Now observe the following bodies or objects and you will be able to understand the meaning of the term "Motion". Cars, cycles, motor-cycles, scooters, buses, rickshaws, truck etc. running on the road. Birds flying in the sky, Fish swimming in water. All these objects are in motion. Very small objects like atoms and molecules (building blocks of substances) and very large objects like planets, stars and galaxies (Building block of universe) are in motion.
Thus, all objects ranging from a smallest atom to the largest galaxies are in continuous motion.
Rest and Motion:
As we know, in this universe nothing is fixed at a single place. The Galaxies are moving away from each other and universe is spreading. Therefore, everything is changing its position with respect to the time. Rest and Motion is the branch of Physics that deals with the position with the position of a body. We will study the two different physical quantities "Motion and Rest" to describe the position of a body.
In our day to day life, we often come across the terms rest and motion. In actual, in this universe nothing is in the rest. Earth moves around the Sun. Sun also moves around the center of the Galaxy. Galaxies are moving away each other and so on. The objects, which we see as in rest, actual are in motion. As the Earth is moving around the Sun, objects on the Earth are also moving along.
However, we use the terms rest and motion in Physics and in our day to day life.
The rest and motion are actually two different physical quantities, which are used to describe the position of an object with respect to time and a reference point. If the object's position has changed with respect to the reference point, the object is said to be in the motion and if the object's position has not changed with respect to the reference point, the object is said to be in the rest.
Therefore, a reference point is essential to describe whether the object is in motion or in the rest and different reference point may give different result.
Why a reference point is to describe a body is in Rest or in Motion?
Let us describe the position of a person who is travelling from Khargapur to Kolkata by train. If we take Khargapur station as a reference point, then he/she is in the motion, as in the beginning he was on the station and now he/she is away of the station. And if we take windows of the train as a reference point, then the person is still at the same distance from the windows as on Khargapur station. So, the person is in the rest. Therefore, whether an object is in rest or in motion depends on the reference point that the observer choose to describe object's position.
Let us take one more example:
Suppose an object is at the distance of \(5m\) in the east direction from a pole fixed on the ground. The object is said to be in motion:
➤ If the object's distance from the pole increases or decreases.
➤ The distance remains fixed and direction of the object changes.
The object is in the rest
➤ If neither distance nor direction of the object from the pole changes.
Describing Motion:
To describe the motion of an object, its position, velocity etc. are measured. When we measure the position of an object, then it is measured from some fixed point known as the reference point. For example, let us say that our school is \(2km\) away in the south direction from our home. It means, we measure the position of our school in the south direction from our home. So in this case, our home is the reference point. Similarly, suppose a person says that a bus is moving. It means, the bus is changing its position with respect to the person. So in that case, the person is the reference point.
Position of a Particle:
To describe the state (Rest or Motion) of a object, at first locate the object in a platform (reference frame or reference point).
Suppose, any object is situated at point \(O\) and three observers from three different places are looking for same object, then all three observers will have different observations about the position of point \(O\) and no one will be wrong. Because, they are observing the object from their different position.
➤ Observer '\(A\)' says: Point \(O\) is \(3m\) away in west direction.
➤ Observer '\(B\)' says: Point \(O\) is \(4m\) away in south direction.
➤ Observer '\(C\)' says: Point \(O\) is \(5m\) away in east direction.
Therefore, position of any point is completely expressed by two factors:
➤ Its distance from the observer.
➤ Its direction with respect to observer.
That is why position is characterised by a physical quantity known as position of a particle. Generally, it represented by a vector quantity to completely expressed the position of a particle with respect to a reference frame.
Reference Frame:
It is a system to which a set of co-ordinates are attached and with reference to which observer describes any event. Simply, it is a platform on which we can analyse and observe a body whether it is in a rest or motion. Here point to be noted that, reference frame may be rest or in uniform motion or in accelerated. With respect to any type of reference frame, we can see a particle is in rest, or in uniform motion or in accelerated.
➤ If a body does not change its position as time passes with respect to frame of reference, it is said to be at "Rest".
➤ If a body changes its position as time passes with respect to frame of reference, it is said to be in "Motion".
A passenger standing on platform observes that tree on a platform is at rest.
But when the same passenger is passing away in a train through station, observes that tree is in motion backwards.
In both conditions observer is right. But, observations are different because in first situation observer stands on a platform, which is reference frame at rest and in second situation observer moving in train, which is reference frame in motion.
So, rest and motion are relative terms. It depends upon the frame of references.
Motion is a relative term:
When we say that a body or an object is in motion, then it is essential to see whether the body or object changes its position with respect to other bodies or objects around it or with respect to any fixed point known as reference point. For example, when a bus moves on a road, then the bus as well as the passengers sitting in it changes their positions with respect to a person standing on the road side. So, the bus and the passengers sitting in it are in motion with respect to the person standing on the road side. However, the passengers sitting in the bus do not change their positions with respect to each other. It means, the passengers sitting in a moving bus are not in motion with respect to each other. Here we find that an object is in motion only if it changes its position (or moves) with respect to a fixed point or a fixed body. Therefore, a body or an object is in motion with respect to one thing but the same body or an object may not be in motion with respect to another thing. Thus, motion is a relative term.
