Gravitational Force (गुरुत्वाकर्षण)

विज्ञान जर मातृभाषेतून शिकवले गेले तर विद्यार्थी ते अधिक प्रभावीपणे आत्मसात करू शकतात, असे काही भाषा तज्ञ म्हणतात. मलाही काही अंशी ते पटते. पर्यन्तु त्यासाठी संपूर्ण विज्ञान हे मराठीत शब्दशः भाषांतरित करणे आणि काही इंग्रजी तांत्रिक शब्दांचे भाषांतर करण्याच्या हट्टापायी अधिक क्लिष्ट मराठी पर्यायी शब्द योजने हे अव्यवहारिक ठरेल. उदाहरणार्थ मी बल, गती, त्वरण, गतीय उर्जा या शब्दांऐवजी आपल्याला  अनुक्रमे(respectively) force, velocity, acceleration, kinetic energy हे शब्द जास्त लवकर समजतील त्यामुळेच विज्ञान समजून सांगताना त्यातील तांत्रिक शब्द इंग्रजीमध्ये आणि इतर  विवरण मराठीत करण्याचा प्रयत्न करीत आहे. जेणे करून इंग्रजी शब्दांशी परिचय होईल आणि त्यांचे मराठीतून यथायोग्य स्पष्टीकरणही देता येईल. विज्ञान जास्तीत जास्त सोप्या भाषेत सांगण्याचा मी यथाशक्ती प्रयत्न करीत आहे.

आपण Physics (भौतिक शास्त्र) च्या संदर्भात काही मजेदार गोष्टी जाणून घेऊया. Physics हा मुळ ग्रीक भाषेतील शब्द आहे. ज्याचा इंग्रजीत अर्थ होतो ‘Knowledge of Nature’. Physicsची व्याख्या आपण अशीही करू शकतो ‘the study of matter, energy, and the interaction between them’ अर्थात energy आणि matter यांचा अभ्यास करणारी विज्ञानची एक शाखा.

Gravitational Force (गुरुत्वाकर्षण):

 वस्तुमान (mass) असलेल्या कोणत्याही दोन वस्तूंच्या एकमेकांकडे आकर्षिल्या जाण्याच्या प्रवृत्तीला गुरुत्वाकर्षण (Gravitation) असे म्हणतात ई.स. १६८७  च्या सुमारास इंग्रज शात्रज्ञ Sir Issc Newtonयांनी gravitation forceचा शोध लावला. (शोध लावला याचा अर्थ gravitational force हा Issc Newtonच्या आधी अस्तित्वातच नव्हता का? मुळीच नाही, gravitational force हा विश्वाच्या उत्पत्ती पासूनच अस्तित्वात आहे. मग Issc Newtonने त्याचा शोध लावला म्हणजे काय केले? तर Issc Newtonने gravitational force हा सूत्रबद्ध केला.) यालाच Newton’s Law of Universal Gravitation असे म्हणतात. Mathematically

Gravitational force =

F = G M₁M₂/   r²

येथे

G = Gravitational Constant

M₁ आणि M₂ = mass of both bodies

  R = दोन्ही वस्तूंमधील अंतर

Mass आणि Weight   या दोन्ही संज्ञा वेगळ्या वेगळ्या आहेत. वजन म्हणजे जमिनीच्या दिशेने असणाऱ्या गुरुत्वाकर्षणा (Gravitational force)मुळे  मिळणारे त्वरण (Acceleration)  आणि वस्तुमान (Mass) यांच्या गुणाकाराएवढे बल (Force)

Mathematically

Weight =m/g

येथे

m = Mass

g = Gravitational Acceleration [पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर (on the surface of the earth) g = 9.8 m/s²] म्हणजेच पृथ्वीच्या gravitational forceमुळे असलेले acceleration.

समजा तुमचे पृथ्वी वरील वजन ६० किलो ग्रॅम आहे. तर सुर्य मालेतील इतर ग्रहांवरील तुमचे वजन काय असेल?

१) बुध     (Mercrury)   :      २२.८ किलो ग्रॅम

२) शुक्र     (Venus)     :      ५४.६ किलो ग्रॅम

३) पृथ्वी    (Earth)      :      ६० किलो ग्रॅम

४) मंगळ    (Mars)      :      २२.८ किलो ग्रॅम

५) गुरु      (Jupiter)     :      १५२.४ किलो ग्रॅम

६) शनी     (Saturn)     :      ५५.८ किलो ग्रॅम

७) युरेनस    (Uranus)    :      ४८.० किलो ग्रॅम

८) नेप्चून    (Neptune)   :      ७२.० किलो ग्रॅम

आपणास माहित आहे काय?

१)      Gravity मुळेच आपल्या सूर्यमालेतील पृथ्वी आणि इतर ग्रह सुर्याभोवती अंडाकार कक्षेत (in elliptical orbits) फिरत आहेत.

२)      पृथ्वीच्या विषुववृत्तावर (equator) आणि ध्रुवांवर (poles of the Earth) ‘g’ची value वेगळी आहे.

३)      समुद्रात येणारी भारती आहोटी हि चंद्राच्या gravitational force मुळे होते.

४)      Escape velocity: कोणत्याही rocket पृथ्वीच्या कक्षेबाहेर जाण्यासाठी gravitational force चा सामना करावा लागतो. rocket एका विशिष्ट गती पेक्षा जास्त गतीने जर उडाले तरच ते gravitational force वर मत करू शकते त्या गतीला म्हणतात Escape velocity.

सुर्य मालेतील ग्रहांची Escape velocity

a) बुध       (Mercrury)   :      ४.३    किलो मीटर प्रती सेकंद

b) शुक्र       (Venus)     :      १०.३   किलो मीटर प्रती सेकंद

c) पृथ्वी      (Earth)      :      ११.२  किलो मीटर प्रती सेकंद

d) मंगळ     (Mars)       :      ५.०    किलो मीटर प्रती सेकंद

e) गुरु       (Jupiter)      :      ५९.६   किलो मीटर प्रती सेकंद

f) शनी       (Saturn)      :      ३५.६   किलो मीटर प्रती सेकंद

g) युरेनस     (Uranus)     :      २१.३   किलो मीटर प्रती सेकंद

h) नेप्चून     (Neptune)    :      २३.८   किलो मीटर प्रती सेकंद

५) सर्वात जास्त gravitational force कोठे आहे माहित आहे?

कृष्ण विवर (Black Hole) हे अवकाशातील असे ठिकाण आहे जिथे gravitational force खूप जास्त आहे. Black Holeची escape velocity एव्हढी जास्त आहे कि त्या मधून प्रकाशही बाहेर येऊ शकत नाही. सुर्यापेक्षा कितीतरीपटीने मोठ्या ताऱ्याच्या जीवनातील हि एक अंतिम स्थिती आहे.  भारतीय शास्त्रज्ञ चंद्रशेखर यांच्या सिद्धान्तानुसार सूर्याच्या तिपटीहून  जास्त वस्तुमान असलेल्या तार्‍यांचे कृष्णविवरात रुपांतर होते.