सेंट्रिफ्यूगल फोर्स
मागे एका लेखात सेंट्रिफ्यूगल फोर्सबद्दल विषय निघाला, तिथे "खरा" आणि मिथ्या="स्यूडो" या शब्दांबाबत चर्चा झाली (दुवा). त्यानिमित्ताने लक्षात आले, की अनेक भौतिकात 'सत्य' काय याविषयी वाचकांत मतभेद आहेत. आणि कोणास ठाऊक का शाळेत उडत-उडत शिकवलेल्या जगाच्या एका विशिष्ट चित्राला लोक सत्य "म्हणतात". (हे का मला अजून समजलेले नाही. याविषयी लोकांचे विचार समजण्यास मी दोन प्रश्नात्मक लेख लिहिलेत - भूस्थिरवादाचा पुरस्कार - भाग १ व भाग २. त्यातून मला असे जाणवले, की माझ्यासारखेच अनेक उपक्रमी वागतात. त्या अर्थी, नि:शब्द मनात ते शाळेत "सत्य" म्हणायला शिकले, त्यावेगळे सत्य मानून वागतात. शिवाय, शाळेत शिकलो, त्यापेक्षा वेगळे आपण कॉलेजमध्ये शिकलो आहोत. तर मग शाळेत शिकलेल्या त्या विशिष्ट चित्राला "सत्य" म्हणण्यालाच का कवटाळून राहातो, ते मला एक मोठे कोडे आहे.)
त्यामुळे येथे सेंट्रिफ्यूगल फोर्स (बाह्यबल) हे बल खरे की स्यूडो, याबाबत मी माझे मत सांगीन पण तेच स्वीकारा असा काही आग्रह करणार नाही. फक्त ते बल मानण्याचा उपयोग, फायदे-तोटे दाखवीन. त्यावरून तुमचे तुम्ही ठरवा.
समजा एक मोटारसायकल एका गोल रस्त्यावर चालली आहे (खालील आकृती बघा).
आकृती |
असे दिसते की चालक एकीकडे झुकलेला आहे. (आपल्यापैकी जे लोक सायकल, स्कूटर, बाईक, चालवतो, त्यांना हे चांगलेच ओळखीचे आहे. गाडी झुकवावी लागते.)
ही घटना दोन वेगवेगळ्या दृष्टिकोनांतून बघता येते.
प्रकार १
आकृती १ मधला बघणारा चेहरा एका होकायंत्राला घेऊन बसला आहे. त्याला असे दिसते की स्वार कधी पश्चिमेकडे जातो आहे, आणि उत्तरेकडे "क१" कोनात झुकतो आहे, तर कधी उत्तरेकडे जातो आहे, आणि पूर्वेकडे "क२" कोनात झुकतो आहे.
या निरीक्षकाला तीन मितींची भूमिती स्वीकारावी लागते.
१. उत्तर-दक्षिण
२. पूर्व-पश्चिम
३. वर-खाली
या तीन मिती.
स्वतःचे ठिकाण आणि होकायंत्र सोडले, तर मोटारसायकलबद्दल काहीही अचल (कॉन्स्टंट) नाही. गतीची दिशा सारखी बदलते आहे, आणि झुकलेला कोन सारखा बदलतो आहे. हा निरीक्षक फोर्स बलांचे गणित कसे करेल ते आकृती १च्या उजवीकडच्या चित्रात दाखवले आहे. बाईकवर तीन वेगवेगळी बले कार्यरत आहेत.
१. घर्षण. याची दिशा उत्तर-पूर्व-दक्षिण-पश्चिम-उत्तर अशी सारखी बदलत राहाते. पण याच्या विरुद्ध/बरोबर कार्यरत असलेले आडव्या दिशेचे=उत्तर-पूर्व-दक्षिण-पश्चिम पैकी कुठल्याही दिशेचे कुठलेच बल नाही. त्यामुळे बाईकला आडव्यात त्वरण (ऍक्सेलरेशन) प्राप्त होते. म्हणून बाईकची गतीची दिशा सारखी बदलत असते.
२. बाईक-चालकाच्या गुरुत्वमध्यातून खालच्या दिशेला जाणारे "वजन" नामक बल
३. जमिनीतून बाईकला मिळणारे वर्च्या दिशेला जाणारे "आधार" नामक बल
"वजन" आणि "आधार" बलांची राशी एकच आहे, त्यामुळे बाईकचा गुरुत्वमध्य खालीही जात नाही, वरही जात नाही. पण ही दोन बले एकरेषीय नसून समांतर रेषांवर आहेत. त्यामुळे बाईक-चालक यांना "पीळ" अनुभवावा लागतो. तो पीळ म्हणजे "क१" ते "क२" कोन बदलणे. त्या पिळाचा हिशोब लावला तर "क१" कोनाची राशी गणिताने काढता येते.
प्रकार २
आकृती दोन मधला निरीक्षकाचा चेहरा वर्तुळाच्या केंद्राशी आहे, आणि नेहमी डोळे मोबाईकवर ठेवून आहे (कोणी म्हणेल की तो स्वतः गिरक्या घेत आहे, पण तो त्यात तल्लीन आहे.)
या निरीक्षकाला दोनच मितींची भूमिती स्वीकारावी लागते.
१. आत-बाहेर
२. वर-खाली
या दोन मिती.
या निरीक्षकाच्या दृष्टीने बाईक-स्वाराबद्दल अनेक मोजमापे अचल (कॉन्स्टंट) आहेत.
बाईक त्याच्या "समोर"="बाहेरच्या दिशेने" नेहमी स्थिर अंतरावर आहे. बाईकची आत-बाहेर गती ०=कॉन्स्टंट आहे
बाईक ज्या कोनात झुकलेली आहे तो कोन "आतल्या बाजूला" झुकलेला बदलत नाही, त्याची राशी "क" स्थिर आहे=कॉन्स्टंट
हा निरीक्षक फोर्स बलांचे गणित कसे करेल ते आकृती २च्या उजवीकडच्या चित्रात दाखवले आहे. बाईकवर चार वेगवेगळी बले कार्यरत आहेत.
१. घर्षण. याची दिशा "आत" अशी स्थिर राहाते. पण याच्या विरुद्ध कार्यरत आहे
२. सेंट्रिफ्यूगल बल याची राशी घर्षणाशी समान आहे, पण दिशा "बाहेर" आहे.
(राशी समान, दिशा विरुद्ध असल्या तरी बले समांतर रेषांवर आहे. घड्याळाच्या काट्यांच्या वळणाचा पीळ बाईकला बसतो आहे.)
३. बाईक-चालकाच्या गुरुत्वमध्यातून खालच्या दिशेला जाणारे "वजन" नामक बल
४. जमिनीतून बाईकला मिळणारे वर्च्या दिशेला जाणारे "आधार" नामक बल
(राशी समान, दिशा विरुद्ध असल्या तरी बले समांतर रेषांवर आहे. घड्याळाच्या काट्यांच्या उलट्या वळणाचा पीळ बाईकला बसतो आहे.)
१-२चा पीळ ३-४ च्या पिळाच्या बरोबर विरुद्ध असल्यामुळे बाईकचा कोन बदलत नाही. त्या पिळांचा हिशोब लावला तर "क" कोनाची राशी गणिताने काढता येते.
निरीक्षक २ला मिळणारे फायदे:
- भूमिती २-मितींत आटोपते (निरीक्षक १ ला ३-मिती गणित करावे लागते)
- दोन कॉन्स्टंट स्थिरसंख्या प्राप्त होतात (निरीक्षक १ला कुठलीच संख्या स्थिर नाही)
निरीक्षक १ला मिळणारे फायदे:
- तीन बलांत गणित आटोपते (निरीक्षक २ला बाईक स्थिर ठेवण्यासाठी चार बले मानावी लागतात)
निरीक्षक १ आणि निरीक्षक २ पैकी अधिक अस्तुनिष्ठ कोण आहे? तर कोणीही नाही. निरीक्षकाचे वर्णन नीट केले असल्यामुळे तिसर्या कोणी निरीक्षकाने "१" ही भूमिका निभावली, तर "१" सारखा अनुभव येईल; "२" ही भूमिका निभावली, तर "२" सारखा अनुभव येईल. त्यामुळे दोन्ही निरीक्षक-निरीक्षणे वस्तुनिष्ठच आहेत. (त्यामुळे माझ्या मते दोन्ही "सत्य"च आहेत, तुमचे तुम्ही ठरवा.)
आता "सोय"चे बघूया. वरचे फायदे-तोटे बघितले तर निरीक्षक २ला अधिक फायदे मिळतात, ती भूमिका अधिक सोयीची आहे.
निरीक्षक १ची भूमिकाही कधी अधिक सोयीची होऊ शकते किंवा मोबाईकस्वार नेमक्या वर्तुळात जात नसला, अंडाकृती मार्गावर किंवा ऽ आकृती मार्गावर असेल तर - निरीक्षक २ला मोबाईकस्वार कधी आपल्या जवळ येताना दिसेल, कधी दूर होताना, तो कमीअधिक झुकताना दिसेल. म्हणजे "स्थिरसंख्यांचा फायदा" राहिलाच नाही. आणि "सेंट्रिफ्यूगल फोर्स" मानण्याचा बोजडपणा मात्र स्वीकारावा लागेल. निरीक्षक १ मात्र या स्थितीतही आदल्यासारखेच गणित करत राहील, ही मोठीच सोय.
समोर एक नव्हे तर दोन मोबाईक वेगवेगळ्या वर्तुळांत गिरक्या घेत असल्या तर... निरीक्षक २ ची भूमिका शक्यच नाही.
निरीक्षक २ ची भूमिका आयुष्यात खूप सोयीची असते, हे आपल्याला पदोपदी जाणवते. म्हणूनच तर बसने जोरात वळण घेतले की आपल्याला बाहेरच्या बाजूने हिसका मिळतो हे अक्षरशः "जाणवते". कुठल्याही वस्तूचे "वजन वाढवण्यासाठी" आपण तिला "सेंट्रिफ्यूज यंत्रात" फिरवतो=वॉशिंग मशीनचे "स्पिन". मशीन वापरत नसू तर वाळवणातल्या सुरकुत्या काढण्यासाठी कपडे झटकतो. या सर्व ठिकाणी "सेंट्रिफ्यूगल फोर्स" मानण्यात खूप सोय आहे.
निरीक्षक १ची भूमिका या विशिष्ट उदाहरणांत गैरसोयीची असली तरी अन्य ठिकाणी सोयीची आहे. भोवरा "पिंगा घालत" फिरतो, (किंवा पृथ्वी तशी फिरते- इंग्रजी 'प्रिसेशन') त्याचे गणित करताना ही भूमिका अधिक सोयीची असते - बघा कोन बदलणारा आकृती १ मधला स्वार 'प्रसेशन'चेच उदाहरण आहे!