Particle or Point Mass:
The smallest part of matter with zero dimension which can be described by its mass and position is defined as a particle. If the size of a body is negligible in comparison to its range of motion then that body is known as a particle .
A body (Group of particles) to be known as a particle depends upon types of motion. For example in a planetary motion around the sun the different planets can be presumed to be the particles.
In above consideration when we treat body as particle, all parts of the body undergo same displacement and have same velocity and acceleration.
Classification of Motion:
There are basic four type of motion. Let us study them in details:
➤ Translational Motion.
There are two type also:
⟹ Rectilinear Translational Motion.
⟹ Curvilinear Translational Motion
➤ Circular Motion.
➤ Rotatory Motion.
➤ Periodic Motion.
Without four basic type of motion, there are some type of mixed type of motion also seen of some objects.
➤ Rectilinear Motion:
When a body travels on a straight path, the body is said to be in rectilinear translational motion. And if the body travels on a curved path, the body is said to be in curvilinear translation motion.
Example of linear motion:
➽ Motion of a moving car on a straight road.
➽ Motion of a ball dropped from the roof of a building.
➤ Circular Motion:
When a body travels in a circular path, the body is said to be in circular motion.
Example of Circular Motion:
➽ Motion of a merry-go-round.
➽ Motion of Earth revolving around the Sun.
➤ Rotatory Motion:
When a body moves around a fixed axis, it is said to be in rotatory motion.
Example of Rotatory Motion:
➽ Motion of an electric fan.
➽ Motion of a spinning top.
➤ Periodic Motion:
When a body repeats its motion, after a regular intervals of time, it is said to be in periodic motion.
Example of Periodic Motion:
➽ Motion of a pendulum of a wall clock.
➽ Motion of a child swinging in a swing.
➽ Motion of a simple pendulum.
Basic Classification of Motion (According on the basis of covered distance.)
➤ Uniform Motion (Uniform⟺Alike):
If a body covers equal distances in equal interval of time, the body is said to be in the uniform motion. Here interval of time means time duration or time difference.
In the above picture, speed of the car is constant at different interval of time. Therefore, it covers equal distances in equal interval of time. Thus the above shown car is in uniform motion.
➤ Graphical Representation of the Uniform Motion:
| Time in minutes | Distance in meter |
|---|---|
| 0 | 0 |
| 5 | 20 |
| 10 | 40 |
| 15 | 60 |
| 20 | 80 |
| 25 | 100 |
The above graph shows that the body covers the distance \(20m\) in every \(5\min \). It means, the body covers equal distance in equal interval of time, therefore, the body is in uniform motion.
From this above graph we see that if motion of a body, on a distance-time graph, represents a straight line, it means the body is in uniform motion.
➤ Non Uniform Motion:
There are two conditions for a motion to be non uniform:
⏩ When a body covers unequal distances in equal interval of time.
⏩ When a body covers equal distances in unequal interval of time.
➤ Graphical Representation of the Non uniform Motion:
| Time in minutes | Distance in meter |
|---|---|
| 0 | 0 |
| 5 | 20 |
| 10 | 45 |
| 15 | 60 |
| 20 | 80 |
The above graph shows, the body covers \(20m\) in first \(5\min \), \(25m\) in next \(5\min \), \(15m\) in next \(5\min\) and \(20m\) in the last \(5\min \). It means the body covers unequal distances in equal interval of time. Thus the body is in non uniform motion.
Here we see that if motion of a body, on a distance-time graph, represents a curved line, it means the body has non uniform motion.
