એકધારી વર્તુળગતિ

January, 2004

એકધારી વર્તુળગતિ (uniform circular motion) : અચળ ઝડપથી વર્તુળમાં ગતિ કરતા કણની ગતિ. ડાબી તરફની આકૃતિમાં, વર્તુળમાં ગતિ કરતા કણનો વેગ સદિશ માનમાં અચળ રહે છે. પરંતુ કણ Bથી C તરફ ગતિ કરે ત્યારે, તેની દિશામાં Δ જેટલો ફેરફાર થાય છે અને વર્તુળની ત્રિજ્યા R, ΔQ જેટલો કોણ આંતરે છે. B તેમજ C આગળ વેગ સદિશ ની દિશા, સ્પર્શકની દિશામાં હોવાથી, ત્રિજ્યા OB અને OC, B તેમજ C આગળના વેગ સદિશોને અનુક્રમે લંબ છે. બે ત્રિજ્યાઓ વચ્ચેનો કોણ, તેમના અનુરૂપ સ્પર્શકો વચ્ચેના કોણ જેટલો હોવાથી, જમણી બાજુની આકૃતિમાં M < EDF = Δθ છે. માટે સમદ્વિબાજુ ત્રિકોણો OBC અને DEF એકરૂપ બને છે. તેથી,

Δθ શૂન્યને અનુલક્ષે (approaches to zero), ત્યારે જીવા BC અને ચાપ (arc) BC પરસ્પર અનુલક્ષે છે. તે વખતે ઉપર દર્શાવેલ (1)માં જીવા BCને બદલે ચાપ BC લખતાં,

કણની ઝડપ અચળ છે અને Δθ કોણને અનુરૂપ સમય Δt હોય તો, ચાપ BCની લંબાઈ = V.Δt. આ મૂલ્ય (2)માં અવેજ કરતાં,

Δt શૂન્યને અનુલક્ષે તે લક્ષ્ય(limit)માં  એ કણના તાત્ક્ષણિક (instantaneous) પ્રવેગ ‘a’નું માન છે; અને તે આકૃતિમાં G આગળ દર્શાવ્યા પ્રમાણે અંદરની તરફ વર્તુળના કેન્દ્ર O પ્રતિની દિશામાં છે. માટે આ પ્રવેગને કેન્દ્રગામી (centripetal) પ્રવેગ અથવા પ્રવેગનો લંબઘટક (ગતિપથને લંબઘટક) કહે છે. તેની સંજ્ઞા aR છે. પ્રવેગનો બીજો ઘટક, જેને કારણે કણની ઝડપ અચળ ન રહેતાં તેમાં ફેરફાર થાય છે તે, સ્પર્શકની દિશામાં હોય છે. તેને સ્પર્શીય (tangential) ઘટક કહે છે. તેની સંજ્ઞા aT છે.

હિંમતલાલ ચૂનીલાલ શુક્લ