सारांश :
निरीक्षक १ होऊन एक अधिक मिती मानावी लागते, पण सेंट्रिफ्यूगल फोर्स मानवा लागत नाही.
निरीक्षक २ होऊन एक मिती कमी मानावी लागते, पण सेंट्रिफ्यूगल फोर्स मानवा लागतो.
दोन्ही वस्तुनिष्ठ. प्रश्न आहे सोय-गैरसोयीचा.
माझ्या मते सत्य-असत्याचा येथे प्रश्न नाही. सेंट्रिफ्यूगल फोर्स निरिक्षक २च्या द्विमितीत वस्तुनिष्ठच आहे, त्यामुळे सत्यच आहे. निरीक्षक १च्या त्रिमितीत मुळात सेंट्रिफ्यूगल फोर्स जाणवतच नाही, वस्तुनिष्ठतेला धरून तो प्रश्न उद्भवतच नाही.
वाचकांनी सत्य-असत्य कल्पना स्वतःच्या स्वतः ठरवाव्यात. पण जर तीन मिती "अधिक सत्य" वाटत असतील, तर स्वतःला हा प्रश्न जरूर विचारावा - तीन मिती "अधिक सत्य" असतील, तर चार मिती "अत्यधिक सत्य" असतील ना? मग निरीक्षक १च्या काही कल्पनांनाही मिथ्या म्हणूया ना!
Comments
अनेक टंकनदोष - क्षमस्व
उदा:
त्यानिमित्ताने लक्षात आले, की (अनेक) भौतिकात 'सत्य' काय याविषयी अनेक वाचकांत मतभेद आहेत.
वर्च्या = वरच्या
अस्तुनिष्ठ = वस्तुनिष्ठ
इ.इ. आणखी अनेक दोष.
दिलगीर आहे.
थोडसं अवांतर
क्र. १ - क्र२ चे फायदे उदाहरण आणि उद्दिष्तटांनुसार् कसे बदल्तात, त्याचे आणखी एक् उदहरण :-
समजा त्याच् वर्तुळ् परिघावर् एक् ससा बरोब्बर त्या बाइक् च्याच वेगाने गोल गोल् फिरतोय्, फक्त बाइकहुन् एक् दोन फुट तो पुढे आहे
आणि अगदि हळु हळु गती वाढवतोय .
आता समजा, तुमचे उद्दिष्ट् आहे त्या सशाची गती मोजण्याचे,त्वरण मोजण्याचे.
बाइक वरील् निरिक्षण(क्र् २ वालं ) तितकसं प्रभावी ठरणार् नाही असं मला वाटतं.कारण् बाइक् स्वतः वेगात आहे.
आणि त्याच् मार्गावर् फिरते आहे.
म्हणुन, आता ह्या क्षणी तुम्हाला फायद्याची ठरेल् ती क्र.१ ची भुमिका.
पण समजा, त्याच सशाचे (त्याच्या पाठिवरील् जखमेचे)तुम्हाला सखोल् निरिक्षण करायचे आहे,तर् ते कुठुन् शक्य आहे?
क्र्.१ ह्यासाठी तितकासा प्रभावी ठरणार नाही.कारण फिरत्या वस्तुचे निरिक्षन अवघड् तर् असतेच्, पण् वाढणार्या वेगासह् ते आणखिनच्
क्लिष्ट् बनते.
ह्या ठिकाणी तुम्हाला सोयीची आहे क्र्.२ ची भुमिका.
म्हणुन काल-परिस्थितीनुसार सत्याचे संदर्भ् बदलतात, असं मला वाटतं.
जन सामान्यांचे मन
काही शंका
१. प्रकार क्र. १ मधे वजन आणि आधार हे एकरेषीय नसल्यामुळे जो पीळ अनुभवास येतो त्यामुळे बाईकचा कोन क१ ते क२ असा बदलतो. पण हा कोन क२ झाल्यावरही हा पीळ असेलच ना ? मग त्यावेळी ह्या पीळाला कोण बॅलन्स करतो?
२. याच संदर्भात दुसरा मुद्दा म्हणजे "आधार" बलाची दिशा आकृतीत दाखवल्याप्रमाणे ऊर्ध्व नसून 'इन्क्लाइन्ड' असते, असे कधीतरी शिकल्याचे आठवते. त्याचा इथे काही संबंध असेल का ?
३. प्रकार २ मधे निरीक्षक हा स्वतःच गरागरा फिरत असेल तर या चक्राकार गतीमुळे तो 'नॉन न्यूटोनियन/ऍक्सलेरेटेड' फ्रेम ऑफ रेफरन्स मधे असेल नाही का? मग तिथे न्यूटनचे गतिविषयक नियम लागू होतील का ?
-धन्यवाद.
उत्तरे
१. प्रकार क्र. १ मधे वजन आणि आधार हे एकरेषीय नसल्यामुळे जो पीळ अनुभवास येतो त्यामुळे बाईकचा कोन क१ ते क२ असा बदलतो. पण हा कोन क२ झाल्यावरही हा पीळ असेलच ना ? मग त्यावेळी ह्या पीळाला कोण बॅलन्स करतो?
पीळ राहातोच. पिळाला कोणीच बॅलन्स करत नाही. क२ मध्ये मोबाईक क्षणभरही राहात नाही. थोड्याच वेळाने ती पूर्वेकडे जात असते, आणि क३ कोनाने दक्षिणेकडे झुकलेली असते, कारण हा पीळ बॅलन्स झालेला नसतो. तिथेही हा पीळ बॅलन्स होत नाही, मोबाईक थोड्या वेळाने दक्षिणेकडे जायला लागते, आणि क४ कोनाने पश्चिमेकडे झुकलेली असते. पीळ बॅलन्स होतच नाही... क१ स्थिती पुन्हा (मोबाईक गोल-गोल जात राहाते, तिचा कोन सारखा बदलतच राहातो, पिळलाच जात राहातो.) पीळ बॅलन्स कधीच होत नाही, हे तुमचे निरीक्षण बरोबर आहे.
२. याच संदर्भात दुसरा मुद्दा म्हणजे "आधार" बलाची दिशा आकृतीत दाखवल्याप्रमाणे ऊर्ध्व नसून 'इन्क्लाइन्ड' असते, असे कधीतरी शिकल्याचे आठवते. त्याचा इथे काही संबंध असेल का ?
मला वाटते की येथे काही स्मृतीचा घोटाळा होत असावा. आधारला इंग्रजी शाळेत "नॉर्मल रिऍक्शन" अशा नावाने शिकवतात. "नॉर्मल"चा गणितातला अर्थ "पर्पेंडिक्युलर" किंवा ९० अंशाच्या कोनात, असा असतो. जमिनीची जी काही दिशा, त्याच्या ९० अंश कोनात आधार असतो. जमीन आडवी-सपाट (हॉरिझॉन्टल) असली, तर आधार ऊर्ध्व असाच असतो. जमीन "इन्क्लाइन्ड" असली तर आधार तिच्या ९० अंश कोनाने म्हणजे ऊर्ध्वपेक्षा वेगळ्या दिशेने जातो.
ही बाब पाठ्यपुस्तकातून पाठ करण्यापेक्षा एका घरगुती प्रयोगाने लक्षात ठेवता येते. एखादी वस्तू = मजबूत स्टीलचा डबा एखाद्या मजबूत टेबलावर ठेवावा. त्याच्या उर्ध्वेकडे (झाकणावर) हाताने खालच्या दिशेने दाब द्यावा. डबा हलणार नाही, पण हाताला दाब रोखणारे टेबलाचे बल अक्षरशः जाणवेल. याला आपण टेबलाचा "टणकपणा" असेही म्हणतो. आता असे समजा की आधाराचे बल "इन्क्लाइन्ड" आहे. तर त्या इन्क्लाइन्ड दिशेच्या विरुद्ध हाताने दाब देऊन बघावा. दाब वाढवल्यावर, घर्षणावर मात होऊन डबा बाजूला सरकू लागेल. पण खालच्या दिशेला मुळीच सरकणार नाही (डबा आणि टेबल चांगले मजबूत घ्यावे!) त्यामुळे टेबलाचा टणकपणा टेबल तुटेपर्यंत फक्त उर्ध्व दिशेला आधार देतो. कुठल्या इन्क्लाइन्ड दिशेला हाताने जोर दिला, तरी टणकपणा फक्त खाली-वर जाण्यालाच प्रतिकार करतो, बाजूला सरकण्याला फक्त घर्षणचे विरोध करते. टेबल न तुटता, डबा खाली न सरकता आडव्यात सरकू शकतो. हे अनुभवावरून पटावे.
३. प्रकार २ मधे निरीक्षक हा स्वतःच गरागरा फिरत असेल तर या चक्राकार गतीमुळे तो 'नॉन न्यूटोनियन/ऍक्सलेरेटेड' फ्रेम ऑफ रेफरन्स मधे असेल नाही का? मग तिथे न्यूटनचे गतिविषयक नियम लागू होतील का ?
मोठा कळीचा प्रश्न विचारला आहे. निरीक्षक २ने न्यूटनचे नियम लागू केलेलेही नाहीत. (भूमितीचा हिशोब हा यूक्लिड आदि लोकांच्या अभ्यासातून करता येतो.) पहिला कायदा वापरत नाही, हे स्पष्ट आहे. तिसरा कायदा वापरत नाही, हे थोड्या विचाराअंती सहज पटावे. घोटाळा बहुधा असा होत असावा, की निरीक्षक २ न्यूटनचा दुसरा कायदा वापरत असल्याचे तुम्हाला वाटत असावे -
कायदा असा :- बल = गुरुत्व गुणिले त्वरण = गुरुत्व गुणिले वेगबदलाचा वेग
पण हा कायदा येथे लागू केलेला नाही.
निरीक्षक २ला दिसते आहे की मोबाईक हलतच नाही. त्यामुळे कुठलेच त्वरण नाही, वेग नाही. त्यामुळे दुसर्या कायद्याचे गणितच नाही. बलांची बेरीज भूमिती वापरून करण्यासाठी न्यूटनचा कायदा लागत नाही. अविरोध बल असले तर वस्तू हलते, हे ऍरिस्टॉटलने देखील शिकवले आहे. आणि ऍरिस्टॉटलची गरज नाही, एखादे रांगते मूलही हे जाणते. ज्या अर्थी मोबाईक हलत नाही, त्याअर्थी बलांची भूमिती वापरून बेरीज शून्यच येत असली पाहिजे. हे जाणूनच प्रकार २ मध्ये "सेंट्रिफ्यूगल बल" मानावे लागते. (नाहीतर बलांची बेरीज शून्य होत नाही.) पीळ ही कल्पनाही न्यूटनच्या आधीपासून सर्वज्ञात आहे. ताक घुसळताना रवी कशी फिरवतो? उजव्या हाताने दांड्याला आपल्याकडे जोर द्यायचा, डाव्या हाताने उलटीकडे. डाव्या-उजव्या हाताचा जोर बरोबर समसमान असला तर रवीचा मध्य जागच्याजागी राहून तिला पीळ बसतो. कमीजास्त असला, तर रवी बाजूला सटकते. "समसमान बलांनी पडणारा पीळ" समजायला न्यूटनच्या कायद्यांची काहीच गरज नाही.
