विमानाची उडल्या जागी राहून पृथ्वीप्रदक्षिणा ?!

Submitted by गजानन on 5 January, 2016 - 10:23

पृथ्वी स्वतःभोवती फिरते. समजा एका विमानाने (न जाणो त्याच्या खाण्यात काय आले!) जमिनीशी एकदम काटकोनात सरळ रेषेत उड्डाण केले आणि काही किलोमीटर उंचीवर जाऊन (उदा. ५ किमी उंचीवर एका बिंदूशी) ते स्थिर झाले, (ना आगे, ना पिछे, ना उपर, ना नीचे) तर ते पृथ्वीच्या पृष्ठभागापासून दुरावलेल्या अवस्थेत राहील. मग ते बराच वेळ असेच राहिले तर स्वतःभोवती फिरणार्‍या पृथ्वीचा पृष्ठभाग विमानाच्या खालून पुढे सरकत राहील का? आणि अजून बराच वेळ विमान आकाशात त्याच बिंदूवर स्थिर राहिले तर पृथ्वीच्या परिवलनाच्या वेगाचा, त्या वेगाने उड्डाणापूर्वी विमानाला प्राप्त झालेल्या जडत्वाचा आणि पृथ्वीच्या गुरुत्वाकर्षणाच्या प्रभावाचा विचार करता, विमानाची त्या बिंदूवर स्थिर असूनही पृथ्वीप्रदक्षिणा पूर्ण होईल का?
.
.

Group content visibility: 
Public - accessible to all site users

जेव्हा हेलीकॉप्टर फक्त वर ऊडते तेव्हा ते पृथ्वीवरच्या एका बिंदूशी ९० अंशाचा कोन करून असते आणि ते पृथ्वीच्याच वेगाने फिरत असते. >> म्हणजे हेलीकॉप्टरची स्पीड्/वेग 1670 kilometers/hour इतका असतो का?

जेव्हा हेलीकॉप्टर फक्त वर ऊडते तेव्हा ते पृथ्वीवरच्या एका बिंदूशी ९० अंशाचा कोन करून असते आणि ते पृथ्वीच्याच वेगाने फिरत असते. >> म्हणजे हेलीकॉप्टरची स्पीड्/वेग 1670 kilometers/hour इतका असतो का?>>>

हा प्रश्न आधी "with reference to ... " हे पुर्ण करुन विचारा.

BTW, पृथ्वीचा आपल्याला जाणवू शकणारा वेग हा स्वतःभोवतीचा आहे आणि तो स्थानपरत्त्वे बदलत असतो. विषुववृत्तावर तो सर्वाधीक आहे तर धृवांवर शुन्य आहे. (I am talking about linear velocity. Angular velocity is constant throughout except at the poles).

---
कानडा

कानडा माझा प्रश्न असा आहे की - मी रात्री एका खांबासमोर उभा आहे आणि त्यामागे चंद्र आणि चांदण्या आहेत. मी पापणी न लवता एकटक आहे त्याच ठिकाणाहून खांबाकडे बघतो आहे. १५ मिनिटांनी चंद्र खूप पुढे सरकला आहे पण चांदण्या आहे तिथेच आहेत. स्थितीमधील हा फरक नक्की कुठल्या गतीमुळे दिसतो हे तुम्हाला स्पष्ट करता येईल का?

केदार, बिनटपाचीच बस भौ! टप असलेल्या बशीत बॉल जोरात वर फेकला तर तो तातडीने माझ्याच टाळ्क्यावर नाही का लँड होणार? Proud

१५ मिनिटांनी चंद्र खूप पुढे सरकला आहे पण चांदण्या आहे तिथेच आहेत. > भाउ चांदण्या किती दुर चंद्र किती दुर फरक आहे की नाही? आकाशात असलेले विमान फार हळू सरकत आहे असे दिसते वेग प्रचंड असुन सुध्दा. तेच समोरच्या रस्त्यावरची सायकल सुध्दा वेगात पुढे जात आहे. वेग अत्यंत कमी असुन सुद्धा