Bengali Version For WBBSE Board Exam:
বিশ্বের আর এক নাম জগৎ অর্থাৎ যা চলছে। চলাই এর স্বভাব। একটি পিঁপড়ের চলা থেকে আকাশের গ্রহ-নক্ষত্রের দৌড় পর্যন্ত। যেহেতু মানুষের বুদ্ধির দৌড়, গজতের সকল দৌড়ের সঙ্গে পাল্লা দেওয়ার ক্ষমতা রাখে, তাই তারা জেনে ফেলেছে এই বিশ্বে কোনো বস্তুই স্থিতিশীল নয়। এমনকি পদার্থের মধ্যে থাকা অণু, পরমাণুগুলিও স্থির নয়। তাহলে প্রশ্ন হল স্থির বস্তু কোন্গুলি?আমরা চারিপাশে যেসব বস্তু দেখি তাদের মধ্যে, কতকগুলি সচল আবার কতকগুলি স্থির। যেমন, পাহাড়-পর্বত, বাঁকুড়া জেলার শুশুনিয়া পাহাড় বা ঘরবাড়ি, গাছপালা এখন যেখানে আছে, একঘন্টা পরেও সেখানে দেখা যাবে এবং তারা একই অবস্থানে থাকবে। এইসব বস্তুগুলিকে আমরা বলি অচল বস্তু বা স্থির বস্তু।
আবার একটি চলন্ত রেলগাড়ী বা মোটরগাড়ী এরা সময়ের সঙ্গে সঙ্গে স্থান পরিবর্তন করছে, আকাশে পাখির ওড়া, দৌড়ানো, জলের মধ্যে মাছের সাঁতার কাটা এগুলি বস্তুর গতিশীলতার উদাহরণ। কারণ, এদের অবস্থান সময়ের সাথে সাথে পরিবর্তিত হচ্ছে। অর্থাৎ এগুলি এখন যে অবস্থানে আছে, কিছুক্ষণ পরে দেখা যাবে তারা আর সেই অবস্থানে নেই, অন্যত্র চলে গেছে। তাই এরা সচল বস্তু বা গতিশীল বস্তু। এই স্থির বা গতিশীল বস্তু সম্পর্কে আলোচনা করার আগে, বস্তুটির অবস্থান কে নির্দিষ্ট করে নিতে হয়। ওই নির্দিষ্ট অবস্থানের সাপেক্ষে বস্তুটি স্থান পরিবর্তন করলে, বলা হবে বস্তুটি গতিশীল বস্তু এবং স্থান পরিবর্তন না করলে, বস্তুটিকে স্থির বস্তু বলে গণ্য করা হয়।তাই আমরা এখানে কোনও বস্তুর গতির অবস্থার পরিপ্রেক্ষিতে দুই ধরণের বস্তু দেখতে পাচ্ছি।
(1) স্থির বা অচল বস্তু (Body in Rest):
সময়ের সঙ্গে যদি কোনও বস্তুর অবস্থান পরিবর্তন না হয়, তখন আমরা সেই বস্তুকে সাধারণভাবে স্থির বা অচল বস্তু বলি।
যেমন, গাছপালা, ঘরবাড়ী, পাহাড়-পর্বত ইত্যাদি।
(2) গতিশীল বা অচল বস্তু (Body in Motion):
সময়ের সঙ্গে যদি কোনও বস্তুর অবস্থান পরিবর্তন হয়, তখন আমরা সেই বস্তুকে সাধারণভাবে গতিশীল বস্তু বা সচল বস্তু বলি।
যেমন, চলন্ত রেলগাড়ী, চলন্ত মোটরগাড়ী, পরমাণুর ভিতরে থাকা ইলেকট্রন ইত্যাদি।
এবার একটু অন্য কথায় আসা যাক:
আমরা এই পৃথিবীতে যে সমস্ত বস্তুগুলিকে দেখি, যদি এই সৌরজগতের পৃথিবীর বাইরে যাওয়া সম্ভব হতো, তাহলে দেখতাম পৃথিবীর পৃষ্ঠের উপরে থাকা সমস্ত বস্তুই (গাছপালা, ঘরবাড়ী, পাহাড়-পর্বত) সবই পৃথিবীর সাথে ঘুছে। কারণ, পৃথিবী নিজেই সূর্যের চারিদিকে ঘুরছে। আবার শুধু এমনি এমনি ঘোরা নয়, পৃথিবী নিজে একটি লাট্টুর মতো পাক খেতে খেতে ঘুরছে। আমরা ভূগোলে জেনেছি যে, এই পৃথিবীর নিজের অক্ষকে কেন্দ্র করে লাট্টুর মতো পাক খাওয়াটা হল আহ্নিক গতি এবং সূর্যের চারিদিকে ঘুরতে থাকাটা হল বার্ষিক গতি। সেটা আমরা পরে ভূগোল বিষয়ে বিস্তারিতভাবে আরও জানবো। তাহলে প্রকৃতপক্ষে এই পৃথিবীতে যাকে আমরা স্থির দেখছি, পৃথিবীর বাইরে থেকে দেখলে কি দেখতাম? সমস্ত বস্তুই আর তার সাথে আমরাও পৃথিবীর সাথে ঘুরছি। তাহলে প্রকৃতপক্ষে অচল বা স্থির বস্তু বলে কিছু নেই। সবকিছুই সচল বা গতিশীল পৃথিবীর সাথে। তাহলে তবুও আমরা এখানে ঘরবাড়ী বা গাছপালাগুলিকে স্থির দেখি বা নিজেদেরকেও স্থির ভাবি কেন? আমাদের বাড়ীর সামনের আমগাছটি বাড়ীর দরজা থেকে ঠিক যতটা আছে, সেটা দুইদিন পরে বা দুই বছর পরেও একই দূরত্বে দেখব। তাই আমগাছটি আমরা স্থির দেখছি। এখানে আমরা আমাদের বাড়ীর সাপেক্ষে আমগাছটিকে স্থির দেখছি। এখানে বাড়ীটিকে স্থিরভেবে এখানে বলা হচ্ছে আমগাছটি স্থির। তাহলে প্রকৃতপক্ষে আমরা কোনও বস্তুকে স্থির বা গতিশীল বিবেচনা করি অন্য কোনও বস্তুকে স্থির ভেবে। এখানে এই অন্য বস্তুটিকে বিজ্ঞানের ভাষায় বলা হয় নির্দেশ বস্তু (Reference Body)। তাই আমরা সবসময় কোনও নির্দেশ বস্তুর সাপেক্ষে অন্য কোনও বস্তুর স্থির বা গতিশীলতা বিচার করি।
এবার কয়েকটি মজার উদাহরণে আসা যাক:
(1) একটি ট্রেন খড়্গপুর স্টেশন ছেড়ে হাওড়ার দিকে ছুটছে। বাইরের মাঠে যে লোকটি দাঁড়িয়ে আছে সে কি দেখছে?