(सुरुवातीच्या परिच्छेदात मी असे म्हटले : "...शाळेत शिकलेल्या त्या विशिष्ट चित्राला "सत्य" म्हणण्यालाच का कवटाळून राहातो..." पण हे तुमच्या बाबतीत लागू नाही. "नॉन न्यूटोनियन फ्रेम ऑफ रेफरन्स" वापरले तरी सामान्य गणित वापरता येते का? - तुमचा प्रश्न असा बाळबोध नाही. अर्थातच वापरता येते. न्यूटनचा दुसरा कायदा नाही वापरला तर "बल" म्हणजे काय, हा प्रश्न बहुधा तुम्हाला पडला आहे. हा तसा कठिण प्रश्न आहे. शाळेत न्यूटन शिकण्यापूर्वी पहिली-दुसरीत असताना तुम्हाला वस्तू ढकलता-ओढता येत असत, आणि आई बाबांशी बोलता येत असे. तेव्हा "आणखी जोरात ओढ" किंवा "कमी जोरात ढकल" असे शब्द तुम्हाला कळत होते - त्यांचा काय अर्थ कळत होता, हे काळजीपूर्वक स्मरावे. किंवा "रस्सीखेचेत दोन्ही बाजू तितक्याच जोराने ओढत होत्या, म्हणून कोणीच हलत नव्हते" असे म्हटले तर कळत होते. "अधिक जोर", "तितकाच जोर" म्हणजे न्यूटन-शिकण्याच्या-पूर्व काळात तुम्हाला काय अर्थाने कळत होते ते स्मरावे. इथे निरीक्षक २ चे "बल" म्हणजे तेच.)
हम्म्
धनंजय स्पष्टीकरणाबद्दल धन्यवाद. मुद्दा क्र. २ हा तुम्ही म्हटल्याप्रमाणे स्मृतीच्या घोटाळ्यातूनच उद्भवला होता. मुद्दा क्र. ३ बद्दल विकीपीडिया चाळताना असे लक्षात आले की सेंट्रिफ्यूगल फोर्स ( केंद्रोत्सारी प्रेरणा असा काहीतरी शाळेत शब्द होता बहुतेक ) आणि कोरिओलिस फोर्स यांची योजना न्यूटनचे नियम ऍक्सलेरेटेड फ्रेम ऑफ रेफरन्स मध्ये लागू करता यावेत म्हणून केलेली आहे. ( हे फोर्स 'स्यूडो' म्हटले जातात कारण ते केवळ निरीक्षक स्वतः ऍक्सलेरेटेड असेल तरच त्याला अनुभवता येतात, जसे, वळणार्या बसमधील प्रवासी). तुम्ही मूळ उदाहरणातही हेच सांगितले आहे. पण एका निरीक्षकाला जाणवत नाही म्हणून तो फोर्स 'स्यूडो' कसा काय हे समजत नाही.
अवांतरः मूळ उदाहरणातील एक तपशील अजूनही ध्यानात आला नाही. प्रकार १ मधे कोन क१ व क२ हे कोणत्या प्रतलात मोजले आहेत हे स्पष्ट होत नाही. जर ते कायम केंद्रातून जाणार्या उर्ध्व प्रतलात मोजले असतील तर कोन हा कायम स्थिर राहील. पण तुम्ही म्हटले आहे की या ठिकाणी स्वार हा 'प्रसेशन' मधे आहे. म्हणजे कोन नेहेमी परस्परांना समांतर अशा उर्ध्व प्रतलात मोजला जातो का? तसे असेल तर निरीक्षक मध्यभागी असण्याची गरज नाही, नाही का?
कोन मोजायचे
कोनाची राशी (मॅग्निट्यूड) बदलत नाही हे बरोबर आहे. पण कोन वेगवेगळ्या दिशांना झुकलेला असतो.
कोन मोजायचे प्रतल - कोन ज्या प्रतलात आहे, त्यातच कोन मोजायचा. त्याचे चित्र मी काढायचा प्रयत्न... जाऊ द्या - चित्रकलेत मला कधीच चांगले गुण मिळाले नाहीत.
शब्दांत जमते का बघू. समजा डोक्यावरती मध्यान्हीचा टळटळीत सूर्य आहे. त्यामुळे वस्तूची सावली त्याच्या बरोबर "खालच्या" दिशेला पडते आहे. "क१" परिस्थितीत तीन बिंदू निश्चित करूया.
(स्वाराचा पाठीचा कणा ताठ-सरळ आहे, पुढच्या किंवा मागच्या चाकाकडे झुकलेला नाही, आणि बाईकचा-त्याचा मिळून गुरुत्वमध्य त्याच्या कण्यात कुठेतरी आहे, असे मानायला हरकत नसावी. या कण्याची रेषा दोन्ही बाजूला लांबवली, तर एके ठिकाणी जमीन-प्रतलाला छेद देईल. हा बिंदू दोन चाके जमिनीला टेकली आहेत त्याच्या दरम्यान असेल. या बिंदूला "चाक-जमीन-मध्यवर्ती-बिंदू" म्हणूया.
तीन बिंदू असे:
अ. स्वाराचे डोके-मध्यबिंदू
आ. "चाक-जमीन-मध्यवर्ती-बिंदू"
इ. स्वाराच्या डोक्याची जमिनीवर पडलेली सावली-मध्यबिंदू.
अ.-आ. रेषा काढा.
आ.-इ. रेषा काढा.
त्या दोन रेषांमध्ये एक कोन "आ." बिंदूपाशी तयार होईल. तोच कोन "क१".
तीन बिंदूंनी एक आणि एकच प्रतल तयार होते, असे आपण भूमितीत शिकतो. तर वरील "अआइ" तीन बिंदूंनी एक प्रतल तयार होते. (प्रत्येक क्षणी वेगवेगळे प्रतल.) प्रत्येक क्षणी त्या-त्या प्रतलात कोन मोजायचा. (म्हणजे कोन "क२", "क३", वगैरे) ही प्रतले एकमेकांना समांतर नाहीत. (ऊर्ध्व प्रतल म्हणजे घराच्या भिंतीसारखे प्रतल ना? भिंती कधीकधी एकमेकांना समांतर नसतात. इथेही कोन मोजतात ती प्रतले समांतर नाहीत.)
ता.क.
१. एकदा का कोनाचे प्रतल लक्षात आले, की मध्यान्ह वगैरे अनावश्यक तपशील विसरावेत! स्वार ताठ कण्याचा नसून कुब्जा असला तरी चालेल, इ.इ.
२. निरीक्षक १ मध्यभागी असण्याची गरज नाही, हे तुमचे म्हणणे तंतोतंत बरोबर आहे. तो होकायंत्र घेऊन, आणि "सेक्स्टंट" (सर्वेक्षणाची खास दुर्बीण) घेऊन कुठेही उभा राहू शकतो.
३. निरीक्षक २ मात्र वर्तुळाच्या केंद्रात उभा राहिल्यास बरा. पण आवश्यक नाही. मोबाईकवर बसला तरी चालेल. जिथे कुठे का असेना, मोबाईक त्याच्या दृष्टीने अचल हवी.
४. येथे "प्रसेशन" माझा टंकनदोष आहे. अपेक्षित शब्द प्रिसेशन (Precession) असा आहे.
:)
लेख वाचायचा आहे.
पण तत्पुर्वी तुम्ही काढलेली चित्रे फार आवडली :) आता लेख वाचतो :)
-ऋषिकेश
दमलो!
काय भयंकर विश्लेषक प्रकार आहे हा लेख म्हणजे!
अगदी दमूनच गेलो मी वाचून् सुद्धा!
आपला
गुंडोपंत
पृथ्विसापेक्ष स्थिर निरीक्षक
मराठी असे आमुची मायबोली तिला बैसवूं वैभवाच्या शिरी |
***********************************
सेंट्रिफ़्यूगल फ़ोर्स
श्री.धनंजय यांचा लेख वाचला.त्यांच्या कार्यक्षेत्राशी संबंध नसलेल्या या संकल्पनेचे त्यांना एवढे मूलभूत ज्ञान असावे याचे आश्चर्य वाटते.हे केवळ पुस्तकी ज्ञान नसून या संकल्पनेचे सम्यक् आकलन आहे.
इथे निरीक्षक पृथ्विसापेक्ष स्थिर असेल तर समस्येचे विश्लेषण समजणे सोपे जाते असे मला वाटते.(क्र.१)
**
वर्तुळाकार मार्गाने जाणार्या दुचाकीला केंद्रगामी त्वरण (acc'n) असतेच.(=v**2/r).या त्वरणनिर्मिती साठी सेंट्रिपेटल बल(c.p.f.) हवे.(बलाविना त्वरणनिर्मिती अशक्य.)श्री.धनंजय यांनी दाखविलेले घर्षणबल हे या c.p.f. साठी उपयोगी पडते.हे बल जर पिंडाच्या(body) गुरुत्वमध्याला लागले असते तर गाडी कलती होण्याचा प्रश्न आला नसता.{ पृथ्वी सूर्याभोवती लंबवर्तुळाकार कक्षेत फ़िरते.म्हणजे तिला केंद्रगामी त्वरण आहेच. या त्वरणासाठी बल म्हणजे सूर्याचे पृथ्वीवरील गुरुत्वाकर्षण.(म्हणजेच पृथ्वीचे सूर्यसापेक्ष वजन..) हे बल पृथ्वीच्या G (mass centre) मधून जात असल्याने पृथ्वी कलती होण्याचा प्रश्न नाही.}
आता G (mass centre) बिंदूपाशी घर्षणबला एवढेच आणि त्याला समांतर असे केंद्रगामी बल आणि तेवढेच त्याच्या विरुद्ध दिशेने असलेले बल लावू.(यामुळे मूळ बलसंचात काहीच फ़रक पडत नाही.) G पासचे केंद्रगामी बल सेंट्रिपेटल त्वरण निर्माण करते.तर केंद्रोत्सारी बल आणि आणि चाकाजवळचे घर्षण हे (समान,समांतर, विरुद्ध, नैकरेषीय) बलयुगुल मोमेंट निर्माण करते.श्री.धनंजय याला पीळ म्हणतात.(पण ही twisting moment नसून bending moment आहे.) या पीळाला संतुलित करण्य़ासाठी विरुद्ध दिशेचा पीळ अवश्यक आहे.त्याकरिता वाहन कलते.परिणामत: वजन आणि आधार हे (समान, समांतर, विरुद्ध,नैकरेषीय ) बलयुगुल आवश्यक तो विरुद्ध पीळ निर्माण करते.आता वाहनावर कार्यरत असणारे एकच बल असंतुलित राहाते. ते केंद्रगामी त्वरण निर्माण करते. इथे ’सेंट्रिफ़्यूगल फ़ोर्स’ या संकल्पनेची आवश्यकता नाही म्हणून ते भ्रामक आहे असे मी मानतो. हे विश्लेषण अधिक आकलनसुलभ आहे असे वाटते.
