बल : धक्का, खिंचाव और उसके प्रभाव
फेरीवाला भरी हुई हाथगाड़ी को चलाने के लिए धक्का देता है, मोड़ पर घुमाने के लिए रस्सी खींचता है और गति धीमी करने के लिए ब्रेक का हैंडल दबाता है। इनमें से हर क्रिया में धक्का या खिंचाव है।
किसी वस्तु पर लगाए गए धक्के या खिंचाव को बल कहते हैं। बल दो या अधिक वस्तुओं की अन्योन्य क्रिया से उत्पन्न होता है। इसका SI मात्रक न्यूटन (N) है।
मुख्य विचार 1 : बल के प्रभाव — बल से स्थिर वस्तु चलने लग सकती है या चलती वस्तु रुक सकती है, उसकी चाल बदल सकती है, गति की दिशा बदल सकती है या उसका आकार बदल सकता है। एक ही बल एक साथ एक से अधिक प्रभाव दिखा सकता है।
- आसान : किक मारने पर स्थिर फुटबॉल चलने लगती है।
- मध्यम : स्पंज दबाने या रबर बैंड खींचने पर वस्तु का आकार बदल जाता है।
- परीक्षा-प्रकार : बल्लेबाज़ गेंद को ऐसे मारता है कि वह अधिक तेज़ी से और नई दिशा में लौटती है; चाल और दिशा दोनों बदलती हैं।
आकृति में : हर स्तंभ में बल का एक प्रभाव रोज़मर्रा के उदाहरण के साथ दिखाया गया है।
मुख्य विचार 2 : बल के लिए अन्योन्य क्रिया ज़रूरी है — जब आप दीवार को धक्का देते हैं तो दीवार भी आपके हाथ को वापस धक्का देती है। बल दिखने के लिए दो वस्तुओं का आपस में क्रिया करना ज़रूरी है; क्रिया समाप्त होते ही बल समाप्त हो जाता है। मेज़ पर रखी किताब पर भी बल लगते हैं, पर वे एक-दूसरे को संतुलित कर देते हैं।
- आसान : बल के लिए कम से कम दो वस्तुएँ चाहिए।
- मध्यम : किसी डिब्बे पर विपरीत ओर से बराबर माप का धक्का और खिंचाव लगाएँ तो डिब्बा नहीं हिलता।
- परीक्षा-प्रकार : "गति नहीं" का अर्थ "बल नहीं" नहीं है; बल संतुलित हो सकते हैं।
बल = धक्का या खिंचाव; मात्रक = न्यूटन; प्रभाव = गति, दिशा, आकार।
यह मानना कि बल से वस्तु का रंग बदल जाता है। बल गति या आकार बदलता है, रंग नहीं।
प्रभाव गिनाते समय तीन समूह याद करें। याद रखने की युक्ति : ग-दि-आ = गति, दिशा, आकार (चाल गति में आती है)।
अंतर पहचानें
| क्रिया | धक्का या खिंचाव | प्रभाव |
|---|---|---|
| फुटबॉल को किक मारना | धक्का | गति शुरू होती है |
| कुएँ से पानी खींचना | खिंचाव | बाल्टी ऊपर आती है |
अभ्यास के प्रश्न
- 1बल क्या है?
- 2बल का SI मात्रक क्या है?
- 3स्पंज दबाने पर बल का कौन-सा प्रभाव दिखता है?
- 4गोलकीपर छलाँग लगाकर लुढ़कती गेंद को रोकता है। यह बल का कौन-सा प्रभाव है?
- 5बल के वस्तु पर होने वाले प्रभाव बताइए।
- 6दीवार को धक्का देने पर वह वापस धक्का देती-सी क्यों लगती है?
- 7टेनिस खिलाड़ी गेंद को ऐसे मारता है कि वह अधिक तेज़ी से और नई दिशा में जाती है। कौन-से प्रभाव दिखते हैं?
- 8मेज़ पर किताब स्थिर रखी है। क्या इसका अर्थ है कि उस पर कोई बल नहीं लग रहा?