বাইরের মাঠে যে লোকটি স্থিরভাবে দাঁড়িয়ে আছে, সে দেখছে ট্রেনটি হাওড়ার দিকে অর্থাৎ পূর্বদিকে গতিশীল।
(2) ওই ট্রেনের ভিতরে জানালার ধারে যে লোকটি বসে আছে সে কি দেখছে?
ট্রেনের ভিতরে বসে থাকা যাত্রী দেখছে যে, বাইরের ঘরবাড়ী, গাছপালা আর বাইরের লোকটিও পিছনের দিকের ছুটছে।
(3) এবার ধরো দুটি ট্রেন দুটি আলাদা আলাদা লাইনে একই বেগে হাওড়ার দিকে যাচ্ছে। ওই ট্রেনের জানালার ধারে যে দুটি লোক বসে আসে তারা নিজেদেরকে পরষ্পর কি দেখছে?
তারা দুইজন, দুইজনকেই স্থির দেখবে এবং গল্প করতে করতেও যেতে পারে এমন হয়। অর্থাৎ তারা পরষ্পকে স্থির দেখবে যদিও ট্রেনদুটি সমান বেগে একই অভিমুখে গতিশীল।
(4) এই অবস্থায় বাইরের মাটিতে দাঁড়িয়ে থাকা কোনও লোক, সে কি দেখছে?
বাইরের মাঠে স্থিরভাবে দাঁড়িয়ে থাকা লোকটি দেখবে, দুটি ট্রেনই ছুটছে এবং ট্রেনের মধ্যে থাকা সমস্ত লোকও ট্রেনের সাথেই গতিশীল।
(5) একটি চলন্ত ট্রেনের ভিতরে থাকা যাত্রী যদি বাইরে না তাকায় তার কাছে কি মনে হবে?
চলন্ত ট্রেনটির ভিতরে থাকা যাত্রী যদি বাইরের দিকে না তাকায় তাহলে সে ট্রেনের ভিতরকার সবকিছু বস্তু, ব্যাগ, মানুষকে স্থির দেখবে।
তাহলে আমরা চোখে যা দেখে বস্তুর স্থির বা গতিশীল বিবেচনা করি সেটা আসল নয়। আমরা স্থির বা গতিশীল কাউকে বলি সবসময় অন্য কোনও স্থির নির্দেশ বস্তুর সাপেক্ষে এবং ওই
নির্দেশ বস্তুটি স্থির না হলেও তাকে স্থির ভেবে নিয়ে অন্য কোনও বস্তুর স্থির বা গতিশীলতা বিচার করি। তাই গতিশীল ট্রেনে, বাসে বসে থাকলেও আমরা নিজেদের স্থিরভেবে নিয়ে দেখি বাইরের বস্তুগুলি, বাইরের ঘরবাড়ী, গাছপালা সবকিছু তারা পিছনের দিকে ছুটছে।
অর্থাৎ একটি বস্তু অপর একটি বস্তুর সাপেক্ষে স্থির, কিন্তু বাস্তবে পরমভাবে স্থির বলে কিছুই নেই। সেইজন্যে বলাযায় পরম স্থিতি (State of absolute rest) বলে কিছু নেই। যেহেতু, পরম-স্থির বস্তুর সঙ্গে গতির তুলনা করেই পরম-গতি জানতে হবে। সেইজন্য পরম-গতি বলেও কিছু নেই। এই স্থিতি বা গতি পুরোটাই আপেক্ষিক। তাই আসলে যা আছে তা হল পুরোটাই আপেক্ষিক গতি (Relative Motion)। যেহেতু পৃথিবী সূর্যের চারিদিকে ঘুরছে, তার পৃষ্ঠে থাকা সবকিছুই গতিশীল। তবুও আমরা স্থির বা গতিশীল হিসাব করব সমসময় একটি নির্দেশ বস্তুর (Reference Body) সাপেক্ষে এবং নির্দেশ বস্তুটিকে স্থির ভেবে নিয়ে। এই প্রসঙ্গে কয়েকটি আপেক্ষিক গতির (Relative Motion) উদাহরণ দেওয়া যাক।
(1) চলন্ত ট্রেনের সাপেক্ষে, চলন্ত ট্রেনের গতির অভিমুখের বিপরীত দিকে ধাবমান গাছপালা ও ঘরবাড়ীর গতি।
(2) পশ্চিম দিক থেকে পূর্বদিকে পৃথিবীর আহ্নিক গতির জন্য আমরা নিজেদের স্থির ভেবে সূর্যকে পূর্ব দিক থেকে পশ্চিম দিকে যেতে দেখি।