***
(" अ फोर्स ऍक्टिंग ऍट अ पॉइंट इन अ बॉडी कॅन बि रिप्लेस्ड बाय ऍन इक्विल पॅरलल फोर्स & अ मोमेंट ऍक्टिंग ऍट एनि अदर पॉइंट इन् द बॉडी."या तत्त्वाचा इथे वापर केला आहे.)
एक शंका
या त्वरणासाठी बल म्हणजे सूर्याचे पृथ्वीवरील गुरुत्वाकर्षण.(म्हणजेच पृथ्वीचे सूर्यसापेक्ष वजन..) हे बल पृथ्वीच्या G (mass centre) मधून जात असल्याने पृथ्वी कलती होण्याचा प्रश्न नाही.
हे पटले नाही. म्हणजे संकल्पना बरोबरच आहे पण cause-effect रिलेशनशिप पटली नाही. गुरूत्वाकर्षण हे संपूर्ण पृथ्वीच्या वस्तुमानावर act होत असते. त्या बलाचा resultant ज्या बिंदूतून जातो तो पृथ्वीचा गुरूत्वमध्य. म्हणजे गुरूत्वमध्याची व्याख्या करण्यासाठी गुरूत्वाकर्षण बलाचा वापर केलेला आहे. या बलाच्या विरुद्ध असे नैकरेषीय बल नसल्यामुळे पृथ्वी कलती होत नाही असे वाटते. गुरूत्वाकर्षण पृथ्वीच्या गुरूत्वमध्यातून जाते म्हणून पृथ्वी कलती होत नाही असे म्हणणे म्हणजे थोडेसे putting the cart before the horse असे वाटते. याबद्दल विचार जाणून घ्यायला आवडतील. (येथे उद्देश nitpicking करण्याचा नसून माझ्या स्वतःच्या संकल्पना पुन्हा तपासून घ्याव्यात असा आहे, हे नम्रपणे नमूद करू इच्छितो. ) - धन्यवाद.
गाडीमागे घोडा
मराठी असे आमुची मायबोली तिला बैसवूं वैभवाच्या शिरी |
***********************************
श्री.अज्ञात यांनी निदर्शनाला आणून दिलेला मुद्दा ठीक आहे. पण मी G (mass centre) असे लिहिले आहे.G बिंदूला गुरुत्वमध्य म्हटलेले नाही. ते असो. मला एवढेच म्हणायचे होते की वक्राकार मार्गाने क्रमण करीत असताना आवश्यक असलेले केंद्रगामी बल जर पिंडाच्या (बॉडीच्या) G बिंदूतून जात असेल तर पीळ कार्यरत होत नाही. त्यामुळे पिंड कलण्याचा प्रश्न उद्भवत नाही. (खरे तर गोलाकार पृथ्वी कलणार कशी?)
मेरुदंड!
(ऍक्सिस) मेरुदंड कलू शकतो. (याला आपण "पृथ्वी कलली असे म्हणू शकतो.) पण कल पृथ्वी तंतोतंत गोल नसल्यामुळे बदलतो. पृथ्वी गोलपेक्षा थोडीशी स्थूलकटी आहे, शिवाय भरती-ओहोटीत तिचा आकार गोलपेक्षा बदलतो, त्यामुळे सूर्य-चंद्राच्या गुरुत्वाकर्षणाने तिचा मेरुदंड कलतो/कल बदलतो (विकीपेडिया दुवा१, दुवा२)
गुरुत्वमध्य - एक बर्यापैकी उपयोगी कल्पना
गुरुत्वमध्य ही कल्पना तुम्ही म्हणता तशी गुरुत्व-स्थानांच्या विशिष्ट बेरजेने उत्पन्न होते. पण त्या कल्पनेचा उपयोग काळजीपूर्वकच करावा. पिंड ताठर (रिजिड) असले, किंवा नसले, इतकेच काय न चिकटलेल्या कणांचा समूह असला, तरी त्या पिंडाचा किंवा समूहाचा गुरुत्वमध्य गणिताने काढता येतो.
जेथवर पिंड "ताठर वस्तू" (रिजिड बॉडी) आहे, असे अंदाजपंचे म्हणू शकतो, तोवर गुरुत्वमध्याच्या गणिताने काही व्यवहार्य अर्थ निघतो. जर अभ्यास-वस्तू न-चिकटलेल्या कणांचा समुदाय असेल तर प्रत्येक कणाचा हिशोब तिथल्यातिथे करावा लागतो. याचे सामान्य उदाहरण म्हणजे भरती-ओहोटी. चंद्र-सूर्यांच्याशी संबंधित गुरुत्वाकर्षणामुळे पृथ्वीवर समुद्रात भरती-ओहोटी दिसते. इथेही पृथ्वीचा गुरुत्वमध्य कुठल्याही क्षणी गणिताने काढता हेतो. पण ते गणित वांझ आहे. गुरुत्वमध्यावरील "रिझल्टंट"च्या गणिताने भरती-ओहोटीबद्दल काहीही समजत नाही. (या ठिकाणी पृथ्वी ताठर वस्तू नाही, तिच्यावरचे पाणी आकार बदलते, म्हणून गुरुत्वमध्याकडे पूर्ण लक्ष केंद्रित करता येत नाही.) पृथ्वीवरच्या भरती-ओहोटीच्या हिशोबात मात्र चंद्र किंवा सूर्य रिजिड बॉडी आहेत, त्यांचे पूर्ण गुरुत्व त्यांच्या गुरुत्वमध्याशी केंद्रित आहे, असे अंदाजपंचे मानायला काही हरकत नसते. (म्हणजे याच उदाहरणात गुरुत्वमध्य कल्पून हिशोब सार्थ आणि निरर्थक कसा ही दोन्ही उप-उदाहरणे मिळतात!)
(येथे एका परिच्छेदात एक चुकलेले मत लिहिले होते, ते काढून टाकले आहे. त्यामध्ये मी केलेल्या प्रयोगाचे वर्णन बरोबर होते, पण निष्कर्ष चुकलेला होता.)
बरोबर - आकृती १ पृथ्वीसापेक्ष आहे
पण "पृथ्वीसापेक्ष" म्हणण्याऐवजी "होकायंत्रसापेक्ष" असे म्हटले आहे. अर्थ एकच. आकृती १ मध्ये सेंट्रिफ्यूगल फोर्स दिसतही नाही.
आकृती १, स्थिती १ मध्ये दुचाकीच्या गुरुत्वमध्यावर उत्तरेकडे आणि दक्षिणेकडे ओढणार्या समान, विरुद्ध एकरेषीय काल्पनिक बलांच्या जोडीची युक्ती सांगून श्री. यनावालांनी हिशोब सुकर केला आहे. हे आकलनसुलभ आहे, आणि हिशोबाच्या दृष्टीने मोठ्या सोयीचे आहे, पण ही बले काल्पनिक आहेत हे विसरून चालणार नाही. कारण दुचाकीच्या प्रत्येक अंगावर सर्व दिशांनी उलट-सुलट ओढणार्या काल्पनिक बल-जोड्या कार्यरत असू शकतात. (उदाहरणार्थ, चालकाच्या डोक्यावरही अशीच एक जोडी कार्यरत आहे. त्यांच्यापैकी एकाचे घर्षणाशी बलयुगुल मानता येते, वगैरे.) त्या सर्व जोड्यांपैकी फक्त एकच बल-जोडी आपण निवडली, ते पटापट हिशोब होण्याकरिता. त्या विवक्षित बल-जोडीची काही विशेष "सत्यता" आहे, असा काही आपला आग्रह नसावा. त्यामुळे घर्षण, आधार, आणि वजन हा तीन बलांचीच भौमितिक बेरीज करून दुचाकीच्या स्थितीचे वर्णन होऊ शकते, ते गणित लांब का असेना. (शॉर्टकट मस्त आहे, हे पुन्हा सांगणे नलगे.) आकृती १ मध्ये सेंट्रिफ्यूगल फोर्स ही संकल्पनाच नाही.
(म्हणूनच "इथे ’सेंट्रिफ़्यूगल फ़ोर्स’ या संकल्पनेची आवश्यकता नाही म्हणून ते भ्रामक आहे असे मी मानतो." हे वाक्य मुळीच समजले नाही. आकृती १ मध्ये ’सेंट्रिफ़्यूगल फ़ोर्स’ कुठे दिसतच नाही, तर ती संकल्पना अस्तित्वातच नाही आहे. अस्तित्वात नसलेली कल्पना भ्रामक कशी असू शकेल? कोणी म्हटले, की "गट्ट्ळगर्रगम्" ही कल्पना भ्रामक आहे, तर आपण म्हणू, "हा 'गट्ट्ळगर्रगम्' कल्पना आम्हाला मुळी ठाऊकच नाही, तर ती भ्रामक असण्या-नसण्याचा प्रश्नच उद्भवत नाही.' खरे तर "अशा निरीक्षकाला ’सेंट्रिफ़्यूगल फ़ोर्स’ या संकल्पनेची आवश्यकता नाही म्हणून तो निरीक्षक ती मानत नाही." असे वाक्य पूर्ण अर्थवाही आहे, असे मला वाटते.)
काही बारीक सारीक तात्विक फरक किंवा स्पष्टीकरणे :
१. (बलाविना त्वरणनिर्मिती अशक्य.) हे वाक्य माझ्या दृष्टीने लघुलिपीत, विद्यार्थ्यांच्या सोयीसाठी शब्दांचा क्रम उलटवून लिहिले आहे. त्वरण हे प्रत्यक्ष मोजमापाच्या अधिक जवळ आहे. बल आहे की नाही, हे केवळ अनुमानाने समजते. आधी बल मानून मग त्वरणाचे अनुमान काढणे धोकादायक आहे. बल आधीच मानले, आणि डोळ्यांना त्वरण दिसले नाही, तर ते कल्पित बल चक्षुर्वै निरीक्षणापेक्षा प्रमाण मानणार का? तर नव्हे. चक्षुर्वै निरीक्षण हे तार्किकदृष्ट्या आधी येते, आणि त्यावरून दुचाकीवर कुठलेसे बल असल्याचे अनुमान आपण करू शकतो. "प्रत्यक्ष" हे "अनुमाना"पेक्षा नेहमीच ठोस आणि मूलभूत असते. व्यवहार्य वाक्य असे हवे :
त्वरण-निरीक्षणाने बलाचे अनुमान करतो.
२. "पृथ्वी... कलणे... इ. इ."
असे दिसते आहे, की या कलण्याने माझा मुख्य मुद्दा बाजूला पडला आहे.
