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बल को एक सदिश राशि के रूप में दर्शाया गया है मापांक , दिशाऔर आवेदन का "बिंदु"।ताकत। अंतिम पैरामीटर के अनुसार, भौतिकी में एक वेक्टर के रूप में बल की अवधारणा वेक्टर बीजगणित में एक वेक्टर की अवधारणा से भिन्न होती है, जहां परिमाण और दिशा में समान वेक्टर, उनके अनुप्रयोग के बिंदु की परवाह किए बिना, एक ही वेक्टर माने जाते हैं। भौतिकी में, इन वैक्टरों को मुक्त वेक्टर कहा जाता है। यांत्रिकी में, युग्मित वैक्टर का विचार बेहद सामान्य है, जिसकी शुरुआत अंतरिक्ष में एक निश्चित बिंदु पर तय होती है या एक रेखा पर स्थित हो सकती है जो वेक्टर की दिशा को जारी रखती है (स्लाइडिंग वेक्टर)। .

अवधारणा का प्रयोग भी किया जाता है बल की रेखा, बल के अनुप्रयोग के बिंदु से गुजरने वाली सीधी रेखा को दर्शाता है जिसके साथ बल निर्देशित होता है।

बल का आयाम LMT −2 है, अंतर्राष्ट्रीय इकाई प्रणाली (SI) में माप की इकाई न्यूटन (N, N) है, CGS प्रणाली में यह डाइन है।

अवधारणा का इतिहास

बल की अवधारणा का उपयोग प्राचीन वैज्ञानिकों द्वारा स्थैतिक और गति पर अपने कार्यों में किया गया था। उन्होंने तीसरी शताब्दी में सरल तंत्र के निर्माण की प्रक्रिया में बलों का अध्ययन किया। ईसा पूर्व इ। आर्किमिडीज़. बल के बारे में अरस्तू के विचार, जिनमें मूलभूत विसंगतियाँ शामिल हैं, कई शताब्दियों तक कायम रहे। 17वीं सदी में ये विसंगतियाँ दूर हो गईं। आइजैक न्यूटन, बल का वर्णन करने के लिए गणितीय तरीकों का उपयोग करते हैं। न्यूटोनियन यांत्रिकी लगभग तीन सौ वर्षों तक आम तौर पर स्वीकृत रही। 20वीं सदी की शुरुआत तक. अल्बर्ट आइंस्टीन ने सापेक्षता के सिद्धांत में दिखाया कि न्यूटोनियन यांत्रिकी प्रणाली में पिंडों की गति और द्रव्यमान की अपेक्षाकृत कम गति पर ही सही है, जिससे किनेमेटिक्स और गतिशीलता के बुनियादी सिद्धांतों को स्पष्ट किया गया और अंतरिक्ष-समय के कुछ नए गुणों का वर्णन किया गया।

न्यूटोनियन यांत्रिकी

आइजैक न्यूटन ने जड़ता और बल की अवधारणाओं का उपयोग करके वस्तुओं की गति का वर्णन किया। ऐसा करने के बाद, उन्होंने एक साथ स्थापित किया कि सभी यांत्रिक गति सामान्य संरक्षण कानूनों का पालन करती हैं। न्यूटन में उन्होंने अपना प्रसिद्ध कार्य "" प्रकाशित किया, जिसमें उन्होंने शास्त्रीय यांत्रिकी के तीन मौलिक नियमों (न्यूटन के प्रसिद्ध नियम) को रेखांकित किया।

न्यूटन का पहला नियम

उदाहरण के लिए, यांत्रिकी के नियम बिल्कुल उसी तरह से एक ट्रक के पीछे लागू होते हैं जब वह सड़क के एक सीधे खंड पर स्थिर गति से चल रहा होता है और जब वह स्थिर खड़ा होता है। एक व्यक्ति एक गेंद को लंबवत ऊपर की ओर फेंक सकता है और कुछ समय बाद उसे उसी स्थान पर पकड़ सकता है, भले ही ट्रक समान रूप से और सीधी रेखा में चल रहा हो या आराम की स्थिति में हो। उनके लिए गेंद सीधी रेखा में उड़ती है. हालाँकि, ज़मीन पर बाहरी पर्यवेक्षक के लिए, गेंद का प्रक्षेप पथ एक परवलय जैसा दिखता है। यह इस तथ्य के कारण है कि गेंद अपनी उड़ान के दौरान न केवल लंबवत, बल्कि ट्रक की गति की दिशा में जड़ता द्वारा क्षैतिज रूप से भी जमीन के सापेक्ष चलती है। ट्रक के पीछे बैठे व्यक्ति के लिए, इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि ट्रक सड़क पर चल रहा है, या आसपास की दुनिया विपरीत दिशा में स्थिर गति से आगे बढ़ रही है, और ट्रक स्थिर खड़ा है। इस प्रकार, आराम की स्थिति और एकसमान सीधी गति शारीरिक रूप से एक दूसरे से अप्रभेद्य हैं।