(3) দুটি ট্রেন একই দিকে একই বেগে গেলে তাদের যাত্রীরা পরষ্পর পরষ্পকে সর্বদা স্থির দেখবে।
বস্তুর স্থিতি (Rest) ও গতি (Motion) সর্বদাই আপেক্ষিক (Relative):
সাধারণত পারিপার্শ্বিকের সাপেক্ষে কোনও বস্তু সময়ের সঙ্গে স্থান পরিবর্তন করলে, তাকে গতিশীল বস্তু বলে, আবার পারিপার্শ্বিকের সাপেক্ষে কোনও বস্তু সময়ের সঙ্গে স্থান পরিবর্তন না করলে, তাকে স্থির বস্তু বলা হয়।
প্রকৃতপক্ষে কোনও বস্তুর স্থির বা গতিশীল অবস্থা একটি আপেক্ষিক বিষয়। এটি পর্যবেক্ষের অবস্থার ওপর নির্ভর করে। যেমন,
(1) পর্যবেক্ষক স্থির থাকলে, দূরের ঘরবাড়ী, গাছপালাকে স্থির অবস্থায় দেখে।
(2) পর্যবেক্ষক কোনও চলন্ত বাস বা ট্রেনে গতিশীল অবস্থায় থাকলে, দূরের ওই ঘরবাড়ী, গাছপালাকে বিপরীতদিকে গতিশীল অবস্থায় দেখে।
(3) একই বেগে, একই অভিমুখে গতিশীল কোনো বাস বা ট্রেনের যাত্রীরা পরষ্পরকে স্থির বলে মনে করে।
(4) মাঠের ধারে দাঁড়িয়ে থাকা কোনো স্থির দর্শকের কাছে ওই বাস বা ট্রেনটি গতিশীল ও তার মধ্যে থাকা যাত্রীদেরকেও গতিশীল দেখে।
(5) কোনো চলন্ত বা বাসের মধ্যে বসে থাকা যাত্রীরা পরস্পর, পরষ্পরকে স্থির দেখে।
অর্থাৎ কোনো বস্তু স্থির বা গতিশীল তা নির্ভর করছে, পর্যবেক্ষকের অবস্থানের ওপর।
সাধারণত আমরা পৃথিবীর সাপেক্ষে কোনও বস্তুর স্থির বা গতিশীলতার হিসাব করি। কিন্তু পৃথিবী নিজেই গতিশীল। পৃথিবী নিজেই, নিজ অক্ষকে কেন্দ্র করে ঘরতে ঘুরতে (আহ্নিক গতি) সূর্যকে প্রদক্ষিণ (বার্ষিক গতি) করছে। আবার সূর্য, নক্ষত্র, নক্ষত্রপুঞ্জ কোনোকিছুই স্থির অবস্থায় নেই। সবই গতিশীল।
তাই মহাবিশ্বে চরম স্থিতি (Absolute Rest) বা চরম গতিশীল (Absolute Motion) বস্তু বলে কিছুই নেই। আমরা শুধু কোনো নির্দেশতন্ত্রের সাপেক্ষে কোনো বস্তুর স্থির বা গতিশীলতার হিসাব করি। অর্থাৎ কোনো নির্দেশতন্ত্রের সাপেক্ষে আপেক্ষিক গতি (Relative Motion) নির্ণয় করি।
তাই বলা যায়, মহাবিশ্বে চরম স্থিতি বা চরম গতি বলে কিছুই নেই। পুরোটাই আপেক্ষিক।
তাই বস্তুর গতি বর্ণনা করতে গেলে একটি সুবিধাজনক নির্দেশতন্ত্র (Reference Frame) নির্বাচন করে তার সঙ্গে একটি সুবিধাজনক স্থানাঙ্কতন্ত্র (Co-ordinate System) যুক্ত করতে হয়।
নির্দেশতন্ত্র (Reference Frame):
কোনো বস্তুর স্থিতি বা গতি বর্ণনা করতে গেলে, যে বস্তুটির সাপেক্ষে প্রদত্ত বস্তুটির স্থিতি বা গতি বর্ণনা করা হয়, তাকে নির্দেশবস্তু (Reference Body) বলে।
সাধারণত এই নির্দেশবস্তু (Reference Body) হিসাবে আমরা একটি সুবিধাজনক নির্দেশতন্ত্রকে বেছে নি, যাতে ওই বস্তুটির স্থিতি বা গতির হিসাব সহজে নির্ণয় করতে পারি। যেমন,
(1) সমবেগে চলমান ট্রেনের সাপেক্ষে, ট্রেনের মধ্যে থাকা কোনো যাত্রীর গতি বর্ণনা করতে হলে, ট্রেনের সঙ্গেই যুক্ত নির্দেশতন্ত্র ব্যবহার করা সুবিধাজনক।