माझ्या उदाहरणाचा रोख मिती कमी होण्याबाबत होता. सेंट्रिफ्यूगल फोर्स मानणारा निरीक्षक एक कमी मिती मानू शकतो. त्यासाठी हे उदाहरण बघावे: फिरवली जाणारी गोफण (अजून दगड टोकाशी आहे.) गोफण आडव्यात फिरवली जात आहे असे मानण्यास हरकत नसावी.
प्रकार १. होकायंत्र घेऊन बसलेला निरीक्षक -
दोन मिती मानाव्या लागतात : "पूर्व-पश्चिम" आणि "उत्तर दक्षिण" (आडव्यात फिरणार्या गोफणीसाठी "वर-खाली" मितीकडे दुर्लक्ष केले तरी चालते.)
दगडास त्वरण होते असे निरीक्षकाला दिसते. त्यामुळे त्याच्यावर कुठलेसे अविरोध बल कार्यरत असल्याचे अनुमान निरीक्षक करतो. ते बल म्हणजे गोफणीच्या वादीतला ताण.
प्रकार २. गोफण फिरवणारीच्या हातातल्या संवेदना=निरीक्षक -
एकच मिती मानावी लागते (हाताकडची दिशा, हातापासून दूरची दिशा = आत-बाहेर)
दगड हातापासून एकाच अंतरावर आहे. त्याला त्वरण शून्य आहे. त्यामुळे त्याच्यावर कुठलेच बळ नाही, किंवा बलांचा तुल्यबलविरोध आहे.
दगडावर एक तरी बल आहेच - गोफणीच्या वादीतला ताण, कारण हातांच्या संवेदनेला तो जाणवतो आहे. त्यामुळे दगडाचे त्वरण शून्य व्हावे म्हणून आणखी एक तरी उलट्या दिशेचे बल आहे, असे अनुमान निघते - हेच ते केंद्रोत्सारी बल, सेंट्रिफ्यूगल फोर्स.
(येथे "त्वरण असतेच" असे म्हणू नये. जर मितीत अंतर बदलत नाही तर "त्वरण आहे" असा आग्रह कसा धरता येईल? शिवाय हे मोजमाप वस्तुनिष्ठ असल्यामुळे, हे मोजमाप म्हणजे कोणाची स्पप्नातली बरळ आहे, अशी टीकाही करता येत नाही.)
प्रकार १ चा फायदा - एकच बल मानावे लागते. तोटा : कुठल्याही मितीत अचल (कॉन्स्टंट) संख्या नाही.
प्रकार २ चा फायदा - एक मिती कमी मानता येते. "हातापासून दगडाचे अंतर" ही संख्या "आत-बाहेर" मितीत अचल राहाते. तोटा : एक बल अधिक मानावे लागते.
रोजव्यवहारातल्या मोटारसायकलचे उदाहरण का दिले? हा लेख "भूस्थिरवादाचा पुरस्कार - भाग ३" म्हणून लिहिलेला आहे. भाग २ मध्ये एक पात्र मोटारसायकल चालवत येणार होते.
शिवाय हे रोजव्यवहारातले उदाहरण आहे. आपल्यापैकी अनेकांनी खुद्द निरीक्षक १ आणि निरीक्षक २ या भूमिका व्यवहारात वठवलेल्या आहेत. त्यामुळे निरीक्षक २ कोणी आक्रसताळा वेडगळ आहे, असे कोणी वाटून घेणार नाही. (कारण कित्येकदा ते आपल्या स्वतःचे वर्तन असते.) "भूस्थिरवादाचा पुरस्कार - भाग २" मध्ये एका व्यवहारातल्या उदाहरणात अनेक वाचकांनी वळणार्या बसबरोबर हलणार्या निरीक्षकाची भूमिका योग्य मानली होती.
पण जर मोटारसायकल कलण्याने "मिती कमी होते" हा मूळ मुद्दा बाजूला पडणार असेल, तर गोफणीचे उदाहरणच बरे. इथे सर्व बले दगडाच्या गुरुत्वमध्यावरून जातात. इथे "हातातील संवेदना=निरीक्षक" थोडा कल्पनेला जड जाईल. मग वाटल्यास "वळणावरच्या कारमधील मनुष्य" याचे उदाहरण घ्यावे. कार कलत नाही, पण निरीक्षक कारबरोबर हलत निरीक्षण करत राहिला, तर सेंट्रिफ्यूगल फोर्स जाणवतो. इथेही दोन ऐवजी एक मिती मानता येते, हाच फायदा होतो.
थोडी उपमा-शक्ती वापरली तर हेच उदाहरण १/शून्य मितीतही लागू आहे. एका मितीत (एका रेषेवर हलणार्या) वस्तूचे "त्वरण" असते, आणि ते त्वरण उत्पन्न करणारे कुठलेसे बल असते. त्याच वस्तूबरोबर हलणार्या निरीक्षकाला "त्वरण" शून्य असते, मिती शून्य असते, आणि वस्तूची ओढाताण करणारी दोन बले असतात. पैकी दुसर्याचे नाव "वजन". "वजना"चा आणि "हलत्या निरीक्षकाला वेगळ्या जाणवणार्या त्वरणा"चा अशा प्रकारे घनिष्ठ संबंध असतो. हा सर्व लेखप्रपंच श्री. नवीन यांच्या गुरुत्वाकर्षणाबद्दलच्या लेखातून निघाला आहे - त्याचा दुवा लेखात आहेच.
भ्रामक बल
मराठी असे आमुची मायबोली तिला बैसवूं वैभवाच्या शिरी |
***********************************
भ्रामक बल:
श्री.धनंजय लिहितात :""इथे ’सेंट्रिफ़्यूगल फ़ोर्स’ या संकल्पनेची आवश्यकता नाही म्हणून ते भ्रामक आहे असे मी मानतो." हे वाक्य मुळीच समजले नाही. आकृती १ मध्ये ’सेंट्रिफ़्यूगल फ़ोर्स’ कुठे दिसतच नाही, तर ती संकल्पना अस्तित्वातच नाही आहे. अस्तित्वात नसलेली कल्पना भ्रामक कशी असू शकेल? "
आ.क्र.१ मधे सें.फ़्यू. बल नाही हे खरेच."मी ते बल भ्रामक मानतो" हे माझे विधान सामान्य(जनरल) आहे.ते या आकृतीशीच संबंधित आहे असे नाही.’इथे’ या शब्दामुळे ते तसे वाटते हे खरे. ती माझी चूकच आहे. "हे बल वास्तव की भ्रामक?" या प्रश्नाला माझे उत्तर ’भ्रामक’ असे आहे.
" एक दुचाकीस्वार वर्तुळाकार मार्गाने नियमित वेगाने (कॉंन्स्टंट स्पीड ) जात आहे.तर त्याच्यावर कार्यरत असलेली बले (वास्तव) कोणती? " या प्रश्नात मला कोणतीही संदिग्धता वाटत नाही.मी स्वत:ला भूस्थिर समजूनच उत्तर देणार. तशीच अपेक्षा आहे. इथे वास्तव बले अशी:
*१. पिंडाचे (दुचाकी+स्वार) वजन.
*२. रस्त्याचा आधार (नॉर्मल रीऍक्शन)
*३ .रस्त्याच्या पृष्ठभागावरील घर्षण.(धावेला लंब पण क्षितिज समांतर..लॅटरल फ़्रिक्शन)
(आणखी काही बलें आहेत. पण ती संतुलित आहेत.त्यांचा विचार इथे नको. )
(श्री.धनंजय यांनी ही बलें आ.१ मधे दाखवली आहेत.)
वरील प्रश्नाच्या अन्य कोणत्याही उत्तराशी सहमत व्हावे असे मला वाटत नाही.
प्रश्नातील शब्दांच्या व्याख्या काय?
> " एक दुचाकीस्वार वर्तुळाकार मार्गाने नियमित वेगाने
> (कॉंन्स्टंट स्पीड ) जात आहे.तर त्याच्यावर कार्यरत
> असलेली बले (वास्तव) कोणती? "
प्रश्न नेमका हा नाही. असल्यास त्यातील "वास्तव" आणि "बल" हे शब्द धूसर व्याख्येचे आहेत. त्यामुळे उत्तर दिले आहे की नाही तेच कळले नाही.
१. वास्तव म्हणजे काय?
(माझे मत मी अन्यत्र दिले आहे. ते तुमच्या मतापेक्षा वेगळे आहे असे मला वाटते. पण तुमचे मत नेमके काय ते कळू शकले नाही. )
२. बल हे "वास्तव" कसे असू शकते?
(माझ्या मते : साधारणपणे अनुमानाने. बलाचा प्रत्यक्ष अनुभव कधीकधी स्पर्शेंद्रियाने होतो, तो वगळता.)
३. अनुमानासाठी विदा (डेटा) कुठला वापरता येतो?
(माझे उत्तर : प्रत्यक्ष संवेदना.)
४. अनेक विचारी लोकांना एकमेकांशी संवाद साधायचा असेल तर कुठला प्रत्यक्ष विदा मान्य आहे?
(माझे उत्तर : फक्त अशा संवेदना-अनुभवांचा विदा, जो त्या अनेकांच्या प्रत्यक्ष अनुभवाला येऊ शकतो. अशा प्रकारच्या प्रत्यक्ष अनुभवांना "वस्तुनिष्ठ" म्हणता येते. ["वास्तव" शब्दाच्या व्युत्पत्तीमधील "वस्तु" हे मूळ लक्षात येऊन मनोरंजन व्हावे.])
५. दुचाकीवर बसलेल्या किंवा त्याच्याकडे डोळे रोखलेल्या निरीक्षकाला स्वतःच्या (+अशाच सर्व निरीक्षकांच्या) वस्तुनिष्ठ अनुभवांतून सेंट्रिफ्यूगल फोर्सचे अनुमान करता येते. त्यांचे अनुमान चुकले आहे (किंवा भ्रामक आहे) असे म्हणण्यास प्रमाण काय आहे?
(माझे उत्तर : प्रत्यक्ष वस्तुनिष्ठ अनुभवापेक्षा अधिक वजनदार काहीच प्रमाण नाही.)
६. भूस्थिरवादी स्वतःच्या कल्पनांना भ्रामक म्हणून जाणून सूर्यस्थिर त्वरणे आणि बले वास्तव का मानत नाही?
