, একটি বোলিং বল (বড় ভর) খুব ধীরে ধীরে ধাক্কা দেয় (কম বেগ) একটি কাচের দরজায় আঘাত করতে পারে এবং এটি ভাঙতে পারে না, যখন একটি বেসবল (ছোট ভর) দ্রুত নিক্ষেপ করা যায় (উচ্চ বেগ) এবং একই জানালা ভেঙে দিতে পারে। বেসবল বোলিং বলের চেয়ে বড় গতি আছে। কারণ ভর হল ভরের উৎপাদন এবং বেগ একটি বস্তুর ভরবেগকে প্রভাবিত করে। যেমন দেখানো হয়েছে, একটি বৃহৎ ভর এবং কম বেগ সহ একটি বস্তুর একটি ছোট ভর এবং বৃহত বেগ সহ একটি বস্তুর সমান গতি থাকতে পারে। একটি বুলেট আরেকটি উদাহরণ যেখানে গতিবেগ খুব বেশি, অসাধারণ বেগের কারণে।
মোমেন্টাম একটি ভেক্টর পরিমাণ। একটি ভেক্টর পরিমাণ হল একটি পরিমাণ যা পরিমাপ এবং দিক উভয় দ্বারা সম্পূর্ণরূপে বর্ণনা করা হয়। একটি 5 কেজি বোলিং বলের গতিবেগ সম্পূর্ণরূপে বর্ণনা করতে 2 মিটার/সেকেন্ডে পশ্চিম দিকে অগ্রসর হওয়ার জন্য, আমাদের অবশ্যই বোলিং বলের মাত্রা এবং দিক উভয় সম্পর্কে তথ্য অন্তর্ভুক্ত করতে হবে। বলটি যথেষ্ট নয় যে বলের গতিবেগ 10 কেজি মি/সেকেন্ড; বলের গতিবেগ সম্পূর্ণরূপে বর্ণনা করা হয় না যতক্ষণ না তার দিক সম্পর্কে তথ্য দেওয়া হয়। মোমেন্টাম ভেক্টরের দিকটি বলের বেগের দিকের সমান। বেগ ভেক্টরের দিকটি কোন বস্তু যে দিকে এগোচ্ছে সেই দিকের সমান। যদি বোলিং বলটি পশ্চিম দিকে অগ্রসর হয়, তাহলে এর গতিবেগ পুরোপুরি বর্ণনা করা যেতে পারে যে এটি 10 কেজি মি/সেকেন্ড পশ্চিম দিকে। একটি ভেক্টর পরিমাণ হিসাবে, একটি বস্তুর গতিবেগ পরিমাপ এবং দিক উভয় দ্বারা সম্পূর্ণরূপে বর্ণনা করা হয়। গতিবেগের দিকটি একটি তীর বা ভেক্টর দ্বারা দেখানো হয়।
ভরবেগের একক হল কেজি মি/সেকেন্ড (কিলোগ্রাম মিটার প্রতি সেকেন্ড) বা এন এস (নিউটন সেকেন্ড)।
ইমপালস - ইমপালস হল একটি নতুন শক্তির দ্বারা সৃষ্ট গতিবেগের পরিবর্তন; এই বল বলের দিকের উপর নির্ভর করে গতি বাড়াবে বা কমাবে; যে বস্তুর আগে চলছিল তার দিকে বা দূরে। যদি নতুন বল (N) বস্তুর গতিবেগের দিকে যাচ্ছে (x), x এর গতিবেগ বাড়বে; অতএব N যদি বস্তু x এর দিকে বিপরীত দিকে যাচ্ছে, x ধীর হবে এবং তার গতিবেগ হ্রাস পাবে।
গতির সংরক্ষণ বোঝার ক্ষেত্রে, গতিবেগের দিকটি গুরুত্বপূর্ণ। ভেক্টর সংযোজন ব্যবহার করে একটি সিস্টেমে গতি যোগ করা হয়। ভেক্টর সংযোজনের নিয়মের অধীনে, একটি নির্দিষ্ট পরিমাণ ভরবেগ একসাথে একই পরিমাণ ভরবেগ বিপরীত দিকে চলার সাথে যোগ করলে মোট শূন্য গতি পাওয়া যায়। উদাহরণস্বরূপ, যখন একটি বন্দুক ছোড়া হয়, একটি ছোট ভর (বুলেট) একটি গতিতে উচ্চ গতিতে চলে। একটি বড় ভর (বন্দুক) অনেক ধীর গতিতে বিপরীত দিকে চলে। একটি বন্দুকের পুনরুদ্ধার গতিবেগ সংরক্ষণের কারণে। বন্দুকটি বৃহত্তর ভরের কারণে বুলেটের চেয়ে কম গতিতে ফিরে যায়। গুলির গতিবেগ এবং বন্দুকের গতিবেগ আকারে ঠিক সমান কিন্তু দিকের বিপরীত। বন্দুকের গতিবেগের সাথে বুলেটের ভরবেগ যোগ করার জন্য ভেক্টর সংযোজন ব্যবহার করে (আকারে সমান কিন্তু দিকের বিপরীত) শূন্যের মোট সিস্টেম গতিবেগ দেয়। বন্দুকের গুলি ব্যবস্থার গতিবেগ সংরক্ষণ করা হয়েছে।