(2) পৃথিবীর উপর কোনও বস্তুর গতি বর্ণনা করতে গেলে, পৃথিবীর সাথেই যুক্ত নির্দেশতন্ত্র ব্যবহার করা সুবিধাজনক।
(3) পৃথিবীর গতি বা পৃথিবীর বাইরের কোনও বস্তুর গতি বর্ণনা করতে হলে, সূর্যের সঙ্গে যুক্ত নির্দেশতন্ত্র ব্যবহার করা সুবিধাজনক।
স্থানাঙ্কতন্ত্র নির্বাচন (Choice of Co-ordinate System):
যে বস্তু বা বস্তুসংস্থার গতি বর্ণনা করতে হবে তার প্রতিসাম্য (Symmetry) বিচার করে একটি সুবিধাজনক স্থানাঙ্কতন্ত্র নির্বাচন করা হয়। তবে বেশিরভাগ ক্ষেত্রেই আমরা কার্তেজীয় স্থানাঙ্কতন্ত্র (Cartesian Co-ordinate System) নির্বাচন করে থাকি। এখানে এই স্থানাঙ্কতন্ত্রের সাপেক্ষেই বস্তুটি প্রাথমিক অবস্থান, অন্তিম অবস্থান, ও তার গতির অন্যান্য বিষয় নির্ধারণ করা হয়। এখানে নির্দেশতন্ত্র হিসাবে আমরা যে বস্তুকে নির্বাচন করি তার সাথে এই স্থানাঙ্কতন্ত্র যুক্ত করে বস্তুরটির গতি সংক্রান্ত রাশিগুলির হিসাব করি।
তাই পূর্বে বলা স্থিতি (Rest) ও গতির (Motion) সংজ্ঞাটিকে একটু সংশোধন করে নিই।
স্থির বা অচল বস্তু (Body in Rest):
যে সমস্ত বস্তুর অবস্থান, তার চারিপাশের অন্যান্য বস্তুর অবস্থানের তুলনায় সময়ের সাথে সাথে পরিবর্তিত হয় না, সেই সকল বস্তুকে স্থির বা অচল বস্তু বলে। স্থির বা অচল বস্তুর এই অবস্থাকে বলা হয় স্থির অবস্থা (State of Rest)।
যেমন, ঘরবাড়ী, গাছপালা, পাহাড়-পর্বত, একই বেগে ও একই অভিমুখে গতিশীল দুটি ট্রেনের মধ্যকার যাত্রীদের মধ্যে এই স্থিরাবস্থা লক্ষ্য করা যায়।
গতিশীল বা সচল বস্তু (Body in Motion):
যে সমস্ত বস্তুর অবস্থান, তার চারিপাশের অন্যান্য বস্তুর অবস্থানের তুলনায় সময়ের সাথে সাথে পরিবর্তিত হয়, সেই বস্তুকে সচল বস্তু বা গতিশীল বস্তু বলে। সচল বস্তুর এই অবস্থাকে বলা হয় গতিশীল অবস্থা (State of Motion)।
যেমন, চলন্ত ট্রেন, চলন্ত মোটরগাড়ী, চলন্ত মোটর গাড়ীকে স্থির ভাবলে, বাইরের গাছপালা , ঘরবাড়ীর পিছনের দিকের গতি ইত্যাদি।
কণার ধারণা বা বিন্দুভরের ধারণা (Concept of Particle or Point Mass):
বস্তুর স্থিতি বা গতি নিয়ে আলোচনা করতে গিয়ে, আলোচনার সুবিধার জন্য আমরা অনেক সময় বস্তুকে কণা (Particle) হিসাবে কল্পনা করে নি। যেকোনো বস্তুরই কিছুটা ভর ও আয়তন আছে। যদি কল্পনা করা হয় যে কোনও বস্তুর ভর একটি বিন্তুতে ঘনীভূত আছে তখন তাকে কণা বলে। অর্থাৎ কণার ভর আছে কিন্তু আয়তন নেই।
কণার কোনও বাস্তব অস্থিত্ব নেই।
গতির প্রকারভেদ (Kinds of Motion):
গতি নানা রকমের হতে পারে, কিন্তু প্রায় সমস্ত প্রকার গতিই কোনো সরল গতি বা দুটি সরল গতির সমন্বয়ে গঠিত হয়।
➤ চলন গতি (Transnational Motion):
এটি আবার দুই রকমের হয়:
