Motion ,Newton's laws of motion and force (strength)

गति

कोई वस्तु अन्य वस्तुओं की अपेक्षा में समय के साथ स्थान को बदलती है, तो वस्तु की इस अवस्था को गति (motion) कहा जाता है। दूसरे शब्दों में – यदि कोई वस्तु अपनी स्थिति अपने चारों ओर कि वस्तुओं की अपेक्षा परिवर्तित करती रहती है तो वस्तु की यह स्थिति गति कहलाती है। उदाहरण – नदी में चलती हुई नाव, वायु में उडता हुआ वायुयान आदि।

न्यूटन के गति के नियम

1. न्यूटन का प्रथम नियम (जडत्व का नियम): 

कोई वस्तु अपनी स्थिर अवस्था या एक सीध में एकरूप गति अवस्था में तब तक ही रहती है, जब तक बाहरी बल द्वारा उसकी विरामावस्था या गति अवस्था में कोई परिवर्तन न किया जाए। इससे वस्तु के विराम की अवस्था का पता चलता है अतः यह नियम विराम का नियम भी कहलाता हैं।

जड़त्व का नियम (Law of Inertia): 

जब तक कि उस वस्तु पर कोई बाह्य बल नहीं लगाया जाए तब तक कोई वस्तु यदि स्थिर अवस्था में है तो वह स्थिर अवस्था में ही रहेगी और यदि वस्तु एक समान गति की अवस्था में तो वह समान रूप से गतिशील ही रहेगी। वस्तु के विरामावस्था में रहने या एकसमान वेग से गतिशील रहने की प्रवृति या अपनी मूल अवस्था को बनाये रखने की प्रवृति को जड़त्व (Inertia) कहा जाता है।

गति के प्रथम नियम का समीकरण –

v = u + at

जहाँ-

v – वेग

u – प्रारंभिक वेग

a – त्वरण

t – समय

जड़त्व के कुछ उदाहरण –

जब कोई गाड़ी विरामावस्था से अचानक गतिमान या चलना शुरू करती है, तो इसमें बैठे यात्री जड़त्व के कारण यात्री पीछे की ओर झुक जाते है।

चलती हुई गाड़ी में अचानक ब्रेक लगने पर गाड़ी, गाड़ी की सीट तो विरामावस्था में आ जाती है किन्तु जड़त्व के कारण गाड़ी की सीट पर बैठ हुये यात्री आगे की ओर झुक जाते है। इस तरह की दुर्घटनाओं से बचने के लिए गाड़ियों में सुरक्षा बेल्ट की सुविधा दी जाती है।

2. गति का द्वितीय नियम (संवेग का नियम)

वस्तु के संवेग (Momentum) में बदलाव की दर उस पर आरोपित बल के अनुक्र्मानुपाती (Directly proportional) होती है तथा संवेग का बदलाव आरोपित बल की दिशा में ही होता है अर्थात् यह उस दिशा में ही होता है जिस दिशा में बल लगाया जाता है। इस नियम के द्वारा बल का परिमाण या दो बलों का तुलनात्मक ज्ञान का पता चलता है, अतः यह नियम संवेग का नियम भी कहलाता है।

गति के प्रथम नियम का समीकरण –

F = m * a

जहाँ  F= बल ,M= mass, a= त्वरण 

Example

कराटे के खिलाडी हाथ के वार से एक ही झटके में बर्फ की सिल्ली या ईटो की पट्टी (Slab) को तोड़ देते है।

कील को दीवार में ज्यादा गहराई तक गाड़ने के लिए भारी हथौड़े से प्रहार किया जाता है।

क्रिकेट के खेल में खिलाड़ी जब तेजी से आती हुई गेंद को कैच करता है तो अपने हाथो को गेंद के वेग की दिशा में पीछे करते हुये कैच पकड़ता है।

3. गति का तीसरा नियम (क्रिया-प्रतिक्रिया का नियम): प्रत्येक क्रिया की उसके समान एवं उसके विपरीत दिशा में प्रतिक्रिया होती है, यह नियम क्रिया-प्रतिक्रिया (Law of action and reaction) का नियम भी होता है।

क्रिया-प्रतिक्रिया नियम के उदाहरण:-

रॉकेट की गति उससे मुक्त होने वाली गैसों की प्रतिक्रिया के फलस्वरूप होती है।

बंदूक द्वारा छोड़ी गयी गोली पर एक बल आगे की ओर लगता है, जबकि गोली भी बंदूक पर एक समान परन्तु विपरीत दिशा में प्रतिक्रिया बल लगाती है जिससे बंदूक पर भी पीछे की ओर झटका लगता है।

नाव को जल में चलाते समय चप्पू से पानी को पीछे की तरफ धकेलना पड़ता है।

बल (ताकत)

बल की परिभाषा

एक धक्का या खिंचाव बल कहलाता है।

या, किसी वस्तु पर लगने वाले धक्के या खिंचाव को बल कहते हैं।

या, आकर्षण या अभिकर्षण (खींचना) या अपकर्षण (धक्का देना) बल कहलाता है।

गुरुत्वाकर्षण का सार्वभौमिक नियम कहता है कि इस ब्रह्मांड में प्रत्येक वस्तु दूसरों पर एक बल लगाती है। किसी वस्तु पर लगने वाला बल निम्नलिखित पैरामीटर द्वारा दिया जाता है:

बल का SI मात्रक न्यूटन(N) या kg.m/s2 है

बल का प्रतीक F है

आयामी सूत्र M1L1T-2 . है

बल एक सदिश राशि है 

इसकी अन्य इकाइयाँ हैं डाइन, पाउंड-फोर्स, किलोपोंड, पाउंडल, किपो

उदाहरण के लिए, मान लीजिए कि M और m द्रव्यमान के दो पिंड हैं। वे इस तरह से स्थित हैं कि m द्रव्यमान वाला पिंड M द्रव्यमान के साथ पिंड पर टिका हुआ है। भौतिकी में, हम कहेंगे कि ये दोनों निकाय एक दूसरे पर बल लगाएंगे। इस प्रकार, हम कह सकते हैं कि जब भी दो या दो से अधिक निकायों के बीच परस्पर क्रिया होती है, तो बल अंतःक्रिया का एक हिस्सा बनने जा रहा है।

बल के लिये आवश्यक घटक

बल के लिये निम्नांकित घटक आवश्यक हैं:

दो वस्तुएँ – एक जिसपर बल लगाया जाता है, तथा दूसरी जिसके द्वारा बल लगाया जाता है।

तथा दोनों वस्तुओं में अन्योन्यक्रिया [इंट्रैक्शन (Interaction) ]।

अत: बल के लिये तीन घटक आवश्यक हैं दो वस्तुएं तथा उनमें सम्पर्क। किसी एक की अनुपस्थिति में बल नहीं लगेगा।

बल के प्रकार

बल को दो प्रकार में विभक्त किया जा सकता है: संतुलित बल तथा असंतुलित बल

संतुलित बल

वैसा बल जो किसी पिंड पर विपरीत दिशाओं में समान रूप से लग रहा हो, संतुलित बल कहलाता है। संतुलित बल किसी पिंड, जो विराम अवस्था में है, को गतिमान नहीं करता वस्तु की अवस्था में परिवर्तन नहीं करता है।

असंतुलित बल

बल जो किसी वस्तु पर विपरीत दिशाओं में असमान रूप से लग रहा हो, वह असंतुलित बल कहलाता है। असंतुलित बल की स्थिति में वस्तु अधिक बल वाली दिशा में गतिमान होने लगता है।

 गति

जब भी कोई पिंड गतिमान होता है, तो हम कहते हैं कि वह गति में है। उदाहरण के लिए, यदि कोई लड़की किसी पार्क से अपने घर तक सड़क पर चल रही है, तो हम कहेंगे कि लड़की चल रही है। हालांकि, मान लीजिए कि वह लड़की कैंडी खरीदने के रास्ते में 2 मिनट के लिए रुकती है।

अगर उस वक्त कोई पूछे कि क्या लड़की चल रही है तो जवाब होगा 'नहीं'। इससे यह निष्कर्ष निकलता है कि किसी पिंड की गति समय पर निर्भर करती है। भौतिकी में, हम कहते हैं कि गति समय के संबंध में किसी पिंड की स्थिति में परिवर्तन है।

बल और गति के बीच संबंध

बल और गति प्रकृति में गहराई से जुड़े हुए हैं। दूसरे शब्दों में, बल गति का कारण है। यदि कोई वस्तु चल रही है, तो हम कहेंगे कि उस पर कोई बल कार्य कर रहा है या कोई बल उस पर कार्य कर रहा होगा जो इस गति को उत्पन्न कर रहा है।

यदि कोई महिला चल रही है, और इसलिए गति में है, तो उस पर कुछ बल कार्य करना चाहिए जो उसे आगे बढ़ा रहा है। तो आप पूछते हैं, यह बल क्या है? यह उसके शरीर की पेशीय शक्ति है। सरल शब्दों में, बल न तो धक्का है और न ही खिंचाव।

यह "कोई भी अंतःक्रिया है, जो निर्विरोध होने पर, किसी वस्तु की गति को बदल देगी"। परिभाषा से ही यह स्पष्ट हो जाता है कि बल किसी वस्तु की गति की अवस्था को प्रभावित करता है। इसके अलावा, गति समय के संबंध में स्थिति में परिवर्तन है।

स्वाभाविक रूप से, हम गति का वर्णन गति में परिवर्तन या दिशा में परिवर्तन के रूप में कर सकते हैं। दोनों के बीच संबंध की खोज करने वाले पहले व्यक्ति सर आइजैक न्यूटन थे। उन्होंने निष्कर्ष निकाला कि बल शरीर को गति दे सकता है, शरीर को धीमा कर सकता है और यह गतिमान पिंड की दिशा बदल सकता है।

बल और गति सूत्र

न्यूटन के गति के दूसरे नियम से, हम बल और गति के बीच संबंध को गणितीय रूप से व्यक्त कर सकते हैं:

बल द्रव्यमान m और त्वरण a का गुणनफल है और इसे इस प्रकार दिया गया है:

 F= ma

motion

 When an object changes its location with respect to other objects, then this state of the object is called motion. In other words - if an object keeps on changing its position with respect to the objects around it, then this position of the object is called motion. Example – A boat moving in a river, an aircraft flying in the air, etc.