माझे भाष्य : "मी स्वत:ला भूस्थिर समजूनच उत्तर देणार." ही वैयक्तिक आवडनिवड आहे. किंवा पुष्कळ वेळा त्यापेक्षा वस्तुनिष्ठ अशी सोय आहे. (तसे असल्यास भूस्थिरवादी ती सोय सांगेल, उगाच समजूनच असा सार्वकालिकक आग्रह करणार नाही). काहीतरी सर्वथैव "वास्तव" असण्या-नसण्याशी या आवडी-निवडीचा तर्कसंबंध कळला नाही. भूस्थिर निरीक्षकाला सेंट्रिफ्यूगल फोर्स अनुभवाला (अनुभवाच्या अनुमानाला) येणार नाही. मग तो "ही कल्पना भ्रामक आहे" असे म्हणायची वेळ कधी येणार आहे? व्यवहारात वेळ येते ती अशी. दुचाकीवरील निरीक्षकाच्या स्पर्शेंद्रियाला सेंट्रिफ्यूगल फोर्स जाणवतो. स्वतःच्या (आणि स्वतःसारख्या अन्य निरीक्षकांच्या) वस्तुनिष्ठ अनुभवातून दुचाकीवरचा निरीक्षक त्या अनुमानाचा उल्लेख करतो. भूस्थिर निरीक्षक तो उल्लेख ऐकतो. त्या कल्पनेविषयी विचार करतो, आणि आपल्याला त्या कल्पनेची जरूर नसल्याचे सांगू शकतो. पण दुचाकीवरील निरीक्षकांच्या अनुभवजन्य अनुमानाचे खंडन कुठल्याच तर्काने करू शकत नाही. दुचाकीवरील निरीक्षकाला तो सांगू शकतो की "तूही भूस्थिर विचारच कर." पण ही वैयक्तिक आवडनिवड आहे, त्याला कुठलाच तार्किक पाया नाही. दुचाकीवरील निरीक्षक त्याला म्हणेल - "माझ्यासारखा तू दुचाकी-स्थिर विचार कर." क्विट्स् .
दुचाकीवरच्या निरीक्षकाच्या सोयिस्कर आणि अनुभवजन्य विचारांना अवास्तव आणि भ्रामक म्हणून, त्याला भूस्थिरवाद मानावयास सांगणे म्हणजे केवळ जुलूम झाला. ती भूमीही स्थिर नाही, असा अनुभव येणारे काही वस्तुनिष्ठ सूर्य-स्थिर निरीक्षक आहेत. कोणाला भूस्थिरवादाचा इतकाच आग्रह असेल, निरीक्षकाच्या सोयीशी काहीएक सहानुभूती नसली, तर मग त्याने सूर्यस्थिरवाद्यांचा जुलूम स्वीकार करावा. आणि त्या सूर्यस्थिरवाद्याला अनुभवास येणार्या सर्व त्वरणांचा हिशोब "वास्तव" म्हणून मान्य करावा, आणि आपली सर्व भूस्थिर-अनुमानित बले भ्रामक मानावीत. असे होत नाही. भूस्थिरवादी स्वतःच्या अनुमानित बलांना वास्तव मानतात, भ्रामक मानत नाही (भूस्थिर भूमिकेतून श्री. यनावाला वर म्हणतात : "वास्तव बले अशी: *१. पिंडाचे (दुचाकी+स्वार) वजन.*२. रस्त्याचा आधार (नॉर्मल रीऍक्शन)*३ .रस्त्याच्या पृष्ठभागावरील घर्षण.") आणि सूर्यस्थिरवाद्यांकडे यथेच्छ दुर्लक्ष करतात. (आणि हे माझ्या मते योग्यच करतात.) नेमक्या त्याच प्रकारे दुचाकीवरील स्वाराने भूस्थिरवाद्याच्या "वास्तवा"कडे यथेच्छ दुर्लक्ष करावे, आणि स्वतःच्या वस्तुनिष्ठ अनुमानित बलांना वास्तव मानावे, भ्रामक मानू नये.
पृथ्वीच्या कक्षेची त्रिज्या मोठी, आणि दुचाकीच्या कक्षेची त्रिज्या लहान म्हणून एकावरून निरीक्षण वास्तव आणि दुसरे वास्तव नाही, हे मूलभूत तत्त्वज्ञान असू शकत नाही. मग वास्तव-अवास्तवची सीमारेषा असलेली त्रिज्या किती म्हणायची - १ किमी? १०० किमी? ४ प्रकाश-मिनिटे? चंद्रावर पदार्पण केलेल्यांची चंद्रस्थिर निरीक्षणे वास्तवाच्या सीमेच्या या बाजूला येतात, की त्या बाजूला? "वास्तव" कल्पनेचा तात्त्विक पाया निरीक्षकाच्या कक्षेच्या त्रिज्येच्या राशीवर ठरवण्यात काय हशील आहे, ते कळत नाही. भौतिक "वास्तव" म्हणजे "वस्तुनिष्ठता" असे मानण्यात सुटसुटीतपणा आहे, व्यवहार्यता आहे. आणि हे मानवाच्या नव-संशोधक ऊर्मीशी सुसंगत आहे. वस्तुनिष्ठ अशा निरीक्षणाने काही नवीन अनुभव आल्यास "वास्तवा"ची व्याख्या बदलत नाही. केवळ अमुक-तमुक अनुमानित कल्पनांची आवश्यकता नाहिशी होते. त्याऐवजी तमुक-ढमुक कल्पना अनुमानित होतात.
त्रिज्येचा उल्लेख यासाठी :
सामान्य मोटार-दुचाकीचे १०० मीटर गोल, ७२ किमी ताशी वेग, त्वरण ४ मीटर/सेकंद-वर्ग
पृथ्वीच्या मेरुदंडाभोवती दुचाकीचा वेग १६७० किमी ताशी त्वरण ~३ सेमी/सेकंद-वर्ग (त्रिज्या मोठी आहे)
सूर्याभोवती दुचाकीचा वेग १०८००० किमी ताशी, त्वरण ~६ मिमि/सेकंद-वर्ग (त्रिज्या आणखी मोठी आहे)
भूस्थिरवादी म्हणेल की त्याचा हिशोब अंदाजे बरोबर आहे. चार मीटर/सेकंद-वर्गापुढे ३ सेमी, ६ मिमि, म्हणजे कःपदार्थ. तरी सूर्यस्थिरवाद्याला भूस्थिर चित्र मिथ्या का? कारण भूस्थिरवादीच्या मते दुचाकी गोल जाते आहे, आणि सूर्यस्थिरवाद्याला ती तोड्याच्या जिलबीच्या आकाराच्या मार्गात जाताना दिसते. भूस्थिरवाद्याने केलेला अंदाज भलतेच मोठे चुकीचे चित्र दाखवतो.
न्यूटनभक्ती
न्यूटन हा एक प्रखर बुद्धिवान विचारवंत होता.
त्याच्या आधी (पश्चिमेकडे) दीर्घकाळ भौतिक तत्त्वे गाजवणारा ऍरिस्टॉटल होता, आणि न्यूटनच्या नंतर कदाचित आइन्स्टाईनचेच एक नाव डोळ्यासमोर येते.
ऍरिस्टॉटल आणि न्यूटनबद्दल हे कौतूक तर वाटतेच, की त्यांच्या तत्त्वाच्या अनुसार केलेल्या गणिताने अनुभवांच्या मोजमापांची व्यवस्था बर्यापैकी लागते (आणि न्यूटनच्या गणिताने खूपच चांगली लागते). प्रचंड अनुभवराशीची "सोयिस्कर व्यवस्था" लावणे हे मोठे दैदीप्यमान यश आहे. तेववढ्या कामगिरीने ते दोघे आपल्या आदराच्या पात्र होतात.
पण यावेगळे दोघांच्या साहित्यिक प्रतिभेचे कौतूक असे वाटते, की त्यांची भौतिक तत्त्वे "सोयिस्कर व्यवस्था" पेक्षा अधिक मानली गेलीत. सत्याची किंवा वास्तवाची अनुभवाच्याही पेक्षा मूलगामी वर्णने मानली गेलीत.
पण ऍरिस्टॉटलचे मनोभावी वर्णन "सत्य" नाही, हे कळल्यावर न्यूटनचेही दिलखुश वर्णनही तसेच "सत्य" नाही इतके तरी ऐतिहासिक भान ठेवायला हवे होते. यात त्या गुरूंना दोष देणे योग्य नाही. कोणाचेतरी म्हणणे केवळ म्हणणे म्हणून प्रमाण मानायचे, स्वतःची अनुभवप्रामाण्याची जबाबदारी झटकण्याच्या आपणा विद्यार्थ्यांच्या आळसाला वाटल्यास दोष देता येईल.
न्यूटनचे "सत्य" इतके चित्तवेधक होते, ते यथार्थ मानण्याचा मोह इतका अनावर होता त्याविषयी ही दोन वात्रटिका-कडवी द्यावीशी वाटतात :
Nature and nature's laws lay hid in night:
God said, 'Let Newton Be!' and all was light." - (ऍलेक्झांडर पोप)
"It did not last; the Devil howling 'Ho!
Let Einstein Be!' restored the status quo." - (जॉन कॉलिंग्स स्क्वायर)
सृष्टी नि तिचे तंत्र झाकून होती रात्र
देवाने न्यूटन धाडला, अवघा प्रकाश पाडला. - (ऍलेक्झांडर पोप)
तो फार टिकला नाही, सैतानाची झाली द्वाही
"जा रे आइन्स्टाइन तेथे", त्याने केले जैसे थे! - (जॉन कॉलिंग्स स्क्वायर)
ऍरिस्टॉटल-न्यूटन-आइन्स्टाईन ही अनुभवप्रामाण्याची गुरुपरंपरा आहे. त्यांना अंतिम-सत्य-सांगणारे गुरू बनवणे ही एका प्रकारे त्यांच्या कार्याची हेटाळणीच. (आइन्स्टाईन त्यातून वाचला, असे वरच्या वात्रटिकेतून दिसते.) पण उत्तरोत्तर अनुभवांची व्यवस्था अधिकाधिक नेमकी आणि उत्तम लागत गेली, ती का, वगैरे जाणण्यासाठी या गुरूंच्या म्हणण्याचा लक्षपूर्वक अभ्यास केला पाहिजे. पण त्यांचे कुठलेही तत्त्व "अनुभवापेक्षा मूलभूत गृहीतक" मानले नाही म्हणजे आपल्या नैसर्गिक शहाणपणाने मिळवली.
"उपेयप्रतिपत्त्यर्था उपाया अव्यवस्थिता:" हे ऐहलौकिक ज्ञानाबाबत सुज्ञ आत्मवर्णन आपल्या वैयकरणांनी सांगितले आहे.
जे काय अनुभवात आहे, त्याची सिद्धता करायची असेल (उपेय), ती लावण्यापुरतेच उपाय (शास्त्रातली तत्त्वे आणि तंत्र) असतात. एकदा उपेय प्राप्त झाले, की उपायांचे काही स्थान नाही (ते अव्यवस्थित आहेत.)
हे अनुभवप्रमाण तत्त्व आपण रोजच्या आयुष्यात पदोपदी वापरतो. मग न्यूटनच्या बाबतीत, किंवा अशाच कुठल्या प्रतिभावंत गुरूच्या बाबतीत, हे तत्त्व अकस्मात नाहिसे का होते? हे मोठे कोडे आहे.
