Question

অবাধে পতনশীল বস্তুর ওজন নেই কেন?

Answer 1

যে মহাকর্ষ বল দ্বারা পৃথিবী কোনো বস্তুকে নিজের কেন্দ্রের দিকে আকর্ষণ করে,সেটাই হল ওই বস্তুর পৃথিবীতে ওজন। এখন বস্তুটি বাধাহীন ভাবেই পড়ুক আর বাধা নিয়েই পড়ুক বা স্থির থাকুক তাতে কি এসে যায় ? মহাকর্ষ বল তো সর্বদা বস্তুটির উপর ক্রিয়াশীল,অর্থাৎ ওজন থাকা উচিত। তাহলে অবাধে পতনশীল বস্তুটির নিজেকে 'ওজনশূন্য' মনে হওয়ার কারণ কি !!

কোনো বস্তুর ওজন তখনই থাকবে যদি বস্তুটি কোনো তলের সংস্পর্শে থাকে এবং সংস্পর্শে থাকা তলটি বস্তুটির উপর একটি 'লম্ব বল'(Normal Force) প্রয়োগ করে,আর এই লম্ব বলের জন্যই বস্তু তার নিজের ওজনকে "অনুভব" করতে পারে। এই লম্ব বল না থাকলে বস্তু তার ওজনকে "অনুভব" করতে পারে না (যদিও তখনও পৃথিবীর মহাকর্ষ বল বস্তুর উপর ক্রিয়াশীল থাকে ! )

কোনো বস্তু যখন অবাধে পতনশীল হয়(অর্থাৎ অভিকর্ষজ ত্বরণ এ নিচে পড়তে থাকে) তখন বস্তুটির উপর প্রযুক্ত "লম্ব বল" শূন্য হয়। (এক্ষেত্রে সংস্পর্শ তলই নেই ,তাই লম্ব বল থাকবে না স্বাভাবিক, আর সংস্পর্শ তল থাকলেও, উদাহরণস্বরূপ, লিফ্ট এর মধ্যে থাকা কোনো ব্যক্তি বা বস্তু, ওই তল দ্বারা বস্তুর উপর প্রযুক্ত "লম্ব বল" শূন্য ই হবে।)

Answer 2

বিকল্প উত্তর :

পতনশীল বস্তুর ক্ষেত্রে ওজনের সূত্রট এরকম হবে না।অর্থাৎ পতনশীল বস্তুর ওজনের ক্ষেত্রে w = mg সূত্রটা প্রযোজ্য না। মনে করি ৫ কে.জি. ভরের কোনো বস্তু a  ত্বরণে নিচের দিকে নামছে। ধরি a এর মান ৫.৮ m/s^2। তাহলে বস্তুটির ওজন নির্ণয়ের সূত্র হবে w=m(g-a)।

 অর্থাৎ,

w = ৫*(৯.৮ - ৫.৮)

w = ২০ N

আবার যদি বস্তুটা a ত্বরণে উপরের দিকে যেত তাহলে ওজনের সূত্র হত w=m(g+a)

(লিফটে বস্তুর ওজন সম্পর্কিত সূত্র গুলো দেখলে এ বিষয়ে পরিস্কার ধারনা পাওয়া যাবে)

.

এখন যদি বলা হয় বস্তুটি মুক্তভাবে পতনশীল তাহলে এখানে a এর মান হবে ৯.৮ m/s^2 যা g এর মানের সমান। অর্থাৎ মুক্তভাবে পতনশীল বস্তুর ক্ষেত্রে আমরা ওজনের সূত্র লিখতে পারি,

w = m (g - ৯.৮)        [যেহেতু a = ৯.৮ ]

সুতরাং, আমরা সূত্রটাকে এভাবেও লিখতে পারি,

w = m (g - g)

w = ০

এখানে লক্ষণীয় যে অভিকর্ষজ ত্বরণের মান ৯.৮ m/s^2 ই থাকছে শুধু পরিবর্তন হচ্ছে পতনশীল বস্তুর ত্বরণের। পতনশীল বস্তুর ত্বরন আর অভিকর্ষজ ত্বরণ এক নয়। তাই অবাধে পতনশীল বস্তুর ওজন শূন্য।