⟹ সরলরৈখিক চলন গতি (Rectilinear Translational Motion):
⟹ বক্রপথে চলন গতি (Curvilinear Translational Motion):
➤ বৃত্তীয় গতি বা বৃত্তাকার পথে গতি বা আবর্ত গতি (Circular Motion):
➤ ঘূর্ণন গতি (Rotational Motion):
➤ পর্যায়বৃত্ত গতি (Periodic Motion):
এটি আবার দুই ধরনের হতে পারে।
⟹ দোলন বা কম্পন বা ঘূর্ণন (Oscillation):
⟹ রৈখিক সরল দোলগতি (Simple Harmonic Motion):
➤ মিশ্র গতি (Mixed Motion):
➤ চলন গতি (Translational Motion):
কোনো বস্তু সরলরৈখিক পথে গতিশীল হলে এবং ওই গতিশীল বস্তুর প্রত্যেকটি কণা নির্দিষ্ট সময় পর সরলরেখায় সমান দূরত্ব অতিক্রম করলে, সেই বস্তুর গতিকে চলন গতি বলে।
⟹ রৈখিক চলন গতি (Rectilinear Translational Motion):
যদি কোনো গতিশীল বস্তু সরলরেখা বরাবর গতিশীল হয়, তাহলে তার গতিকে বলা হয় রৈখিক চলন গতি।
যেমন,
(i) রুলারের ধার বরাবর পেনসিল দিয়ে সোজা দাগ কাটার সময় পেনসিলের শিসের অগ্রভাগের গতি।
(ii) সোজা রাস্তা বরাবর চলন্ত গাড়ীর গতি।
(iii) সোজা রেললাইন বরাবর ট্রেনের গতি।
(iv) একটি বলকে কিছুটা উঁচু থেকে ফেলে দিলে সেটি সরলরৈখিক পথ বরাবর নীচের দিকে পড়তে থাকে।
(v) অভিকর্ষের প্রভাবে নীচের দিকে পতনশীল বা উল্লম্বভাবে উপরের দিকে দিকে নিক্ষেপ করা বস্তু গতি।
(vi) সরলরেখা বরাবর উড়ন্ত পাখির গতি।
(vii) ক্যারাম বোর্ডের স্ট্রাইকারের গতি।
(viii) ছাদ থেকে একটি ঢিলকে ছেড়ে দিলে সেটি সোজাসুজি নীচের দিকে পড়তে থাকে।
(ix) ছাদের কার্নিশ থেকে এক টুকরো ইঁট নীচে পড়ে যাচ্ছে।
(x) ঊর্দ্ধগামী মালবাহী বেলুন থেকে একটি বালির বস্তা ফেলে দেওয়া হল।
(xi) গাছ থেকে নীচের দিকে পাকা ফলের গতি।
⟹ বক্রপথে চলন গতি (Curvilinear Translational Motion):
কোনো বস্তু যদি সরলরৈখিক পথে না গিয়ে কোনো বক্রপত বরাবর একটি নির্দিষ্ট অভিমুখে গতিশীল হয়, তখন তার গতিকে বক্রপথে চলন গতি বলে।
যেমন,
(i) ছাদ থেকে সামনের দিকে (অনুভূমিকভাবে) ছুঁড়ে দেওয়া পাথরের গতি।
(ii) বায়ুতে অনুভূমিকভাবে নিক্ষিপ্ত পাথরের গতি।
(iii) বায়ুতে বর্শা ছোঁড়া।
(iv) বাস্কেট অভিমুখে ছোঁড়া বাস্কেটবলের গতি।
(v) আঁকাবাঁকা পথ অনুসরণ করে চলমান কোনো পিঁপড়ের গতি।
➤ বৃত্তীয় গতি বা বৃত্তাকার পথে গতি বা আবর্ত গতি (Circular Motion):
কোনো বস্তুকণা একটি বিন্দুকে কেন্দ্র করে তার চারিদিকে বৃত্তাকার পথে ঘুরতে থাকলে, তখন ওই কণাটির গতিকে বৃত্তীয় গতি বলে।
যেমন,
(i) সূর্যের চারিদিকে পৃথিবীর প্রদক্ষিণ (বার্ষিক গতি)।
(ii) পৃথিবীর চারিদিকে চাঁদের প্রদক্ষিণ।
(iii) ঘড়ির কাঁটার অগ্রভাগের গতি।
(iv) মেলায় নাগরদোলা ঘোরার গতি।
(v) ঘড়ির পেন্ডুলামের গতি।
(vi) পরমাণুর নিউক্লিয়াসের চারিদিকে ইলেকট্রন কণার গতি।