 Newton's laws of motion

 1. Newton's First Law (Law of Inertia):

 An object remains in its stationary state or state of uniform motion in a straight line unless there is a change in its state of rest or motion by an external force. This shows the state of rest of the object, hence this law is also called the law of rest.

 Law of Inertia:

 As long as no external force is applied on that object, then if an object is in a stationary state then it will remain in the stationary state and if the object is in a state of uniform motion then it will remain in uniform motion. The tendency of an object to remain at rest or to move with uniform velocity or to maintain its original state is called inertia.

Equation of first law of motion –

v = u + at

Where  

 v – velocity

u – initial velocity

a – acceleration

t - time

Some examples of inertia –

When a train suddenly starts moving or moving from rest, the passengers sitting in it tend to lean backwards due to inertia.

Due to sudden braking in a moving vehicle, the seat of the car comes to rest, but due to inertia, the passengers sitting on the seat of the train tend to lean forward. To avoid such accidents, safety belts are provided in the vehicles.

2. Second law of motion (law of momentum)

The rate of change in the momentum of an object is directly proportional to the force acting on it and the change of momentum takes place in the direction of the applied force, that is, in the direction in which the force is applied. By this law, the magnitude of the force or the comparative knowledge of two forces is known, hence this law is also called the law of momentum.

Equation of first law of motion –

F = m * a

where  F= force, M= mass, a= acceleration

Example

Karate players break an ice block or slab with a single blow with the blow of the hand.

To drive the nail deeper into the wall, it is struck with a heavy hammer.

In the game of cricket, when a player catches a fast approaching ball, he catches the catch by moving his hands back in the direction of the velocity of the ball.

3. Third law of motion (law of action-reaction): Every action has an equal and opposite reaction to it, this law is also the law of action and reaction.

Examples of action-reaction rule:-

The speed of a rocket is a result of the reaction of the gases being released from it.

The bullet fired by the gun exerts a forward force, while the bullet also exerts a reaction force on the gun in an equal but opposite direction, which also causes a backward blow on the gun.

When the boat is sailing in the water, the water has to be pushed backwards with the paddle.

force (strength)

Definition of force

push or pull is called a force.

Or, the push or pull on an object is called force.

Or, force is called attraction or repulsion (pulling) or repulsion (pushing).

The universal law of gravitation states that every object in this universe exerts a force on the others. The force acting on an object is given by the following parameter:

The SI unit of force is Newton(N) or kg.m/s2

F is the symbol of force

Dimensional formula M1L1T-2 . Is

force is a vector quantity

Its other units are dine, pound-force, kilopound, poundal, kipo.

For example, suppose there are two bodies of mass M and m. They are positioned in such a way that a body of mass m is resting on a body with mass M. In physics, we would say that these two bodies will exert a force on each other. Thus, we can say that whenever there is an interaction between two or more bodies, the force is going to be a part of the interaction.

Components of force

The following components are necessary for force:

Two objects - one on which force is applied, and the other by which force is applied.

And the interaction between the two objects [Interaction].

Therefore, three components are necessary for force, two objects and contact between them. In the absence of any one force will not be applied.

Types of Force

Force can be divided into two types: balanced force and unbalanced force.

Balanced force

The force which is acting on a body equally in opposite directions is called balanced force. Balanced force does not move a body which is at rest, does not change the state of the object.

Unbalanced force

The force which is acting on an object unequally in opposite directions is called unbalanced force. In case of unbalanced force, the object starts moving in the direction of greater force.

Motion

Whenever a body is in motion, we say that it is in motion. For example, if a girl is walking down the street from a park to her house, we will say that the girl is walking. However, suppose the girl stops for 2 minutes on her way to buy candy.

If someone at that time asked if the girl was walking, the answer would be 'no'. From this it can be concluded that the speed of a body depends on time. In physics, we say that motion is the change in position of a body with respect to time.

Relationship between force and momentum

Force and motion are deeply intertwined in nature. In other words, force is the cause of motion. If an object is moving, we will say that some force is acting on it or some force must be acting on it which is causing this motion.

If a woman is moving, and therefore in motion, there must be some force acting on her that is moving her. So you ask, what is this force? This is the muscular power of his body. In simple words, force is neither push nor pull.

It is "any interaction which, if unopposed, would change the motion of an object". It is clear from the definition itself that force affects the state of motion of an object. Furthermore, speed is the change in position with respect to time.

Naturally, we can describe motion as a change in speed or a change in direction. Sir Isaac Newton was the first to discover the connection between the two. He concluded that force can accelerate a body, slow it down and it can change the direction of a moving body.

force formula 

From Newton's second law of motion, we can express the relationship between force and motion mathematically:

Force is the product of mass m and acceleration a and is given as:

F= ma