उत्तर देखें (पहले खुद हल करें)
- 1धक्का या खिंचाव।
- 2न्यूटन (N)।
- 3आकार में बदलाव।
- 4चाल का घटना (शून्य होना)।
- 5गति शुरू या बंद करना, चाल बदलना, दिशा बदलना, आकार बदलना।
- 6दोनों वस्तुएँ अन्योन्य क्रिया करती हैं, इसलिए हर वस्तु दूसरी पर बल लगाती है।
- 7चाल में बदलाव और दिशा में बदलाव।
- 8नहीं; भार और मेज़ का धक्का जैसे बल उस पर लगते हैं, पर वे एक-दूसरे को संतुलित करते हैं।
संपर्क बल : पेशीय बल और घर्षण
किसान का बैल कीचड़ भरी सड़क पर गाड़ी खींचता है। बैल के खींचना बंद करते ही गाड़ी थोड़ा आगे जाकर रुक जाती है। खींचना पेशियों से हुआ; रुकना घर्षण से।
संपर्क बल तभी कार्य करता है जब वस्तुएँ एक-दूसरे को छूती हैं। पेशीय बल मनुष्यों और पशुओं की पेशियों द्वारा लगाया गया बल है। घर्षण छूते हुए दो पृष्ठों के बीच का वह बल है जो गति का विरोध करता है।
मुख्य विचार 1 : घर्षण — पृष्ठ चिकने दिखते हैं, पर उन पर बहुत छोटे उभार होते हैं जो एक-दूसरे में अटक जाते हैं। घर्षण गति की विपरीत दिशा में कार्य करता है। खुरदुरे पृष्ठ पर घर्षण अधिक और चिकने पृष्ठ पर कम होता है। द्रव और गैसें भी चलती वस्तु पर घर्षण लगाती हैं।
- आसान : घर्षण से चलती वस्तु धीमी हो जाती है।
- मध्यम : कंचा चिकनी टाइल पर खुरदुरे कालीन से अधिक दूर तक जाता है, क्योंकि टाइल पर घर्षण कम है।
- परीक्षा-प्रकार : डिब्बे को दाईं ओर धकेलें तो उस पर घर्षण बाईं ओर कार्य करता है।
आकृति में : चिकने पृष्ठ पर गेंद दूर जाती है; खुरदुरे पृष्ठ पर अधिक घर्षण उसे जल्दी रोक देता है।
संपर्क बल : पेशीय बल और घर्षण
ऐप में इस आकृति को हाथ से हिलाकर देख सकते हैं।
ऐप में खोलेंमुख्य विचार 2 : पेशीय बल और घर्षण का काम — बाल्टी उठाने, गाड़ी खींचने और गेंद को किक मारने में पेशीय बल लगता है; शरीर के भीतर हृदय और छाती भी इसे लगाते हैं। घर्षण से हम चलते हैं, पकड़ते हैं और ब्रेक लगाते हैं, पर इससे पृष्ठ घिसते हैं और मशीनें धीमी होती हैं। हवा या पानी का घर्षण घटाने के लिए हवाई जहाज़, जहाज़ और तेज़ ट्रेनों को सुडौल आकार देते हैं।
- आसान : गाड़ी खींचता बैल पेशीय बल लगाता है।
- मध्यम : रस्सी से बाल्टी ऊपर खींचना भी पेशीय बल है, जो रस्सी के माध्यम से कार्य करता है।
- परीक्षा-प्रकार : गीले चिकने फ़र्श पर जूते और फ़र्श के बीच घर्षण बहुत कम होता है, इसलिए हम फिसल जाते हैं।
पेशीय बल और घर्षण दोनों संपर्क बल हैं।
घर्षण को हमेशा बुरा समझना। इसके बिना हम न चल सकते, न लिख सकते, न साइकिल रोक सकते।
पृष्ठ और घर्षण को जोड़कर याद रखें। याद रखने की युक्ति : खुरदुरा = खूब घर्षण; चिकना = फिसलन।
अंतर पहचानें
| पृष्ठ | घर्षण | परिणाम |
|---|---|---|
| चिकना | कम | वस्तु दूर तक सरकती है |
| खुरदुरा | अधिक | वस्तु जल्दी रुकती है |
अभ्यास के प्रश्न
- 1पेशियों की क्रिया से कौन-सा बल उत्पन्न होता है?
