కేంద్రంవైపు పనిచేసే ‘బలం’

ఒక దారానికి చివరలో రాయికట్టి దానిని క్షితిజ సమాంతరంగా ఉండే వృత్తమార్గంలో తిప్పినప్పుడు ఆ చర్యలో పని చేసేభౌతిక శాస్త్ర భావన ఏమిటి?
న్యూటన్ మొదటి గమన నియమం ప్రకారం గమనంలో ఉన్న ఏ వస్తువైనా సమవేగంతో, సరళమార్గంలో పయనించాల్సి ఉంటుంది కానీ, ఇక్కడ రాయి వక్రమార్గం అంటే వృత్తాకార మార్గంలో పయనిస్తుంది. అంటే, ఆ రాయిని సరళ మార్గం పక్కకు తప్పించేందుకు రాయిపై ఒక ‘బలం’ పనిచేస్తుందన్నమాట. అంతేకాకుండా ఈ బలం వృత్తాకార మార్గపు వ్యాసార్థం మీదుగా వృత్త కేంద్రం వైపు పని చేస్తుంది. వృత్త కేంద్రం వైపు పనిచేసే ఈ బలాన్ని ‘అభికేంద్రబలం’ అంటారు. దారాలు కట్టిన రాయిని క్షితిజ సమాంతరంగా ఉండే వృత్తాకార మార్గంలో తిప్పడానికి కావాల్సిన అభికేంద్రక బలాన్ని దారం పట్టుకున్న చేయి సమకూరుస్తుంది.

అదేవిధంగా, సూర్యుని చుట్టూ తిరుగుతున్న గ్రహాలకు కావలసిన అభికేంద్రక బలాన్ని సూర్యుని గురుత్వాకర్షణ బలం సమకూరిస్తే, పరమాణువులు ఉండే ఎలక్ట్రాన్లు, అందులో ఉండే కేంద్రకం చుట్టూ పరిభ్రమించడానికి అవసరమైన అభికేంద్రకబలాన్ని కేంద్రకం స్థిర విద్యుత్ బలం సమకూరుస్తుంది.

అంతవరకూ బాగానే ఉంది. వచ్చిన చిక్కల్లా అభికేంద్రక బలం ఒక్కటే పనిచేస్తే, క్షితిజ సమాంతర వృత్తమార్గంలో దారంతో తిప్పబడుతున్న రాళ్లన్నీ ఆ తిప్పే వ్యక్తుల తలలపై పడాలి. గ్రహాలన్నీ సూర్యుని లోపల పడాలి. దాంతో ఈ ‘విశ్వం’ అంటూ ఏమీ ఉండకూడదు. పరమాణువులలోని ఎలక్ట్రాన్లన్నీ వాటి కేంద్రకాలను చేరుకోవడంతో విశ్వంలో పదార్థమంటూ ఏమీ మిగలకూడదు. కానీ, నిజానికి అలా జరగడం లేదు కారణం?

నీవెక్కడుంటే, నేనక్కడుంటా...
గ్రహాలు అభికేంద్రబలం మూలంగా వృత్తాకార కక్ష్యలు తిరుగుతుంటే, అదే సమయంలో ఆ బలానికి సరి సమానమైన బలం ఉత్పన్నమయి వ్యతిరేకదిశలో పనిచేస్తూ, ఆ గ్రహాలను వృత్తాకార మార్గ కేంద్రానికి దూరంగా పోయేటట్లు చేస్తుంది. ఆ విధంగా ప్రకృతి విశ్వం సౌష్టవాన్ని నిలబెడుతుంది!!

ఈ బలాన్ని ‘అపకేంద్రబలం’ అంటారు. ఈ బలం బస్సులో ప్రయాణిస్తున్న వారికి బస్సు నేరుగా కాకుండా వక్రమార్గంలో మలుపు తిరుగుతున్నప్పుడు అనుభవంలోకి వస్తుంది. బస్సు మలుపు తిరగడానికి కావాల్సిన అభికేంద్రబలం బస్సుటైర్లకు, రోడ్డుకు మధ్య ఉత్పన్నమయే ‘ఘర్షణబలం’ ద్వారా లభిస్తుంది. ఆ సమయంలో ప్రయాణీకులు తమ పక్కనున్న వారి మీదకు రావడానికి, వక్రమార్గ కేంద్రకానికి దూరంగా జరగడానికి కారణం అభికేంద్రబలానికి వ్యతిరేకదిశలో బస్సుపై పనిచేస్తున్న అపకేంద్రబలమే. అలా బస్సు ఒరగడానికి కారణం అభికేంద్రబలాన్ని విలువగా తీసుకోవచ్చు!

కవ్వంలో పెరుగును చిలుకుతున్నప్పుడు మీగడ (వెన్న) కణాలు కవ్వం నుంచి దూరంగా ఎగిరిపోవడానికి కారణం అపకేంద్రబలమే. కవ్వం తిరగడానికి కారణం కవ్వం చిలికే వ్యక్తి చేతుల మధ్య కవ్వం పిడి మధ్య ఉత్పన్నమయ్యే ఘర్షణబలం అభికేంద్రక బలాన్ని ప్రయోగించడమే.

వస్తువుపై అభికేంద్ర బలం ప్రయోగించగానే అదే సమయంలో (ఏకకాలంలో) ఆ వస్తువుపై అపకేంద్రబలం ఉత్పన్నమవుతుంది. ఈ రెండు బలాల పరిమాణం సమానంగా (mu2/r లేక mrw2- ఇక్కడ, m వస్తువు ద్రవ్యరాశి u దాని వేగం rవక్రమార్గపు వ్యాసార్థం wదానికోణీయ వేగం) ఉండి వృత్తాకార కక్ష్యలో తిరిగి వస్తువును ‘గతిక సమతాస్థితి’లో ఉంచుతుంది.

ఆసక్తికరమైన విషయమేమంటే, అపకేంద్రబలం నిజమైన బలంకాదు. అదొక మిథ్యాబలం. ఎందుకంటే ఆ బలం ద్వారా ఎలాంటీ పనిని పొందలేము. (ఇంతకీ భౌతిక శాస్త్రంలో ‘పని’ అంటే ఏమిటి?
- లక్ష్మీ ఈమని