बी, चंद्र रोज ५२ मिनिटे ( साधारणपणे) उशिरा उगवतो. मात्र तारे, जे आपल्यापासून खूप लांब असतात, त्यांच्या उगवण्याच्या वेळेत रोजच्या रोज फारसा फरक पडत नाही ( हळूहळू पडतो). त्यामुळे, आपल्या दृष्टीने चंद्र हा तार्यांपेक्षा मागे पडत जातो. जर एखादा ठळक तारा चंद्राच्या अगदी जवळ दिसत असेल तर हा गतीतला फरक सहज जाणवतो, जसा तुम्हाला जाणवला.

मी ५५ मिनिटात पुण्याहून नागपुरला पोचतो तेंव्हा विमानाची गती काहीच जाणवत नाही. सतत वाटत राहत विज्ञान समजायला किती अवघड आहे पण त्याच बरोबर किती रोचक आहे.

१२वीला असताना ह्या सर्व परिभाषा इतक्या पाठ होत्या ना पण आता त्या आठवत नाहीत कारण तेंव्हा सगळच काही समजून पाठ केलेल नव्हत पण आता भौतिक एक आणि दोन अभ्यासाला मिळाला तर नक्कीच समजून घेईन. गुगल आहेच पण त्यावेळी क्रमाक्रमाने जाणारा सिलॅबस होता.. अभ्यासाला वेळ होता आणि फक्त अभ्यासच होता.

सर, पृथ्वीभोवतीचे वातावरण फिरत असते तर त्याचा फिरण्याचा वेग उंचीनुसार बदलत असतो का?
>>.
बदलणे स्वाभाविक आहे.त्यामुळेच तर समुद्राच्या पाण्यात पाणी ढकलले गेल्याने प्रवाह निर्माण होतात. (अथात पाण्याचे कमी अधिक तापमान हाही फॅक्टर त्यात असतोच) समुद्राच्या तळाच्या पाण्याला फारशी गती नसतेच मात्र पृष्ठभागावरील पाणी पूर्वेकडे ढकलले जाते

सशल आणि बुवा म्हणताहेत तसे ते विमान तिथे त्या उंचीवर स्वतःला (काहीतरी अजब खाल्ल्याने) स्थिर ठेवण्यात यशस्वी झाले आहे असे गृहीत धरून आणि वर लिहिल्याप्रमाणे ५ किमी हे एक उदाहरण म्हणून घेऊन पुढचा प्रश्न होता. स्थिर कोणाच्या सापेक्ष या अनुषंगाने असामीने विचारलेल्या प्रश्नांमागचा मुद्दा लक्षात आला. पृथ्वीच्या (परिवलनीय वेगाच्या) रेफरन्सने स्थिर असे म्हणायचे होते***. असामी, लिंकबद्दल धन्यवाद.

निवांत पाटील, त्या विद्यार्थ्याने विचारलेल्या <<पृथ्वीभोवतीचे वातावरण फिरत असते तर त्याचा फिरण्याचा वेग उंचीनुसार बदलत असतो का?>> प्रश्नाचे अचूक उत्तर काय आहे? माझ्यामते उत्तर 'हो' असे असावे.

*** जर ते विमान स्वतःला पृथ्वीच्या परिभ्रमणीय गतीच्या सापेक्षही स्वतःला स्थिर ठेऊ शकले तर त्या क्षणापासून ते पृथ्वीच्या दूर दूर जाऊ लागेल आणि पुन्हा त्याची पृथ्वीशी भेट एका वर्षानेच होईल ना? आणि जर सौरमालेच्या सापेक्ष ते स्वतःला स्थिर ठेऊ शकले तर? आणि आकाशगंगेच्या सापेक्ष स्वतःला स्थिर ठेऊ शकले तर?

