ന്യൂട്ടന്റെ തൊട്ടിൽ

ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിലെ ആക്കസംരക്ഷണനിയമം, ഊർജസംരക്ഷണനിയമം എന്നിവ വിശദീകരിക്കുന്നതിനുവേണ്ടി ഉപയോഗിക്കുന്ന ഒരു ഉപകരണമാണ് ന്യൂട്ടന്റെ തൊട്ടിൽ (ഇംഗ്ലീഷ്: Newton's cradle. ഐസക്ക് ന്യൂട്ടന്റെ നാമം നൽകപ്പെട്ടിട്ടുള്ള ഈ ഉപകരണത്തിൽ, നിരയായി തൂക്കിയിട്ടിരിക്കുന്ന ഏതാനും സമാനഗോളങ്ങളുണ്ട്. ഒരഗ്രത്തുള്ള ഒരു ഗോളം ഉയർത്തി വിടുമ്പോൾ ഉണ്ടാകുന്ന ബലം രേഖീയമായി സഞ്ചരിച്ച് മറ്റേ അഗ്രത്തെ അവസാനത്തെ ഗോളത്തിനെ മുകളിലേക്ക് തെറിപ്പിക്കുന്നു. ഒന്നിനുപകരം, ഒരഗ്രത്തുള്ള രണ്ട് ഗോളങ്ങൾ ഒന്നിച്ചുയർത്തി വിട്ടാൽ മറ്റേ അഗ്രത്തുള്ള അവസാനത്തെ രണ്ട് ഗോളങ്ങൾ മുകളിലേക്ക് തെറിക്കുന്നത് കാണാം.

ന്യൂട്ടന്റെ തൊട്ടിൽ - ചലനത്തിൽ

നിർമ്മാണം

ന്യൂട്ടന്റെ തൊട്ടിൽ

നിശ്ചലമായിരിക്കുമ്പോൾ ഒന്ന് മറ്റൊന്നിനെ കഷ്ടിച്ച് സ്പർശിക്കും വിധം ഒരു ലോഹചട്ടക്കൂടിൽ നിരയായി തൂക്കിയിട്ടിരിക്കുന്ന ഏതാനും ലോഹഗോളങ്ങൾ ഉൾക്കൊള്ളുന്നതാണ് ന്യൂട്ടന്റെ തൊട്ടല്ലിന്റെ പ്രായോഗികരൂപം. ഗോളങ്ങളെല്ലാം തുല്യവലിപ്പവും ഭാരവുമുള്ളതായിരിക്കും. ഓരോ ഗോളങ്ങളും ചട്ടക്കൂടുമായി തുല്യനീളമുള്ള രണ്ട് ചരടുകൾകൊണ്ട് ബന്ധിച്ചിരിക്കും. ത്രിമാനതലത്തിലുള്ള ചലനം ഒഴിവാക്കി പൂർണമായും ദ്വിമാനതലത്തിലുള്ള ദോലനചലനങ്ങൾ ഉറപ്പുവരുത്തുംവിധമാണ് ഓരോ ഗോളങ്ങളെയും ചരടുകൾകൊണ്ട് ബന്ധിക്കുന്നത്.

പ്രവർത്തനം

ഒരഗ്രത്തുള്ള ഒരു ഗോളം വലിച്ചശേഷം പെട്ടെന്ന് വിടുകയാണെങ്കിൽ അത് നിരയായുള്ള ഗോളങ്ങളിൽ മുൻപിലുള്ളതിൽ തട്ടി പെട്ടെന്ന് നിൽക്കുന്നു. ഏകദേശം അതേ സമയത്തുതന്നെ നിരയുടെ മറ്റേ അഗ്രത്തുള്ള ഗോളം ആദ്യഗോളത്തിനെ ആക്കം സമാഹരിച്ച് ആദ്യത്തെ ഗോളം പിന്നിട്ട പാതയ്ക്ക് സമാനമായ പാതയിൽ തെറിക്കുന്നു. ആ ഗോളം ഉയർന്നശേഷം തിരിച്ച് താഴേക്ക് വന്ന് നിരയായി കിടക്കുന്ന ഗോളങ്ങളുടെആഗ്രത്ത് ഇടിക്കുന്നു. അപ്പോൾത്തന്നെ മറ്റേ അഗ്രത്തെ ഗോളം തെറിക്കുന്നു. ഈ പ്രവർത്തനം അനസ്യൂതം തുടരുന്നു. പ്രവർത്തനത്തിലുടനീളം ഇടയ്ക്കുള്ള ഗോളങ്ങൾ നിശ്ചലമായി കാണപ്പെടും.

ആദ്യമായി കാണുന്ന ഒരാൾക്ക് ഇതിന്റെ പ്രവർത്തനം സങ്കീർണവും സാമാന്യബുദ്ധിക്ക് നിരക്കാത്തതുമായി തോന്നിയേക്കാം.