- 2घर्षण संपर्क बल है या असंपर्क बल?
- 3चलती वस्तु पर घर्षण किस दिशा में कार्य करता है?
- 4समतल ज़मीन पर लुढ़कती गेंद क्यों रुक जाती है?
- 5घर्षण का एक उपयोग और एक हानि बताइए।
- 6जहाज़ों और तेज़ ट्रेनों को सुडौल आकार क्यों दिया जाता है?
- 7कंचा टाइल पर 40 cm, कालीन पर 12 cm और बजरी पर 3 cm सरकता है। पृष्ठों को कम से अधिक घर्षण के क्रम में लगाइए।
- 8गीले चिकने फ़र्श पर चलना जोखिम भरा क्यों है, और खुरदुरे डिज़ाइन की टाइलें कैसे मदद करती हैं?
उत्तर देखें (पहले खुद हल करें)
- 1पेशीय बल।
- 2संपर्क बल।
- 3उसकी गति की विपरीत दिशा में।
- 4गेंद और ज़मीन के बीच का घर्षण उसकी गति का विरोध करता है।
- 5उपयोग : चलते या ब्रेक लगाते समय पकड़। हानि : पृष्ठ घिसते हैं और मशीनें धीमी होती हैं।
- 6आकार से हवा या पानी का घर्षण कम होता है।
- 7टाइल, कालीन, बजरी (कंचा बजरी पर सबसे जल्दी रुकता है, इसलिए बजरी पर घर्षण सबसे अधिक)।
- 8घर्षण बहुत कम होने से जूते फिसलते हैं; खुरदुरे डिज़ाइन से घर्षण और पकड़ बढ़ती है।
असंपर्क बल : चुंबकीय और स्थिरवैद्युत
सूखे बालों पर रगड़ी हुई कंघी कागज़ के छोटे टुकड़ों को बिना छुए उठा लेती है, और फ्रिज का चुंबक थोड़ी दूरी से स्टील के दरवाज़े से चिपक जाता है। कुछ बल बीच की दूरी से भी काम करते हैं।
असंपर्क बल तब भी कार्य करता है जब वस्तुएँ एक-दूसरे को नहीं छू रही हों। चुंबकीय बल चुंबकों के बीच, या चुंबक और लोहे जैसे चुंबकीय पदार्थ के बीच कार्य करता है। स्थिरवैद्युत बल किसी आवेशित वस्तु द्वारा दूसरी वस्तु पर लगाया जाता है।
मुख्य विचार 1 : चुंबकीय बल — हर चुंबक के दो ध्रुव होते हैं, उत्तर और दक्षिण। समान ध्रुव एक-दूसरे को दूर धकेलते हैं और विजातीय ध्रुव एक-दूसरे को खींचते हैं। यह बल बीच की दूरी से, कागज़ या पतले प्लास्टिक के आर-पार भी कार्य करता है।
- आसान : दो समान ध्रुव पास लाने पर चुंबक एक-दूसरे को दूर धकेलते हैं।
- मध्यम : चुंबक लोहे की कील उठा लेता है, पर प्लास्टिक का पेन नहीं।
- परीक्षा-प्रकार : पेंसिल पर दो छल्ला चुंबक समान ध्रुव आमने-सामने रखें तो ऊपर वाला तैरता है। उसे उलट दें तो वह नीचे आकर चिपक जाता है।
आकृति में : चुंबकीय और स्थिरवैद्युत बल खींच या धकेल सकते हैं; गुरुत्व केवल खींचता है।
मुख्य विचार 2 : स्थिरवैद्युत बल — प्लास्टिक की नली और पॉलिथीन जैसे दो अलग पदार्थ रगड़ने पर आवेशित हो जाते हैं। आवेश दो प्रकार के होते हैं : धन और ऋण। समान आवेश दूर धकेलते हैं और विपरीत आवेश खींचते हैं। आवेशित वस्तु कागज़ के टुकड़ों जैसी हल्की अनावेशित वस्तुओं को भी खींचती है।
- आसान : रगड़ी हुई प्लास्टिक की नली कागज़ के छोटे टुकड़ों को खींचती है।
- मध्यम : एक ही ऊन से रगड़े दो गुब्बारे एक-दूसरे से दूर लटकते हैं, क्योंकि उन पर एक ही प्रकार का आवेश है।
- परीक्षा-प्रकार : रगड़ा हुआ गुब्बारा और रगड़ने वाला ऊन एक-दूसरे को खींचते हैं, क्योंकि उन पर विपरीत आवेश होते हैं।
चुंबकीय, स्थिरवैद्युत और गुरुत्वीय बल असंपर्क बल हैं।
यह मानना कि सभी असंपर्क बल केवल खींचते हैं। चुंबकीय और स्थिरवैद्युत बल दूर भी धकेल सकते हैं।
दो ध्रुव या दो आवेश देखकर पूछें "समान या विपरीत?"। याद रखने की युक्ति : समान = सरकें दूर; विपरीत = विपट जाएँ (पास आएँ)।
अंतर पहचानें
| बल | किनके बीच कार्य करता है | दूर धकेल सकता है? |
|---|---|---|
| चुंबकीय | चुंबक और लोहा | हाँ |
| स्थिरवैद्युत | आवेशित वस्तुएँ | हाँ |
अभ्यास के प्रश्न
- 1असंपर्क बल क्या है?