(vii) সূতোয় বাঁধা একটি পাথরের টুকরোকে যখন একটি বৃত্তাকার পথে ঘোরানো হয়।
➤ ঘূর্ণন গতি (Rotational Motion):
যদি কোনো বিস্তৃত বস্তু একটি নির্দিষ্ট অক্ষের সাপেক্ষে বৃত্তাকার পথে আবর্তন করে, তখন ওই বস্তুর ওই প্রকার গতিকে ঘূর্ণন গতি বলে। এই ঘূর্ণন গতিতে ঘূর্ণন অক্ষটি সর্বদা স্থির থাকে।
যেমন,
(i) পৃথিবী তার নিজ অক্ষের চারিদিকে পশ্চিম দিক থেকে পূর্বদিকে আবর্তন করছে (আহ্নিক গতি)।
(ii) এক জায়গায় দাঁড়িয়ে পাক খেতে থাকা লাট্টুর গতি।
(iii) বৈদ্যুতিক পাখার গতি।
(iii) কুমোরের চাকার গতি।
➤ মিশ্র গতি বা জটিল গতি বা চলন ও ঘূর্ণন গতির সংমিশ্রণ:
যদি কোনো বস্তুর গতি চলন ও ঘূর্ণন বা বৃত্তীয় গতি ও ঘূর্ণন গতির সংমিশ্রণে সম্পন্ন হয়, তাহলে সেই প্রকার বস্তুর গতিকে মিশ্র গতি বা জটিল গতি বলে।
যেমন,
(i) কোনো গাড়ীর চলন্ত চাকার গতি:[এটি চলন ও ঘূর্ণন গতির সংমিশ্রণ]
(ii) সরলরেখা বরাবর চলন্ত সাইকেলের গতি:[এটি চলন ও ঘূর্ণন গতির সংমিশ্রণ]
(iii) স্ক্রু-ড্রাইভারের গতি:[এটি চলন ও ঘূর্ণন গতির সংমিশ্রণ]
(iv) বিভিন্ন গ্যাস অণুগুলির গতি:[এটি চলন, ঘূর্ণন ও কম্পন গতির মিশ্রন]
(v) পৃথিবীর বার্ষিক গতি:[এটি চলন গতি, বৃত্তীয় গতি ও ঘূর্ণন গতির সংমিশ্রণ]
➤ পর্যায়বৃত্ত গতি (Periodic Motion):
যদি কোনো বস্তুকণা একটি নির্দিষ্ট সময় অন্তর একই পথ বারবার অতিক্রম করে বা গতির পুনরাবৃত্তি করে, তাহলে ওই কণার গতিকে পর্যায়বৃত্ত গতি বলে।
যেমন,
(i) সূর্যের চারিদিকে পৃথিবীর আবর্তন গতি।
(ii) ঘড়ির কাঁটার গতি।
(iii) দেওয়াল ঘড়ির দোলকের গতি।
(iv) মানুষের হৃৎপিন্ডের গতি।
⟹ দোলন বা কম্পন বা স্পন্দন (Oscillation or Vibration):
পর্যায়বৃত্ত গতি সম্পন্ন কোনো বস্তুকণা যদি গতিপথের একটি বিন্দুকে কেন্দ্র করে এদিক-ওদিক (To and Fro) আন্দোলিত হয়, তাহলে ওই কণার গতিকে দোলন বা কম্পন বা স্পন্দন বলে।সাধারণত ধীর গতির ক্ষেত্রে দোলন এবং দ্রুত গতির ক্ষেত্রে কম্পন বা স্পন্দন কথাটি ব্যবহার করা হয়।
যেমন,
(i) একটি স্প্রীং এর একপ্রান্তে আটকানো একটি বস্তুর গতি।
(ii) দোলক ঘড়ির দোলকের গতি।
(iii) সুরশলাকার বাহুর গতি।
⟹ সরল দোলগতি (Simple Harmonic Motion):
সরলরৈখিক পথে গতিশীল কোনো বস্তুকণা যদি একটি নির্দিষ্ট সময় অন্তর বারবার একই সরলরেখা বরাবর, একটি নির্দিষ্ট বিন্দুর অভিমুখে যাওয়া আসা করে, তখন তার গতিকে সরলরৈখিক দোলগতি বলা হয়।
এই সরলরৈখিক দোলগতির ক্ষেত্রে বস্তুর উপর ক্রিয়াশীল বল, কণাটির গতিপথের মধ্যবিন্দু বরাবর অভিমুখী হয় এবং ওই বিন্দু থেকে কণাটির সরণের সর্বদা সমানুপাতিক হয়।
যেমন,
(i) সরল দোলকের গতি।
Class: I (Concept of Rest, Motion, Types of Motion):
Class: II (Concept of Distance And Displacement):