वात्रटिका
मराठी असे आमुची मायबोली तिला बैसवूं वैभवाच्या शिरी |
***********************************
न्यूटन आणि आईन्स्टाईन
या सदर्भात श्री. धनंजय यांनी दोन वात्रटिका दिल्या आहेत त्या अशा:
"न्यूटनचे "सत्य" इतके चित्तवेधक होते, ते यथार्थ मानण्याचा मोह इतका अनावर होता त्याविषयी ही दोन वात्रटिका-कडवी द्यावीशी वाटतात :
Nature and nature's laws lay hid in night:
God said, 'Let Newton Be!' and all was light." - (ऍलेक्झांडर पोप)
"It did not last; the Devil howling 'Ho!
Let Einstein Be!' restored the status quo." - (जॉन कॉलिंग्स स्क्वायर)
...त्यांनी केलेल भाषांतर :
सृष्टी नि तिचे तंत्र झाकून होती रात्र
देवाने न्यूटन धाडला, अवघा प्रकाश पाडला. - (ऍलेक्झांडर पोप)
तो फार टिकला नाही, सैतानाची झाली द्वाही
"जा रे आइन्स्टाइन तेथे", त्याने केले जैसे थे! - (जॉन कॉलिंग्स स्क्वायर)
*****
यांतील दुसर्या वात्रटिकेशी मी सहमत नाही.आईनस्टाईनने जैसे थे (स्टेटस क्वो) स्थिती केली हे मान्य नाही.म्हणजे वैश्विक गुरुत्वाकर्षणाचा नियम पुन्हा अंधारात दडला काय? तर तसे नाही.न्यूटनचे सर्व नियम आजही लागू आहेतच. एकाच वेळी दहा उपग्रह अवकाशात पाठवून आपल्या वैज्ञानिकांनी ते त्या त्या कक्षेत स्थापित केले .याची आकडेमोड न्यूटनच्या गुरुत्वाकर्षण नियमानुसार केलेली असणार.इथे सापेक्षतावादाचा काही संबंध नाही. प्रकाशाव्या वेगाशी (c) तुलना करता रॉकेट, उपग्रह, इ.च्या गती (v) नगण्य आहेत. (v/c)**2 हे पद शून्याशी समीपन साधते.(--->०)
.......
वरील दुसर्या वात्रटिकेत पुढील बदल सुचवावासा वाटतो :
let Einstein be", made the brighter glow.
मराठी
१.नियम निसर्गाचे काहीसे, होते झाकुन तमातळी ।
ईश्वर वदला "न्यूटन व्हावा" प्रकाश त्या नियमां उजळी।
२.शतकांनंतर प्रकाश अपुरा पुण्यभुताने* दिली हाळी ।
"आईनस्टाइन असो" नियम तो प्रखर प्रकाशाने उजळी ।
(*होली गोस्ट.)
बलावर बला
मराठी असे आमुची मायबोली तिला बैसवूं वैभवाच्या शिरी |
***********************************
......सेंट्रिफ्यूगल बलाच्या संदर्भात श्री. धनंजय यांनी मांडलेले विचार पुन:पुन्हा तीन वेळां वाचले.पटूं लागले. इतके दिवस मनात बाळगलेल्या ठाम कल्पनांतील अपूर्णता लक्षात आली. मेकॅनिक्स हा आमचा उपयोजित व्यावहारिक विषय त्यांनी तत्त्वज्ञानाच्या पातळीवर नेऊन ठेवला.वास्तव बल (real force) म्हणजे काय? असा प्रश्न त्यांनी उपस्थित केला.मी तर गुरुत्वाकर्षण बल,ताण,(टेंशन), दाब (कॉम्प्रेशन),आधार (रीऍक्शन),घर्षण, इ. बलांना वास्तव, तर इनर्शिया फ़ोर्स, सेंट्रिफ़्यूगल फ़ोर्स यांना स्यूडो (भ्रामक) मानत
आलो आहे.तेव्हा आता सगळ्या संकल्पनांवर पुनर्विचार करणे प्राप्त आहे.श्री. धनंजय यांच्या मताचा प्रतिवाद करणे अशक्यच.
.......अवकाश(स्पेस),काळ (टाईम),वस्तुमान (मास) आणि बल (फ़ोर्स) ही या विषयाची मूलतत्त्वे(फ़ंडामेंटल प्रिंसिपल्स) आहेत.या मूलतत्त्वांच्या व्याख्या करता येत नाहीत. करूं नयेत.त्या अंत:स्फ़ुरणशक्तीने जाणाव्या.जसे भूमितीतील बिंदू, रेषा या संकल्पना.’बल’ म्हणजे काय हे जरी शब्दांत व्यक्त करता आले नाही तरी समजते.मी तर या विषयाला "बलसंच, तसेच पिंडावर (बॉडीवर) कार्यरत असलेल्या बलसंचाचे परिणाम यांचा अभ्यास " असेच म्हणतो.तर विषयाचा डोलारा ज्यावर उभा आहे त्या बलावरच आता(श्री. धनंजय यांच्या लेखामुळ बला आली आहे !
........"असंतुलित बलाविना त्वरण अशक्य". म्हणतो ते अशा करिता की इथे कार्य-कारण भाव काही जणांच्या लक्षात येत नाही. बल हे कारण असून त्वरण हे त्याचे कार्य आहे.....या त्वरणामुळे बल निर्माण होते....असे विधान विद्यार्थीच नव्हे तर तर काही प्राध्यापकही करताना दिसले.म्हणून "पिंडावर असंतुलित कार्यरत असेल तर, आणि केवळ तरच, त्यात त्वरण निर्माण होते." असे विधान मी करतो.(इथे’तर होतेच ’ आणि तरच होते’ असे अभिप्रेत आहे. या विधानाशी मी अजूनही ठाम आहे.
.....खरेतर या विषयात अनेकांना रस नसणे स्वाभाविक आहे.(श्री. धनंजय यांचा अपवाद सोडा. त्यांना कोणताच विषय वर्ज्य नाही.) म्हणून अशी चर्चा मला इथे अप्रस्तुत वाटते.
आणखी एक प्रश्न!
अज्ञात, धनंजय आणि यनावाला यांच्यातील चर्चा आवडली.
प्रेषक अज्ञात यांनी उपस्थित केलेले प्रश्न माझ्याही मनात होतेच, पण त्यांनी ते आधीच मांडलेले होते आणि त्यांवर श्री. धनंजय यांनी त्यांची समजेल अशा भाषेत दिलेली उत्तरे आवडली... असो..
लेखातील निरिक्षकाला, मोबाईकच्या स्थितीचे त्याच्या निरिक्षणांवरून वर्णन करण्याकरीता, पहिल्या चित्रामध्ये तीन मिती आणि दुसर्या चित्रामध्ये दोन मिती मानाव्या लागतील. पहिल्या चित्रातील वर्णन आपल्यासमोर आहे, तेथे श्री. धनंजय म्हणतात, त्याप्रमाणे केंद्रोत्सारी बलाची (सेंट्रिफ्युगल फोर्स) नडच नसल्याकारणाने ते घेतले (की मानले?) नाही. पण दुसर्या चित्रामध्ये ते मानावेच लागेल, यात मलासुद्धा कसलिही शंका वाटत नाही!
एका ठिकाणी श्री. धनंजय यांनी खालीलप्रमाणे आत-बाहेर (दुसर्या चित्राप्रमाणे) ही मिती वापरून वर्णन कसे करावे, हे सांगितले आहेः
[...] एकच मिती मानावी लागते (हाताकडची दिशा, हातापासून दूरची दिशा = आत-बाहेर)दगड हातापासून एकाच अंतरावर आहे. त्याला त्वरण शून्य आहे. त्यामुळे त्याच्यावर कुठलेच बळ नाही, किंवा बलांचा तुल्यबलविरोध आहे. [...]
हे मान्य आहे, आत-बाहेर ही मिती जर मानली तर, तेथे निरिक्षकाच्या (दृश्य) संदर्भ चौकटीने पाहिले असता, आत किंवा बाहेरच्या दिशेस त्या मोबाईकचे किंवा गोफणेच्या टोकाशी असलेल्या दगडाचे त्वरण शुन्यच राहील... या मताशी मी सहमत!
पण, ती मोबाईक वक्राकार (किंवा गोलाकार) रस्त्यावरून सतत फिरत आहे, आणि निरिक्षक त्या गोलाकार रस्त्याच्या मध्य(केंद्र?)बिंदूशी बसलेला आहे (२ क्रमांकाच्या आकृतीवरून) आणि तो आत-बाहेर अन् वर-खाली अश्या दोन मिती मानत आहे (मानाव्या लागतीलच म्हणा तशा!), तर त्या निरिक्षकाला त्या मोबाईकचे आत-बाहेर मितीतील त्वरण शुन्य असे दाखवायचे असेल (किंवा पाहायचे असेल किंवा वर्णन करायचे असेल), जसे की वरील श्री. धनंजय यांच्या एका हायलाईट केलेल्या वाक्यात मी दर्शविले आहे, तर त्यासाठी त्या निरिक्षकाला (गोलाकार रस्त्याच्या मध्यभागी बसलेला आहे) मोबाईकशी नेहमी संपर्कात राहावे लागेल... उदा. समजा मी गोफण फिरवतोय (आता गोफण म्हणजे काय, ती कशी काम करते ते सांगणे नलगे!), दोराच्या टोकाशी असलेल्या दगडाचे मला क्षणापरत लोकांना वर्णन करून सांगायचे असल्यास मला त्या दगडाच्या गतीसापेक्ष गतीने स्वतःभोवती फिरावे लागेल (ज्या हातात गोफणीचा दोर आहे, तो तर आडवा/होरिझोन्टल किंवा थोडा कललेला असेल, त्याच्या किंवा दुसर्या रिकाम्या असलेल्या हाताच्या स्थितीचे येथे माझ्यामते काहीएक देणे-घेणे नसावे!), म्हणजेच मला त्या दगडाच्या संपर्कात (माझे डोळ्यांची दृष्टी-रेषा[?] आणि तो दगड एकाच रेषेत असावे लागतील हो ना?) राहावे लागेल! याच उदाहरणाप्रमाणे निरिक्षकाला त्या मोबाईकसह संपर्कात राहण्यासाठी स्वतःभोवती (गोलाकार रस्त्यावरून जाणार्या त्या मोबाईकला गोलाकार रस्त्याच्या केंद्रबिंदूशी जोडणार्या सापेक्ष रेषाखंडाशी ~ त्रिज्येशी सापेक्ष राहावे लागेल) फिरावे लागेल ना?
तळ टीपः मी माहिती तंत्रज्ञान शाखेतील द्वितिय वर्षात शिकणारा अभियांत्रिकी विद्यार्थी आहे, त्यामुळे माझे या आणि संबंधित विषयांतील नॉलेज तुटपुंजे आहे, काही क्षुल्लक चुका समजून घ्याव्यात! ;)
- - विशाल तेलंग्रे
संपर्क दृश्य असला तरी चालेल
निरीक्षक दुचाकीचे निरीक्षण करतो आहे. त्यामुळे कुठे तोंड करून बघायचे ते त्याला दिसतेच आहे. अर्थात वाटल्यास गोफणीऐवजी दुचाकीला जोडलेली दोरी निरीक्षकाच्या हातात असली तरी चालेल. पण गरज नाही.
