बल और गति कैसे संबंधित हैं?

आइजैक न्यूटन ने अपने तीन प्रसिद्ध कानूनों में बल और गति के बीच संबंधों का सबसे अच्छा विवरण दिया है, और उनके बारे में सीखना भौतिकी सीखने का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है। वे आपको बताते हैं कि जब किसी द्रव्यमान पर बल लगाया जाता है तो क्या होता है, और बल की मुख्य अवधारणा को भी परिभाषित करते हैं। यदि आप बल और गति के बीच के संबंध को समझना चाहते हैं, तो न्यूटन के पहले दो नियमों पर विचार करना सबसे महत्वपूर्ण है, और उन्हें पकड़ना आसान है। वे समझाते हैं कि किसी भी परिवर्तन को गतिमान से गतिमान नहीं करने या इसके विपरीत करने के लिए एक असंतुलित बल की आवश्यकता होती है और यह कि गति की मात्रा बल के आकार के समानुपाती होती है और वस्तु के द्रव्यमान के व्युत्क्रमानुपाती होती है।

टीएल; डीआर (बहुत लंबा; पढ़ा नहीं)

यदि कोई बल नहीं है, या यदि केवल बल पूरी तरह से संतुलित हैं, तो कोई वस्तु या तो स्थिर रहेगी या ठीक उसी गति से चलती रहेगी। केवल असंतुलित बल ही किसी वस्तु की गति में परिवर्तन का कारण बनते हैं, जिसमें इसकी गति को शून्य (यानी, स्थिर) से शून्य से अधिक (चलती) में बदलना शामिल है।

न्यूटन का पहला नियम कहता है कि कोई वस्तु या तो विरामावस्था में रहेगी (गति में नहीं) या गति में ठीक उसी गति और ठीक उसी दिशा में जब तक कि उस पर "असंतुलित" द्वारा कार्य नहीं किया जाता है बल। सरल शब्दों में, यह कहता है कि कोई चीज तभी चलती है जब कोई और उसे धक्का देता है, और यह कि चीजें केवल रुकती हैं, दिशा बदलती हैं या कुछ धक्का देने पर तेजी से बढ़ना शुरू कर देती हैं।

"असंतुलित बल" के अर्थ को समझना इस नियम को स्पष्ट करता है। यदि दो बल किसी वस्तु पर कार्य करते हैं, एक उसे बाईं ओर धकेलता है और दूसरा उसे दाईं ओर धकेलता है, तो यह तभी आगे बढ़ेगा जब एक बल दूसरे से बड़ा हो। यदि उनके पास ठीक वैसी ही ताकत है, तो वस्तु वहीं रहेगी जहां वह है।

इसकी कल्पना करने का एक तरीका तराजू के एक सेट के बारे में सोचना है, जिसके दोनों ओर वज़न हो। वजन गुरुत्वाकर्षण द्वारा नीचे खींचा जा रहा है, और केवल एक चीज जो प्रभावित करती है कि गुरुत्वाकर्षण उन्हें कितना खींचता है वह कितना द्रव्यमान है। यदि आपके दोनों तरफ समान मात्रा में द्रव्यमान है, तो पैमाना स्थिर रहता है। पैमाना तभी चलता है जब आप सचमुच इसे द्रव्यमान के संदर्भ में असंतुलित कर दें। द्रव्यमान में अंतर का मतलब है कि पैमाने के दोनों किनारों पर कार्य करने वाले बल असंतुलित होते हैं, और इसलिए पैमाना चलता है।

एक ही गति से निरंतर गति की कल्पना करना कठिन है क्योंकि आप दैनिक जीवन में इसका सामना नहीं करते हैं। इस बारे में सोचें कि क्या होगा यदि आपके पास एक खिलौना कार पूरी तरह चिकनी (घर्षण रहित) सतह पर बैठी हो और कमरे में हवा न हो। जैसा कि ऊपर वर्णित है, कार तब तक स्थिर रहेगी जब तक उसे धक्का नहीं दिया जाता। लेकिन धक्का देने के बाद क्या होता है? इसे धीमा करने के लिए सतह के साथ कोई घर्षण नहीं है और इसे धीमा करने के लिए कोई हवा नहीं है। सतह गुरुत्वाकर्षण बल को संतुलित करती है (न्यूटन के तीसरे नियम से संबंधित "सामान्य प्रतिक्रिया" कहलाती है), और इस पर बाएँ या दाएँ से कोई बल कार्य नहीं करता है। इस स्थिति में, कार सतह पर समान गति से यात्रा करती रहेगी। यदि सतह असीम रूप से लंबी होती, तो कार हमेशा उसी गति से चलती रहती।

न्यूटन का दूसरा नियम बल की अवधारणा को परिभाषित करता है। यह बताता है कि किसी वस्तु पर लगाया गया बल उसके द्रव्यमान के गुणा के बल के कारण गुणा के बराबर होता है। प्रतीकों में, यह है:

बल की इकाई न्यूटन है - इसे परिभाषित करने वाले व्यक्ति को स्वीकार करने के लिए - जो कि किलोग्राम-मीटर प्रति सेकंड वर्ग (किलो मीटर / सेकंड) कहने का एक संक्षिप्त तरीका है²). यदि आपके पास 1 किलो द्रव्यमान है, और आप इसे हर सेकेंड में 1 मीटर/सेकेंड तेज करना चाहते हैं, तो आपको 1 एन का बल लागू करना होगा।

न्यूटन के नियम को निम्नलिखित तरीके से लिखने से बल और गति के बीच की कड़ी को स्पष्ट करने में मदद मिलती है:

त्वरण, बाईं ओर, हमें बताता है कि कोई चीज़ कितनी गतिमान है। दायीं ओर से पता चलता है कि वस्तु का द्रव्यमान समान होने पर एक बड़ा बल अधिक गति की ओर ले जाता है। यदि एक विशिष्ट बल लगाया जाता है, तो यह समीकरण यह भी दर्शाता है कि त्वरण की मात्रा उस द्रव्यमान पर निर्भर करती है जिसे आप स्थानांतरित करने का प्रयास कर रहे हैं। एक बड़ी, भारी वस्तु समान आकार के धक्का के अधीन एक छोटी, हल्की वस्तु से कम चलती है। यदि आप एक सॉकर बॉल को किक करते हैं, तो यह उतनी ही ताकत से बॉलिंग बॉल को किक करने की तुलना में बहुत अधिक हिलेगी।