- 2विद्युत आवेश के दो प्रकार बताइए।
- 3चुंबकों के दो समान ध्रुव पास लाने पर क्या होता है?
- 4रगड़ी हुई कंघी कागज़ के छोटे टुकड़े उठा लेती है। कौन-सा बल कार्य करता है?
- 5दो विपरीत आवेश एक-दूसरे के साथ क्या करते हैं?
- 6चुंबकीय और स्थिरवैद्युत बल के अलावा एक और असंपर्क बल बताइए।
- 7पेंसिल पर दो छल्ला चुंबक समान ध्रुव आमने-सामने रखे हैं और ऊपर वाला तैर रहा है। ऊपर वाले चुंबक को उलट दें तो क्या होगा और क्यों?
- 8एक ही ऊनी कपड़े से रगड़े दो गुब्बारे धागों से साथ-साथ लटकाए गए हैं। वे क्या करेंगे और क्यों?
उत्तर देखें (पहले खुद हल करें)
- 1वह बल जो वस्तुओं के एक-दूसरे को छुए बिना कार्य करता है।
- 2धन और ऋण।
- 3वे एक-दूसरे को दूर धकेलते हैं।
- 4स्थिरवैद्युत बल।
- 5वे एक-दूसरे को खींचते हैं।
- 6गुरुत्वीय बल (गुरुत्व)।
- 7वह नीचे आकर चिपक जाता है, क्योंकि अब विपरीत ध्रुव आमने-सामने आकर एक-दूसरे को खींचते हैं।
- 8वे एक-दूसरे से दूर जाते हैं, क्योंकि दोनों पर एक ही प्रकार का आवेश है और समान आवेश दूर धकेलते हैं।
गुरुत्व, भार और द्रव्यमान
पेड़ से आम नीचे गिरता है और ऊपर फेंकी गेंद हमेशा नीचे लौटती है। पृथ्वी हर वस्तु को अपनी ओर खींचती है और दुकान का स्प्रिंग तराज़ू बताता है कि यह खिंचाव कितना है।
पृथ्वी जिस बल से किसी वस्तु को अपनी ओर खींचती है उसे गुरुत्वीय बल (गुरुत्व) कहते हैं। वस्तु का भार उस पर लगा यही खिंचाव है; इसे न्यूटन में मापते हैं। वस्तु का द्रव्यमान उसमें मौजूद पदार्थ की मात्रा है; इसे kg या g में मापते हैं।
मुख्य विचार 1 : भार और द्रव्यमान अलग हैं — भार एक बल है और स्थान के अनुसार बदलता है; चंद्रमा का खिंचाव पृथ्वी के खिंचाव का लगभग छठा भाग होता है। द्रव्यमान कहीं नहीं बदलता। पृथ्वी पर 5 kg की वस्तु का भार लगभग 50 N होता है।
- आसान : गुरुत्व हमेशा खींचता है; कभी धकेलता नहीं।
- मध्यम : 5 kg की वस्तु का भार पृथ्वी पर लगभग 50 N और चंद्रमा पर लगभग 8 N होता है।