निरीक्षक केंद्राशी बसण्याचीही काही गरज नाही. केंद्रावर एक खांब असला तर पुरते. निरीक्षक दुचाकीवरच बसला असला तर खांबाकडे=आत, खांबाच्या उलट्या दिशेला = बाहेर, अशी आत-बाहेर मिती वापरून मोजमापे करू शकेल.
आपणापैकी सर्वांनी अशा निरीक्षकाची भूमिका स्वानुभवाने बजावलेली आहे. कित्येकदा केंद्रावरती खांबचीही गरज लागत नाही. "आत" काय आणि "बाहेर" काय, या दिशा इंद्रियांना जाणवतात.
जर निरीक्षक १ हा निरीक्षक २कडे बघेल, तर तो म्हणेल "निरीक्षक २" अचल नसून चल आहे. बरोबर. निरीक्षक २ याबद्दल काय म्हणेल? काहीच म्हणणार नाही. कारण "आत-बाहेर" मितीत तो निश्चल आहे, आणि "वर-खाली मितीत तो निश्चल आहे. या द्विमितीत "स्वतःभोवती फिरणे" ही संकल्पनाच निरवकाश आहे.
धन्यवाद...
यातच सर्वकाही आले... माझी वरील "निरिक्षकाने स्वत:भोवती फिरण्याची" शंका दूर झाली आहे! तत्पर प्रतिसाद दिल्याबद्दल आभार धनंजय जी!
- - विशाल तेलंग्रे
आक्षेप
निरीक्षक २ हा मोबाईकच्याच कोनीय गतीने फिरत असल्यामुळे त्याला मोबाईकची कोनीय गती शून्य जाणवते. त्यामुळे "केंद्रोत्सारी बलाची तीव्रता विवक्षितच का?" या प्रश्नावर तो निरुत्तर असेल. "केंद्रोत्सारी बल का आहे?" हा 'का' प्रकारचा प्रश्न असल्यामुळे गैरलागू ठरविता येतो. परंतु निरीक्षक २ च्या 'विज्ञानात' केंद्रोत्सारी बलाची तीव्रता ठरविणेही शक्य होणार नाही. त्याविषयी भाकिते करणे, फॉल्सिफिकेशनचा प्रयत्न करणे, इ. उद्योगही शक्य नाहीत. "केंद्रोत्सारी बल कधीही येते आणि जाते" अशा प्रकारे, केवळ जादू म्हणूनच त्याचे वर्णन करणे शक्य आहे. हे विज्ञान खचितच नव्हे.
(ज्याप्रमाणे एखाद्या बंद खोलीतील वस्तू बाहेर पडण्याचे इ. मॅजिकल अनुभव आले तर चतुर्थ मितीत - उदा. काल - मध्ये प्रवास करणे इ. शक्यता मानाव्याच लागतील, त्याचप्रमाणे) निरीक्षक १ च्या दृष्टीने जगाकडे बघून 'अधिक' ज्ञान (योग्य ती किंमत चुकवून का होईना) मिळते.
नाही, जादू नाही
केंद्रोत्सारी बल नेमके किती ते त्याला मोजता येते. (दुचाकीचा कोन सूक्ष्मपणे कमीअधिक करून, वगैरे. स्वतः दुचाकी चालवण्याच्या अनुभवातून मला आठवते, की कोन काय असावा, आणि पडण्यास प्रवृत्त करणारा रेटा किती असतो ते माझ्या इंद्रियांना जाणवते. त्या अर्थी कुठल्यातरी योग्य मोजमाप यंत्रालाही जाणवेल. उदाहरण : हातात गोळा लटकावलेले स्प्रिंगबॅलन्स धरावे, आणि त्याचा कोन बदलून बदलत्या "वजनाचे" मोजमाप जमेल.
विवक्षितच का याचे सोपे गणित त्याला सांगता येते :
बल = (वस्तुमान)*(व्हिस्क्वेअर)*(त्रिज्या)
येथे "वस्तुमान" आणि "त्रिज्या" मोजलेल्या असतात "व्हिस्क्वेअर" हे अचल (कॉन्स्टंट) असते.
(गुरुत्वाकर्षणाच्या समीकरणात "कॅपिटल-जी" हे कॉन्स्टंट असते, तसे.)
या समीकरणाचे प्रायोगिक व्हेरिफिकेशन करता येते. ("व्हिस्क्वेअर"ची राशी प्रयोगातून काढता येते.) अचल वस्तुमानाचा गोळा लटकावलेले स्प्रिंग बॅलन्स आधी एका हाताने केंद्राकडे न्यावे, निरीक्षण करावे (बल१, त्रिज्या१). मग तेच वस्तुमान दुसर्या हाताने केंद्रापासून दूर करावे, निरीक्षण करावे (बल२, त्रिज्या२).
बल१ = वस्तुमान*व्हिस्वेअर*त्रिज्या१
तस्मात् :
व्हिस्क्वेअर = बल१/(वस्तुमान*त्रिज्या१)
(अजून व्हेरिफिकेशन/फॉल्सिफिकेशन झालेले नाही - नुसती आकडेमोड. मात्र उजवीकडे फक्त ज्ञात संख्या आहेत, त्यामुळे डावीकडचे "कॉन्स्टंट" आता मिळाले.)
आता दुसर्या प्रयोगातील आकड्यांनी खरोखर व्हेरिफिकेशन होऊ शकते.
आधी गणित करायचे :
गणितबल२ = वस्तुमान*व्हिस्वेअर*त्रिज्या२
आता
गणितबल२ ??=?? मोजलेले बल२
ही तुलना करायची. तुलना जुळली/हुकली तर व्हेरिफिकेशन/फॉल्सिफिकेशन झाले.
वरील प्रयोगधोरणामुळे हे सगळे होऊ शकते. हे विज्ञान आहे, जादू* नव्हे.
*जनरल रिलेटिव्हिटीमध्ये चतुर्मिती बाक मानून न्यूटनचे चमत्कारी गुरुत्वाकर्षण = सामान्य त्वरण, असे दाखवले. अगदी शिव्या घालायच्याच ठरवल्या तर न्यूटनच्या त्रिमितीत गुरुत्वाकर्षणाची "जादू" होती असे म्हणता येईल. पण तेवढ्यावरून गुरुत्वाकर्षणाची गणिते फॉल्सिफायेबल नाहीत, वैज्ञानिक नाहीत, वगैरे, म्हणता येत नाही.
पुढे एखाद्या निरीक्षक२ला जाणवेल की "व्हिक्वेअर" हे वैश्विक अचल नसून हातामधील ऍक्सेलरेटरच्या स्थितीवर अवलंबून आहे. ते ठीकच आहे. ही त्याच्या विज्ञानाची प्रगती आहे. "ऍक्सेलरेशन ड्यू टु ग्रॅव्हिटी - (लिटल जी)" ही अचल संख्या गॅलिलेओने प्रयोगांमधून शोधून काढली. मात्र हे वैश्विक अचल (युनिव्हर्सल कॉन्स्टंट) नसून जागेनुसार, उंचीनुसार बदलते, असे पुढील वैज्ञानिकांना जाणवले. गॅलिलेओने ते त्वरण अचल मानले, म्हणून विज्ञानाच्या पद्धतीमध्ये फार काही बिघडले नाही.
- - -
निरीक्षक१ला अधिक ज्ञान मिळते याबाबत "8" आकड्यातील दुचाकी वगैरे उदाहरणे दिलेलीच आहेत.
मला सांगा - तुम्ही खुद्द दुचाकी चालवताना सूर्यमध्यसिद्धांत वापरून दुचाकी शेकडो-हजारो किलोमीटर भरकटत चालली आहे असा विचार करून, तसे गणित करून वाहन, चालवता का? सूर्यमध्यसिद्धांतात काही निरीक्षणे भरीस पडतात, हे तर तुम्हाला-मला माहितीच आहे. तुम्ही बहुधा "फक्त माझ्या चालवण्याच्या संदर्भात किती निरीक्षणांची व्यवस्था लावली पाहिजे" इतकाच विचार करत असावात.
मी तरी मद्रासहून बेंगळूरला जाताना "पश्चिमेकडे जायचे" असाच विचार करतो. पृथ्वीच्या परिवलनाचे गणित घेतले तर त्या चार-सहा तासांत मी-पोचलेले-बेंगळूर हे मी-सुरुवात-केलेल्या मद्रास पासून कितीतरी शेकडो किलोमीटर पूर्वेकडे असते.
तुम्ही म्हणाल की मी असा विचार करायला पाहिजे
तुम्ही तरी असा विचार करून प्रवास करता का?
हा द्राविडी प्राणायाम मला मात्र सोयीचा नाही. पृथ्वीच्या परिवलनाला मानून जी कुठली निरीक्षणे व्यवस्थित लागतात, ती निरीक्षणे माझ्यासाठी नि:संदर्भ आहेत.
माझा तात्विक मुद्दा असा : भविष्यात आणखी-आणखी निरीक्षणे प्राप्त होणारच आहेत. कुठल्याही मर्यादित निरीक्षणसंचाची व्यवस्था विज्ञान करत असते. नाहीतर कोणी म्हणेल, उद्याच्या निरीक्षणांची सोय लावली नाही, म्हणून आज तुमच्याकडे विज्ञान नाही.
त्याच प्रकारे "दुचाकी वळताना अंगाला जाणवणारे बल" या मर्यादित निरीक्षणसंचासाठी "सेंट्रिफ्यूगल फोर्स" वैज्ञानिक आहे.
कबूल
कोन आणि केंद्रोत्सारी बल यांचा संबंध दाखविता येईल हे विसरलो :D
"मर्यादित निरीक्षणांसाठी (ही नेहमीच मर्यादित असतात, अनंत निरीक्षणे कोणालाच शक्य नाहीत) किमान घटक वापरून मांडलेला सिद्धांत वैज्ञानिक असतो" यात थोडासा बदल करून सुचवेन की "किमान घटक वापरून मांडलेला सिद्धांतच वैज्ञानिक असतो".
शुद्धिपत्र - क्षमस्व
अशुद्ध :
बल = (वस्तुमान)*(व्हिस्क्वेअर)*(त्रिज्या)
शुद्ध :
बल = (वस्तुमान)*(व्हिस्क्वेअर)/(त्रिज्या)
त्यातूनच बाकीच्या गणितात शुद्धीकरणे :
व्हिस्क्वेअर = बल१*त्रिज्या१/(वस्तुमान)
गणितबल२ = वस्तुमान*व्हिस्वेअर/त्रिज्या२