टण्या, _तात्या_:
<<<पार वर अंतराळात असलेले उपग्रहसुद्धा पृथ्वीच्या गुरुत्वाकर्षणामुळे पृथ्वीकडे खेचले जातात किंवा "खाली" पडत असतात. पण त्यांचा वेग व पृथ्वीचे गुरुत्वाकर्षण यांचा समन्वय साधून ते एका ऑर्बिटमध्ये गोल फिरत असतात.>>> असे होत असताना उपग्रहाचा मूळचा वेग कालांतराने कमी कमी होत जात नाही का? त्याचा परिणाम त्याच्या फिरण्यावर होत नाही का? वयोमान परत्वे त्यांचा वेग, त्याचे फिरणे रि-ट्यून करावे लागत नाही का?

असे होत असताना उपग्रहाचा मूळचा वेग कालांतराने कमी कमी होत जात नाही का? त्याचा परिणाम त्याच्या फिरण्यावर होत नाही का? वयोमान परत्वे त्यांचा वेग, त्याचे फिरणे रि-ट्यून करावे लागत नाही का? >> हो लागते.

पृथ्वी फिरायची अचानक थांबली ( थोड्यावेळासाठी) तर काय होईल ? >> बोंबाबोंब. frame of reference हा शब्द लक्षात ठेवा. पृथ्वी थांबली तरी तिला लागून असलेले वातावरण त्याच क्षणी थांबणार नाही. विषुवव्रुत्तावर पृथ्वीचा वेग १००० miles/hr असतो. एका क्षणात तो शून्य होऊन भोवतालचे वातावरण त्याच वेगाने फिरत राहिले तर काय होईल ह्याची कल्पना कर. तुलनेसाठी Category -5 hurricanes २०० miles/hr वेगाचे वारे बाळगून असतात हे लक्षात घे.

पृथ्वीच्या वेग अंतराबरोबर बदलतो का या प्रश्नाचं उत्तर देताना मला देवनागरीत आर ओमेगा टाईप करावं लागलं होतं. कारण माझा मोबाईल आता मायबोलीवर इंग्रजी टाईप करायलाच तयार नाही Lol

माझा स्वतःसाठीचा हा रेफ्रेशिंग कोर्स. चुकले तर कळवा.
आपण अकरावीत शिकलो त्याप्रमाणे आर म्हणजे रेडीयस ओमेगा म्हणजे अँग्युलर व्हेलॉसिटी. पृथ्वी एन एस अ‍ॅक्सीस भोवती फिरते, या अक्षाच्या ठिकाणी "ओमेगा " हा वेग आपण गृहीत धरू. लिमिट टेण्ड्स टू झिरो. या बिंदूपासून आपण वेगळ्यावेगळ्या त्रिज्येची वर्तुळं आखली तर प्रत्येक वर्तुळाची त्रिज्या गुणिले ओमेगा हा वेग येतो.

कुठल्याही वर्तुळातला बिंदू पृथ्वीभोवतीचे अंतर सारख्याच वेळात पूर्ण करतो. म्हणजे छोट्या वर्तुळातला बिंदू ही चोवीस तासात प्रदक्षिणा पूर्ण करतो आणि सर्वात मोठे वर्तुळ, विषुववृत्त येथील बिंदूही तेव्हढाच वेळ घेणार. थोडक्यात या वर्तुळातल्या धावपटूला चोवीस तासात प्रदक्षिणा पूर्ण करायला सर्वात जास्त वेग लागेल, तर सर्वात आतील वर्तुळातल्या धावपटूला चोवीस तासात हे अंतर पार करायला सर्वात मंद वेगाने धावावे लागेल.

जर दोन ठिकाणातील जमिनीवरील अंतर ६०० किमी असेल तर आकाशात सुद्धा हे अंतर इतकेच असते का? आपण विमानानी प्रवास करतो त्यावेळी दोन ठिकाणामधील जमिनिवरचे अंतर आणि आकाशातील अंतर ह्यात किती तफावत असते?

या विषयवार नेट वर अनेक फोरम्स मधून चर्चा केली गेली आहे. हे का व कसे शक्य नाही याचे सिद्धांत दिले गेले आहेत. जरूर गुगल करून पहा. पण रेफरन्स फ्रेम, गुरुत्वाकर्षण वगैरे डीटेल्स मध्ये न जाता साध्या पद्धतीने पण समजून घेता येईल...