যখন দুটি বস্তু একে অপরের সাথে ধাক্কা খায়, তখন একে সংঘর্ষ বলে। পদার্থবিজ্ঞানে, একটি সংঘর্ষের সাথে কোন দুর্ঘটনা ঘটতে হয় না (যেমন দুটি গাড়ি একে অপরের সাথে ধাক্কা খায়), কিন্তু এমন কোন ঘটনা হতে পারে যেখানে দুই বা ততোধিক চলমান বস্তু স্বল্প সময়ের জন্য একে অপরের উপর শক্তি প্রয়োগ করে।
দুটি ধরণের সংঘর্ষ রয়েছে - ইলাস্টিক এবং ইনলাস্টিক
একটি স্থিতিস্থাপক সংঘর্ষ যার মধ্যে কোন গতিশক্তি নষ্ট হয় না। স্থিতিস্থাপক সংঘর্ষ ঘটে যখন দুটি বস্তু একে অপরের সাথে "বাউন্স" হয়ে যায়।
একটি স্থিতিস্থাপক সংঘর্ষ হল যার মধ্যে সংঘর্ষকারী সংস্থাগুলির কিছু গতিশক্তি নষ্ট হয়ে যায়। এর কারণ হল শক্তি অন্য ধরনের শক্তিতে রূপান্তরিত হয় যেমন তাপ বা শব্দ। যখন দুটি বস্তু সংঘর্ষ হয় এবং একে অপরের থেকে দূরে সরে যায় না তখন নিষ্ক্রিয় সংঘর্ষ ঘটে।
উদাহরণ:
পদার্থবিজ্ঞানের একটি গুরুত্বপূর্ণ তত্ত্ব হল গতিবেগ সংরক্ষণের নিয়ম। এই আইনটি বর্ণনা করে যে দুটি বস্তুর সংঘর্ষ হলে গতিতে কী ঘটে। আইন বলছে যে যখন একটি বন্ধ ব্যবস্থায় দুটি বস্তু সংঘর্ষ হয়, সংঘর্ষের আগে দুটি বস্তুর মোট ভরবেগ সংঘর্ষের পর দুটি বস্তুর মোট ভরবেগের সমান। প্রতিটি বস্তুর গতিবেগ পরিবর্তন হতে পারে, কিন্তু মোট ভরবেগ একই থাকতে হবে।
উদাহরণস্বরূপ, যদি 10 কেজি ভরের একটি লাল বল 5 মিটার/সেকেন্ডের গতিতে পূর্ব দিকে ভ্রমণ করে এবং 10 মিটার/সেকেন্ডের গতিতে পশ্চিম ভ্রমণ করে 20 কেজি ভরের সাথে একটি নীল বলের সাথে ধাক্কা খায়, তাহলে ফলাফল কি? ?
প্রথমে আমরা সংঘর্ষের আগে প্রতিটি বলের গতিবেগ চিহ্নিত করি:
লাল বল = 10 কেজি * 5 মি/সেকেন্ড = 50 কেজি মি/সেকেন্ড পূর্ব
নীল বল = 20 kg * 10 m/s = 200 kg m/s পশ্চিমে
ফলে গতি হবে উভয় বল = 150 কেজি মি/সেকেন্ড পশ্চিমে
দ্রষ্টব্য: স্থির একটি বস্তুর গতিবেগ 0 কেজি মি/সেকেন্ড।
যে গতি আমরা উপরে আলোচনা করেছি তা মূলত লিনিয়ার ভরবেগ। এটি আমাদের গতিবেগ বোঝার সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ-একটি বড়, দ্রুত গতিশীল বস্তুর একটি ছোট, ধীর বস্তুর চেয়ে বেশি গতি আছে। রৈখিক ভরবেগ p = mv হিসাবে প্রকাশ করা হয়
লিনিয়ার মোমেন্টাম সংরক্ষণের নীতি অনুসারে, বাহ্যিক শক্তির অনুপস্থিতিতে, একটি সিস্টেমের মোট গতি পরিবর্তন হয় না। পৃথক উপাদানগুলির গতিবেগ পরিবর্তন করতে পারে এবং সাধারণত করতে পারে, কিন্তু সিস্টেমের মোট ভরবেগ স্থির থাকে।
কিন্তু একটি বৃত্তে চলমান বস্তুর কি হবে? দেখা যাচ্ছে যে আমরা একইভাবে কৌণিক ভরবেগ কল্পনা করতে পারি না। কৌণিক ভরবেগ এমন একটি বস্তুর ভরবেগ যা হয় ঘূর্ণনশীল বা বৃত্তাকার গতিতে এবং জড়তার মুহূর্তের গুণ এবং কৌণিক বেগের সমান। কৌণিক ভরবেগ প্রতি সেকেন্ডে কিলোগ্রাম মিটারে পরিমাপ করা হয়।
