বরফের বাটি থেকে বাঁচতে কীভাবে পদার্থবিজ্ঞান ব্যবহার করবেন

আমি জানি না কে এই পাগলাটে চ্যালেঞ্জ উদ্ভাবন করেছে, তবে ধারণাটি হল খোদাই করা বরফের বাটিতে কাউকে রাখা এবং তারা বের হতে পারে কিনা তা দেখার। এটা পরীক্ষা করে দেখুন! বাটিটি গোলকের অভ্যন্তরের মতো আকৃতির, তাই আপনি যত উপরে যাবেন ততই তীব্র হবে। আপনি যদি মনে করেন বরফের ফুটপাথগুলি পিচ্ছিল, তবে বরফের ফুটপাতে উঠার চেষ্টা করুন।

এই ধরনের সমস্যার সম্মুখীন হলে আপনি কি করবেন? অবশ্যই, আপনি একটি পদার্থবিদ্যা মডেল তৈরি. আমরা মডেলিং দিয়ে শুরু করব কিভাবে লোকেরা সমতল ভূমিতে হাঁটে, তারপর আমরা এটি একটি পিচ্ছিল ঢালে প্রয়োগ করব। আসলে তিনটি সম্ভাব্য পালানোর পরিকল্পনা রয়েছে এবং আমি অ্যানিমেশন তৈরি করতে এই মডেলটি ব্যবহার করেছি যাতে আপনি দেখতে পারেন কিভাবে তারা কাজ করে। সুতরাং, প্রথম জিনিস:

মানুষ কিভাবে সরানো হয়?

আপনি যখন আপনার সামনের দরজা থেকে ডাকবাক্সে যান, আপনি সম্ভবত জড়িত মেকানিক্স সম্পর্কে ভাবেন না। আপনি যখন শিশু ছিলেন তখন আপনি সেই সমস্যার সমাধান করেছিলেন, তাই না? কিন্তু বিজ্ঞানীরা সেটাই করেন: আমরা এমন প্রশ্ন করি যা নিয়ে কেউ কখনো ভাবিনি।

কোনটির কথা বলতে গিয়ে, আপনি কি কখনও ভেবে দেখেছেন কেন তুষার পিচ্ছিল হয়? বিশ্বাস করুন বা না করুন, আমরা জানি না। এর সহজ কারণ হল এর পৃষ্ঠে একটি পাতলা, জলের মতো স্তর রয়েছে। কিন্তু কেন? সেই তরল ফিল্ম হিমাঙ্কের নীচেও বিদ্যমান। পদার্থবিদ এবং রসায়নবিদরা বহু শতাব্দী ধরে এ নিয়ে বিতর্ক করে আসছেন।

যাই হোক, চলন শুরু করার জন্য, গতির দিকে একটি বল থাকতে হবে। এর কারণ হল গতি পরিবর্তন করা এক ধরনের ত্বরণ, এবং নিউটনের দ্বিতীয় সূত্র বলে যে কোনো বস্তুর উপর ক্রিয়াশীল মোট বল তার ভর এবং তার ত্বরণের গুণফলের সমান (চ = মা) যদি একটি ত্বরণ হয়, সেখানে একটি নেট বলও থাকতে হবে।

তাহলে কোন শক্তি আপনাকে এগিয়ে নিয়ে যাচ্ছে? ঠিক আছে, আপনি যখন একটি পদক্ষেপ নেন এবং আপনার পিছনের পা দিয়ে ধাক্কা দেন, তখন আপনার পেশীগুলি পৃথিবীতে একটি পশ্চাৎমুখী শক্তি প্রয়োগ করছে। এবং নিউটনের তৃতীয় সূত্র বলে যে প্রতিটি ক্রিয়ার জন্য একটি সমান এবং বিপরীত প্রতিক্রিয়া রয়েছে। এর অর্থ হল পৃথিবী একটি প্রভাব বিস্তার করে সামনে– আপনার দিকে যে বল ফিরে আসে তাকে আমরা ঘর্ষণ বল বলি।

এই ঘর্ষণ বলের মাত্রা দুটি বিষয়ের উপর নির্ভর করে: (1) সংস্পর্শে থাকা নির্দিষ্ট উপাদান, যা একটি সহগ (μ)—সাধারণত 0 এবং 1 এর মধ্যে একটি সংখ্যা, যার নিম্ন মানগুলি আরও পিচ্ছিল, কম মজাদার। এবং (2) এই পৃষ্ঠগুলিকে একসাথে কতটা শক্ত করে ধাক্কা দেওয়া হয়, যাকে আমরা বলি স্বাভাবিক বল (n)

পদার্থবিজ্ঞানে নতুন মানুষের জন্য স্বাভাবিক বল একটি অদ্ভুত ধারণা, তাই আমাকে ব্যাখ্যা করা যাক। সাধারণ এর অর্থ যোগাযোগ পৃষ্ঠের লম্ব। এটি একটি ঊর্ধ্বমুখী ধাক্কা শক্তি যা আপনাকে মাধ্যাকর্ষণ শক্তির অধীনে মেঝেতে পড়তে বাধা দেয়। যদি আপনি সমতল স্থলে দাঁড়িয়ে থাকেন, তাহলে এই দুটি বল সমান এবং বিপরীত হবে, একে অপরকে বাতিল করে দেবে, তাই কোন উল্লম্ব ত্বরণ থাকবে না।

একটি চূড়ান্ত নোট: ঘর্ষণ সহগ দুই ধরনের আছে। একটি হল যেখানে আপনার কাছে দুটি স্থির বস্তু আছে, যেমন একটি বারের উপর একটি বিয়ার মগ, এবং আপনি এটি সরানোর আগে আপনি কতটা বল প্রয়োগ করতে পারেন তা জানতে চান। যে সীমা নির্ধারণ করা হয় স্থির ঘর্ষণ সহগ (μ_এস)

তারপরে, যখন বারটেন্ডার আপনার মগ বার থেকে নিচে স্লাইড করে, ঘর্ষণ প্রতিরোধ – যা নির্ধারণ করে এটি কতদূর যাবে – দ্বারা নির্ধারিত হয় গতিবিদ্যা ঘর্ষণ সহগ (μ_এর) এটি সাধারণত কম হয়, কারণ এটি চলমান রাখার চেয়ে চলমান রাখা সহজ।

তাই এখন আমরা স্ট্যাটিক পরিমাপ করতে পারি (চ_F.S) এবং গতিশীল (চ_FK) ঘর্ষণ বল: