शब्द बल खेल से लेकर मौसम से लेकर सैन्य संघर्षों तक, दैनिक जीवन के व्यावहारिक रूप से हर कल्पनीय पहलू में दिखाई देता है। लेकिन मूल रूप से, बल भौतिकी में निहित एक अवधारणा है, जहां एक बहुत ही विशिष्ट और महत्वपूर्ण अर्थ है। बल की मानक इकाई न्यूटन (N) है, जो किलो m/s के बराबर है2.
बल भौतिकी की दो मात्राओं में से एक है जो किसी वस्तु की गति को प्रभावित करती है, दूसरा द्रव्यमान है। अंतरिक्ष में वस्तुओं की गति के विवरण को कहते हैं गतिकी, जो स्थिति, वेग और त्वरण को ध्यान में रखता है; गति के अध्ययन में बल और द्रव्यमान सहित की अवधारणा का परिचय देता है गतिकी.
न्यूटन के गति के नियम
विशिष्ट बलों के बारे में जानने से पहले और इस मात्रा को शामिल करने वाली गणना कैसे करें, आइजैक न्यूटन द्वारा परिकल्पित गति के तीन बुनियादी नियमों की समीक्षा करना सहायक होता है:
1. प्रत्येक वस्तु निरंतर गति की स्थिति में (आराम सहित) उस अवस्था में तब तक रहेगी जब तक बाहरी बल द्वारा कार्य नहीं किया जाता है।
2. बल द्रव्यमान और त्वरण का गुणनफल है।
3. प्रत्येक बल के लिए दिशा में विपरीत और परिमाण में समान बल होता है।
न्यूटन का दूसरा नियम यदि आप बल की गणना करना चाहते हैं, या बल और अन्य दो मात्राओं में से एक के बारे में जानकारी दी गई है तो द्रव्यमान या त्वरण निर्धारित करना सबसे बड़ी रुचि है। त्वरण वेग में परिवर्तन है।
बलों के उदाहरण
आप किसी बल को किसी ऐसी चीज के रूप में सोच सकते हैं जो धक्का या खींचती है; एक रूपक के रूप में मददगार होते हुए भी, यह आपकी वास्तविक दुनिया की समझ को आगे बढ़ाने के लिए बहुत कुछ नहीं करता है। इसके बजाय, एक सूची जो प्राकृतिक बलों की सीमा दिखाती है, उन बलों से परिचित होने के लिए एक बेहतर उपकरण है जिनका उपयोग आप अपनी भौतिकी गणना में करेंगे।
वजन एक रहस्यमय बल है जो द्रव्यमान के साथ सभी वस्तुओं पर कार्य करता है और गुरुत्वाकर्षण से परिणाम होता है, जिसका पृथ्वी की सतह पर 9.8 मीटर प्रति सेकंड वर्ग (9.8 मीटर/सेकेंड) का मान है2). तनाव, लोच, घर्षण और तथाकथित सामान्य बल वे बल हैं जो ठोस पर कार्य करते हैं; उत्प्लावकता, लिफ्ट, थ्रस्ट और ड्रैग विशिष्ट रूप से तरल पदार्थ (तरल पदार्थ और गैस) से जुड़े बल हैं।
इलेक्ट्रोस्टैटिक तथा चुंबकीय बल आवेशित कणों से जुड़े होते हैं। इसके अलावा, प्रकृति में शामिल हैं चार मौलिक बल जो अन्य सभी शक्तियों को जन्म देती है। इनमें से एक गुरुत्वाकर्षण है, जो अब तक की सबसे कमजोर मौलिक शक्ति है; अन्य हैं विद्युत और यह मजबूत तथा कमजोर परमाणु परमाणुओं में परस्पर क्रिया।
बल समीकरण
भौतिकी में बल सूत्र का मानक रूप बताता है कि शुद्ध बाहरी बल किसी वस्तु पर उसके द्रव्यमान और उसके त्वरण का गुणनफल होता है:
\textbf{F} = m\textbf{a}
यहाँ बल और त्वरण हैं वेक्टर मात्रा, जिसका अर्थ है कि उनके पास एक मूल्य (परिमाण, एक संख्या द्वारा दर्शाया गया) और उनके साथ जुड़े अंतरिक्ष में एक दिशा है। मास एक है अदिश मात्रा, अर्थ यह पूरी तरह से इसके परिमाण के संदर्भ में वर्णित है।
बल उदाहरण की गणना
१,००० किग्रा के द्रव्यमान वाली एक कॉम्पैक्ट कार उत्तर दिशा में ५ मी/से की गति से गति कर रही है2. इस त्वरण से उत्पन्न बल क्या है?
एफ = (1,000 किग्रा)(5 मी/से2) = 5,000 एन।
कार अंततः ४० मीटर/सेकेंड (लगभग ९० मील प्रति घंटे) के वेग तक पहुँच जाती है और इस गति से स्तर बंद हो जाती है। कार पर अब बाहरी बल क्या है?
यह एक तरह का ट्रिकी सवाल है। जबकि एक तेज गति वाली कार में बहुत अधिक गति होती है, यदि कार त्वरण का अनुभव नहीं कर रही है, तो बल के दोनों ओर समीकरण शून्य हैं, और सिस्टम पर अभिनय करने वाला कोई शुद्ध बाहरी बल नहीं है, इस मामले में पूरी तरह से शामिल है गाड़ी। यहां सबसे बड़ी रुचि की भौतिक मात्रा, गति, द्रव्यमान और वेग v का गुणनफल है (इसकी तुलना बल समीकरण से करें)।