पृथ्वीचा स्वत;भोवती फिरण्याचा वेग १६७० किलोमीटर प्रति तास.याचाच दुसरा अर्थ, पृथ्वीपासून अलग होणारी कोणतीही वस्तू पृथ्वीवर स्थिर असलेल्या व्यक्तीस तेवढ्या प्रचंड वेगाने जाताना दिसायला हवी (तरच विमानाला जागेवर राहून पृथ्वी-प्रदक्षिणा शक्य होईल). पण प्रत्यक्षात तसे काही होताना दिसत नाही. झाले असते तर पक्षी उडाल्या उडाल्या इतक्या प्रचंड वेगाने जाऊन कशाला तरी धडकून मेले असते. हवेत फेकलेला दगड खाली पडेपर्यंत दीड-दोन हजार किमी प्रतितास या वेगाने गेला असता.

पण यातले काहीच होत नाही. कारण न्यूटनचा नियम आहे: एखादी वस्तू एका विशिष्ट वेगाने जात असेल तर कोणताही बाह्य विरोध झाल्याशिवाय त्या वस्तूचा वेग व दिशा बदलत नाही.

तात्पर्य: याचाच अर्थ, पक्षी उडाला काय, दगड फेकला काय किंवा अख्खे विमान उडाले काय. जोवर ते स्वत:ची ताकद वापरून पुढे जात नाहीत तोवर ते सगळे न्यूटन साहेबांचा नियम पाळतात आणि पृथ्वीच्याच वेगाने फिरत राहतात. म्हणून जमिनीवर स्थिर उभारलेल्या व्यक्तीला पण ते त्याच जागेवर दिसतात.

बी तुम्ही जरा प्रश्न नविन विचारा हो...
आता तुम्ही जे विचारलत त्यात अर्थात पृ थ्वी वरचे ६०० किमी हे हवेतल्या म्हणजे विमानाच्या एका सरळ रेषेतील ६००किमी पेक्षा जास्त असणार. कारण ती बाह्यवक्र आहे.

माबोवर नवीन असणार तो...बरोबर...इथेही नवीन म्हणून काहीही येत असतय आजकाल...

यात अजून एक मुद्दा मघाशी मांडायचा राहून गेला. विमान हे मुळात अधांतरी एका जागी स्थिर राहू शकत नाही (हेलिकॉप्टर सारखे). कारण ते ज्या तत्वानुसार उडत असते त्यासाठी त्याला त्याच्या पंखांवरून ठराविक वेगाने वारे सतत जात रहाणे आवश्यक असते. याचाच दुसरा अर्थ त्याला (तसे वारे सतत जात राहण्यासाठी) एक ठराविक वेग मेंटेन करणे आवश्यक असते, किंवा वाऱ्याचा नैसर्गिक वेगच इतका भन्नाट हवा कि विमानाच्या वेगाची गरज भासणार नाही (फार दुर्मिळ उदाहरणे आहेत वाऱ्याच्या वेगामुळे विमान जागेवर थांबल्याची अन्यथा त्यांना घिरट्या घालाव्या लागतात)

म्हणून "हवेत एका जागी स्थिर होऊन राहिले" हे विमानास लागू पडत नाही.

म्हणून "हवेत एका जागी स्थिर होऊन राहिले" हे विमानास लागू पडत नाही <<< खरेच का?! आजच्या काळात पुढारलेल्या तंत्रज्ञानाच्या जमान्यात असे असेल असे वाटले नव्हते. लढाऊ विमानही नाही थांबू शकत?

आणि अहो, काही काळापुरते गृहीत धरले आहे तसे. म्हणूनच कंसात लिहिले की त्याच्या खाण्यात काहीतरी विचित्र आले असावे म्हणून ते तसे वागू लागले. (आता इथे खाणे ही क्रिया विमानास लागू होत नाही असेही आपल्याला म्हणता येईल. Happy )

Pages