വാസ്തവത്തിൽ, ഇടയ്ക്കുള്ള ഗോളങ്ങളെ ഭൗതികമാർഗങ്ങളുപയോഗിച്ച് നിശ്ചലമാക്കിവെച്ചാൽപോലും ഈ ഉപകരണം പ്രവർത്തിക്കും - ചലിക്കാതെ തന്നെ ചലനത്തെ പ്രേഷണം ചെയ്തുകൊണ്ട്. ആദ്യത്തെ ആഘാതം സൃഷിടിക്കുന്ന ആഘാത തരംഗം (Shock wave)മധ്യത്തിലുള്ള ഗോളങ്ങളിൽക്കൂടി അവസാനഗോളത്തിലേക്ക് പ്രേഷണം ചെയ്യപ്പെടുന്നു. സ്റ്റീൽ പോലെയുള്ള ലോഹങ്ങൾ ഇതിന് ഉത്തമമാണ്. ആഘാത തരംഗം മാധ്യമത്തിൽക്കൂടി ശബ്ദവേഗത്തിൽ സഞ്ചരിക്കുന്നു. സ്റ്റീലിൽകൂടിയുള്ള ശബ്ദവേഗം ഏകദേശം 4699 m/s ആകുന്നു. ഇത് വായുവിലുള്ള ശബ്ദവേഗത്തെക്കാൾ (ഏകദേശം 343 m/s) വളരെ അധികമാണ്.

ബാഹ്യഇടപെടലുകളില്ലെങ്കിൽ, ഒരിക്കൽ ചലനത്തിലാക്കിയ തൊട്ടിൽ നിരന്തരം ചലിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കും. എന്നാൽ, പ്രായോഗിക തലത്തിൽ ഈ ഉപകരണത്തിന് പൂർണമായ കാര്യക്ഷമതയില്ല. വായുവിന്റെ ഘർഷണം മൂലവും, ഗോളങ്ങൾ തൂക്കിയിട്ടിരിക്കുന്ന ചരടിലേക്ക് കൈമാറ്റം ചെയ്യപ്പെട്ടും, ശബ്ദരൂപത്തിലും ഊർജ്ജം നഷ്ടപ്പെടുന്നതിനാൽ ഗോളങ്ങളുടെ ചലനം ക്രമേണ കുറഞ്ഞുകുറഞ്ഞുവന്ന് നിശ്ചലമാകും.

ഒന്നിനു പകരം രണ്ട് ഗോളങ്ങളാണ് വലിച്ചു വിടുന്നതെങ്കിൽ മറ്റേ അഗ്രത്തുനിന്നും തെറിക്കുന്നതും രണ്ട് ഗോളങ്ങളായിരിക്കും. ഒരഗ്രത്തുനിന്ന് എത്രഗോളങ്ങൾ ഒരുമിച്ചു വലിച്ചുവിടുന്നോ അത്രയും ഗോളങ്ങൾ മറ്റേ അഗ്രത്തുനിന്ന് തെറിക്കും.

പകുതിയിലധികം ഗോളങ്ങളുപയോഗിച്ചും ഈ പ്രവർത്തനം ചെയ്യാം - ഉദാഹരണമായി, 5 ഗോളങ്ങളുള്ള ഒരു 'ന്യൂട്ടന്റെ തൊട്ടിലി'ലെ മൂന്നെണ്ണം ഒരുമിച്ച് വലിച്ചുവിട്ടാൽ, തൊട്ടിലിന്റെ മധ്യത്തിലുള്ള ഗോളം ഇടയ്ക്ക് നിൽക്കാതെ തുടർച്ചയായി ചലിക്കുന്നു.

ഭൗതികശാസ്ത്രം

ഗതികോർജത്തിന്റെയും ആക്കത്തിന്റെയും സംരക്ഷണനിയമങ്ങൾക്കുള്ള ദൃഷ്ടാന്തമാണ് 'ന്യൂട്ടന്റെ തൊട്ടിൽ' എന്ന യന്ത്രം.

ഈ ഉപകരണത്തിനു പിന്നിലുള്ള ഭൗതികശാസ്ത്രതത്വം ആദ്യമായി വിശദീകരിച്ചത് 17ആം നൂറ്റാണ്ടിലെ ഫ്രഞ്ച് ഭൗതികജ്ഞനായ മരിയൊറ്റെയാണ് മരിയോറ്റേയുടെ സംഭാവനകളെ ന്യൂട്ടൻ തന്റെ 'ഭൗതികദർശനത്തിന്റെ ഗണിത തത്ത്വങ്ങൾ' എന്ന പുസ്തകത്തിൽ സ്മരിച്ചിട്ടുണ്ട്.

ഉപയോഗങ്ങൾ

മേശപ്പുറത്ത് അലങ്കാരത്തിനായി വയ്ക്കുന്ന ഒരു കളിപ്പാട്ടമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. വിദ്യാഭ്യാസമേഖലയിൽ അധ്യാപനസഹായി എന്ന നിലയിൽ ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്നു.

Large Newton's cradle at American Science and Surplus

ഇവകൂടി കാണുക

• ഭൗതികശാസ്ത്രം
• ഐസക് ന്യൂട്ടൺ
• ആക്കം

സാഹിത്യം

• F. Herrmann, P. Schmälzle: A simple explanation of a well-known collision experiment, Am. J. Phys. 49, 761 (1981)
• F. Herrmann, M. Seitz: How does the ball-chain work?, Am. J. Phys. 50, 977 (1982)
• B. Brogliato: Nonsmooth Mechanics. Models, Dynamics and Control, Springer, 2nd Edition, 1999.

ബാഹ്യകണ്ണികൾ

• ലോകത്തിലെ ഏറ്റവും വലിയ 'ന്യൂട്ടന്റെ തൊട്ടിൽ' Archived 2009-12-27 at the Wayback Machine.
• കൂടുതൽ വിവരണം Archived 2004-10-09 at the Wayback Machine.