একটি ঘূর্ণায়মান দেহের সাথে জড়তা যুক্ত থাকে যার নাম জড়তার মুহূর্ত। জড়তার মুহূর্তটি রৈখিক গতিতে ভরের মতো, কারণ এটি ঘূর্ণন গতিতে পরিবর্তনের প্রতিরোধ যখন একটি টর্ক (বলের সমান ঘূর্ণন) প্রয়োগ করা হয়।
জড়তার মুহূর্ত নির্ভর করে:
কৌণিক ভরবেগ L = Iω হিসাবে প্রকাশ করা হয়। এই সমীকরণটি p = mv হিসাবে রৈখিক ভরবেগের সংজ্ঞার একটি এনালগ। লিনিয়ার মোমেন্টামের ইউনিট কেজি মি/সেকেন্ড এবং কৌণিক ভরবেগের ইউনিট কেজি এম 2/সেকেন্ড। যেমনটি আমরা আশা করবো, যে বস্তুর একটি বড় মুহূর্তের জড়তা I আছে, যেমন পৃথিবীর, একটি খুব বড় কৌণিক ভরবেগ আছে। একটি বস্তু যার একটি বড় কৌণিক বেগ আছে ω যেমন একটি সেন্ট্রিফিউজ, তারও একটি বড় কৌণিক ভরবেগ রয়েছে।
কৌণিক ভরবেগ সংরক্ষণ অনেক ঘটনা ব্যাখ্যা করে। যদি কোনো বাহ্যিক টর্ক কাজ না করে তাহলে সিস্টেমের মোট কৌণিক ভরবেগ অপরিবর্তিত থাকে। ঘূর্ণন গতি কেবল জড়তার মুহূর্ত পরিবর্তন করে পরিবর্তন করতে পারে।
কৌণিক ভরবেগ সংরক্ষণের একটি উদাহরণ হল যখন একটি বরফ স্কেটার একটি স্পিন চালাচ্ছে। তার উপর নেট টর্ক শূন্যের খুব কাছাকাছি, কারণ তার স্কেট এবং বরফের মধ্যে তুলনামূলকভাবে সামান্য ঘর্ষণ রয়েছে, এবং কারণ ঘর্ষণটি পিভট পয়েন্টের খুব কাছাকাছি রয়েছে। ফলস্বরূপ, তিনি বেশ কিছু সময়ের জন্য স্পিন করতে পারেন। সে অন্য কিছু করতে পারে। সে তার হাত ও পা টেনে তার স্পিনের হার বাড়াতে পারে। কেন তার হাত ও পা টানলে তার স্পিনের হার বৃদ্ধি পায়? উত্তর হল তার কৌণিক ভরবেগ স্থির কারণ তার নেতিবাচকভাবে ছোট জাল টর্কে। তার স্পিন হার ব্যাপকভাবে বৃদ্ধি পায় যখন সে তার বাহুতে টান দেয়, তার জড়তার মুহূর্ত হ্রাস পায়। তিনি তার বাহুতে টানতে যে কাজ করেন তার ফলে ঘূর্ণন গতিশক্তি বৃদ্ধি পায়।
বস্তুর আরও বেশ কয়েকটি উদাহরণ রয়েছে যা তাদের স্পিনের হার বাড়ায় কারণ কিছু তাদের জড়তার মুহূর্তকে হ্রাস করে। টর্নেডো একটি উদাহরণ। ঘূর্ণিঝড় যেগুলো টর্নেডো তৈরি করে তা ধীরে ধীরে ঘুরছে। যখন ঘূর্ণনের ব্যাসার্ধ সংকীর্ণ হয়, এমনকি একটি স্থানীয় অঞ্চলে, কৌণিক বেগ বৃদ্ধি পায়, কখনও কখনও একটি টর্নেডোর উগ্র স্তরে। পৃথিবী আরেকটি উদাহরণ। আমাদের গ্রহটি গ্যাস এবং ধূলিকণার বিশাল মেঘ থেকে জন্মগ্রহণ করেছে, যার ঘূর্ণন আরও বড় মেঘের মধ্যে অশান্তি থেকে এসেছে। মহাকর্ষীয় শক্তিগুলি মেঘকে সংকুচিত করে এবং এর ফলে ঘূর্ণন হার বৃদ্ধি পায়।
মানুষের গতির ক্ষেত্রে, কেউ আশা করে না যে কৌণিক ভরবেগ সংরক্ষণ করা হবে যখন একটি শরীর পরিবেশের সাথে যোগাযোগ করে যখন তার পা মাটি থেকে ধাক্কা দেয়। মহাকাশে ভাসমান নভোচারীদের গতিহীন থাকলে জাহাজের ভিতরের তুলনায় কোন কৌণিক গতি নেই। তাদের শরীরে এই শূন্য মূল্য থাকবে যতক্ষণ না তারা যতক্ষণ না তারা নিজেদেরকে জাহাজের পাশ থেকে ধাক্কা না দেয় ততক্ষণ তারা কতটা মোচড় দেয় না।