- परीक्षा-प्रकार : "गेहूँ की बोरी का भार 10 kg है" वैज्ञानिक रूप से सही नहीं; 10 kg उसका द्रव्यमान है और भार लगभग 100 N है।
आकृति में : द्रव्यमान हर जगह 5 kg रहता है, पर भार पृथ्वी पर सबसे अधिक और चंद्रमा पर सबसे कम होता है।
मुख्य विचार 2 : इन्हें कैसे मापते हैं — भार स्प्रिंग तराज़ू से मापते हैं : भारी वस्तु स्प्रिंग को अधिक खींचती है। अधिकतम निशान से अधिक भार कभी न लटकाएँ। द्रव्यमान पलड़े वाले तराज़ू से मिलता है, जो वस्तु की तुलना ज्ञात द्रव्यमानों से करता है। सबसे छोटा पाठ्यांक दो बड़े निशानों के बीच का अंतर भाग छोटे भागों की संख्या होता है।
- आसान : स्प्रिंग तराज़ू भार मापता है।
- मध्यम : 0 से 10 N के निशान वाले तराज़ू से 15 N की वस्तु नहीं तौली जा सकती।
- परीक्षा-प्रकार : 0, 2, 4 N पर बड़े निशान और उनके बीच 4 छोटे भाग हों तो 2 भाग 4 यानी प्रत्येक भाग 0.5 N।
भार एक बल (न्यूटन) है; द्रव्यमान पदार्थ की मात्रा (kg) है।
"मेरा भार 40 kg है" कहना। विज्ञान में 40 kg द्रव्यमान है।
द्रव्यमान टिकता है, भार बदलता है। याद रखने की युक्ति : द्रव्यमान = द्रव्य की मात्रा, हर जगह वही; भार = जगह बदली तो बदला।
अंतर पहचानें
| गुण | द्रव्यमान | भार |
|---|---|---|
| क्या है | पदार्थ की मात्रा | गुरुत्व का खिंचाव |
| मात्रक | kg या g | न्यूटन |
| स्थान से बदलता है | नहीं | हाँ |
अभ्यास के प्रश्न
- 1भार का SI मात्रक क्या है?
- 2भार किस उपकरण से मापते हैं?
- 3द्रव्यमान क्या है?
- 4क्या चंद्रमा पर वस्तु का द्रव्यमान बदलता है?
- 56 kg का थैला पृथ्वी पर लगभग 60 N का होता है। चंद्रमा पर, जहाँ भार छठा भाग रह जाता है, वह लगभग कितना होगा?
- 6एक स्प्रिंग तराज़ू पर 0, 5 और 10 N पर बड़े निशान हैं और बड़े निशानों के बीच 5 बराबर छोटे भाग हैं। उसका सबसे छोटा पाठ्यांक कितना है?
- 7दुकानदार कहता है, "इस बोरी का भार 25 kg है।" इस कथन को वैज्ञानिक रूप से सुधारिए।
- 8क्या 14 N भार का पत्थर 0 से 10 N के स्प्रिंग तराज़ू से तौला जा सकता है? क्यों?
उत्तर देखें (पहले खुद हल करें)
- 1न्यूटन (N)।
- 2स्प्रिंग तराज़ू।
- 3वस्तु में पदार्थ की मात्रा।
- 4नहीं; द्रव्यमान हर जगह समान रहता है।
- 5लगभग 10 N।
- 61 N।
- 7बोरी का द्रव्यमान 25 kg है; उसका भार लगभग 250 N है।
- 8नहीं; भार अधिकतम निशान से अधिक है और तराज़ू खराब हो सकता है।
उत्प्लावन बल : तैरना और डूबना
नदी में बच्चा बड़ा पत्थर पानी के नीचे रहते हुए आसानी से उठा लेता है, पर बाहर निकलते ही वही पत्थर बहुत भारी लगता है। पानी पत्थर को ऊपर धकेलता है और बच्चे की मदद करता है।
किसी द्रव द्वारा उसमें रखी वस्तु पर लगाए गए ऊपर की दिशा के बल को उत्प्लावन बल कहते हैं। यूनानी वैज्ञानिक आर्किमिडीज़ ने पाया कि उत्प्लावन बल वस्तु द्वारा हटाए गए द्रव के भार के बराबर होता है।
मुख्य विचार 1 : भार बनाम उत्प्लावन बल — पानी में रखी वस्तु पर दो बल कार्य करते हैं : उसका भार उसे नीचे खींचता है और उत्प्लावन बल उसे ऊपर धकेलता है। भार उत्प्लावन बल के बराबर हो तो वस्तु तैरती है। भार उत्प्लावन बल से अधिक हो तो वह डूबती है।
- आसान : उत्प्लावन बल हमेशा ऊपर की दिशा में कार्य करता है।
- मध्यम : 8 N भार की वस्तु 5 N पानी हटाए तो वह डूब जाती है।
- परीक्षा-प्रकार : 6 N भार की वस्तु 6 N पानी हटाए तो वह तैरती है।
आकृति में : उत्प्लावन बल (नीला, ऊपर की ओर) और भार (लाल, नीचे की ओर) दोनों वस्तुओं पर कार्य करते हैं। बाईं तैरती है और दाईं डूबती है।
मुख्य विचार 2 : तैरना किस पर निर्भर है — केवल भारीपन पर नहीं, आकार, बनावट और द्रव पर भी। झाँवा छोटे हवा के कोटरों से भरा होने के कारण तैरता है; छोटा कंकड़ डूबता है। बंद खाली बोतल तैरती है, पर रेत भर दें तो डूब जाती है। केवल पानी ही नहीं, सभी द्रव उत्प्लावन बल लगाते हैं।
- आसान : झाँवा पानी पर तैरता है।
- मध्यम : सिक्का डूबता है पर बड़ा लकड़ी का गुटका तैरता है, क्योंकि सिक्के का भार उस पर लगे उत्प्लावन बल से अधिक है।
- परीक्षा-प्रकार : तैरती बोतल में रेत भरने से उसका भार उत्प्लावन बल से अधिक हो जाता है, इसलिए वह डूब जाती है।
पानी में दो बल कार्य करते हैं : नीचे भार और ऊपर उत्प्लावन बल।
यह मानना कि भारी वस्तुएँ हमेशा डूबती हैं। विशाल जहाज़ तैरता है, जबकि छोटा सिक्का डूबता है।
दोनों बलों की तुलना करें। याद रखने की युक्ति : बराबरी = तैरे; भार जीता = डूबे।
अंतर पहचानें
| स्थिति | परिणाम |
|---|---|
| भार = उत्प्लावन बल | तैरती है |
| भार > उत्प्लावन बल | डूबती है |
अभ्यास के प्रश्न
- 1उत्प्लावन बल क्या है?
- 2उत्प्लावन बल किस दिशा में कार्य करता है?
- 3उत्प्लावन बल का संबंध हटाए गए द्रव के भार से किस वैज्ञानिक ने जोड़ा?
- 4द्रव में वस्तु कब तैरती है?
- 5पानी के भीतर उठाते समय पत्थर हल्का क्यों लगता है?
- 6झाँवा पानी पर क्यों तैरता है?
- 7एक वस्तु का भार 9 N है और वह 7 N पानी हटाती है। वह तैरेगी या डूबेगी? क्यों?
- 8बंद खाली बोतल तैरती है, पर रेत भरने पर डूब जाती है। भार और उत्प्लावन बल के आधार पर समझाइए।
उत्तर देखें (पहले खुद हल करें)
- 1द्रव द्वारा उसमें रखी वस्तु पर लगाया गया ऊपर की दिशा का बल।
- 2ऊपर की ओर।
- 3आर्किमिडीज़।
- 4जब उसका भार उत्प्लावन बल के बराबर हो।
- 5पानी उसे ऊपर धकेलता है, इसलिए उठाने में कम बल लगता है।
- 6छोटे हवा के कोटर उसे अपने आकार के हिसाब से हल्का बना देते हैं।
- 7वह डूबेगी, क्योंकि उत्प्लावन बल (7 N) उसके भार (9 N) से कम है।
- 8रेत से भार उत्प्लावन बल से अधिक हो जाता है, इसलिए वह डूबती है; खाली बोतल का भार उत्प्लावन बल के बराबर होता है।