न्यूटन का दूसरा नियम

संवेग की परिभाषा के अनुसार:

जहां द्रव्यमान है, वहीं गति है।

यदि किसी भौतिक बिंदु का द्रव्यमान अपरिवर्तित रहता है, तो द्रव्यमान का समय व्युत्पन्न शून्य होता है, और समीकरण इस प्रकार होता है:

न्यूटन का तीसरा नियम

किन्हीं दो पिंडों के लिए (चलो उन्हें पिंड 1 और पिंड 2 कहते हैं), न्यूटन का तीसरा नियम कहता है कि पिंड 2 पर पिंड 1 की क्रिया के बल के साथ परिमाण में बराबर, लेकिन दिशा में विपरीत, पिंड पर कार्य करने वाला बल प्रकट होता है। 1 शरीर से 2. गणितीय रूप से, कानून इस प्रकार लिखा गया है:

इस नियम का अर्थ है कि बल सदैव क्रिया-प्रतिक्रिया युग्मों में उत्पन्न होते हैं। यदि पिंड 1 और पिंड 2 एक ही प्रणाली में हैं, तो इन पिंडों की परस्पर क्रिया के कारण तंत्र में कुल बल शून्य है:

इसका मतलब यह है कि किसी बंद प्रणाली में कोई असंतुलित आंतरिक बल नहीं होते हैं। यह इस तथ्य की ओर ले जाता है कि एक बंद प्रणाली के द्रव्यमान का केंद्र (अर्थात्, जो बाहरी ताकतों से प्रभावित नहीं होता है) त्वरण के साथ नहीं चल सकता है। सिस्टम के अलग-अलग हिस्सों में तेजी आ सकती है, लेकिन केवल इस तरह से कि पूरा सिस्टम आराम की स्थिति या एकसमान सीधी गति में रहे। हालाँकि, ऐसी स्थिति में जब बाहरी बल सिस्टम पर कार्य करते हैं, तो इसका द्रव्यमान केंद्र परिणामी बाहरी बल के आनुपातिक और सिस्टम के द्रव्यमान के व्युत्क्रमानुपाती त्वरण के साथ चलना शुरू कर देगा।

मौलिक अंतःक्रियाएँ

प्रकृति में सभी शक्तियां चार प्रकार की मूलभूत अंतःक्रियाओं पर आधारित हैं। सभी प्रकार की अंतःक्रियाओं के प्रसार की अधिकतम गति निर्वात में प्रकाश की गति के बराबर होती है। विद्युत आवेशित पिंडों के बीच विद्युत चुम्बकीय बल कार्य करते हैं, विशाल वस्तुओं के बीच गुरुत्वाकर्षण बल कार्य करते हैं। मजबूत और कमजोर केवल बहुत कम दूरी पर दिखाई देते हैं और परमाणु नाभिक बनाने वाले न्यूक्लियॉन सहित उप-परमाणु कणों के बीच बातचीत के लिए जिम्मेदार होते हैं।

मजबूत और कमजोर अंतःक्रियाओं की तीव्रता को मापा जाता है ऊर्जा इकाइयाँ(इलेक्ट्रॉन वोल्ट), नहीं बल की इकाइयाँ, और इसलिए उनके लिए "बल" शब्द के प्रयोग को प्रत्येक घटना के लिए विशिष्ट "बलों" की कार्रवाई द्वारा हमारे आसपास की दुनिया में किसी भी घटना को समझाने के लिए प्राचीन काल से ली गई परंपरा द्वारा समझाया गया है।

बल की अवधारणा को उपपरमाण्विक जगत की घटनाओं पर लागू नहीं किया जा सकता। यह शास्त्रीय भौतिकी के शस्त्रागार से एक अवधारणा है, जो दूरी पर कार्य करने वाली ताकतों के बारे में न्यूटोनियन विचारों से जुड़ी है (भले ही केवल अवचेतन रूप से)। उपपरमाण्विक भौतिकी में, अब ऐसी कोई ताकतें नहीं हैं: उन्हें कणों के बीच बातचीत द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है जो कि क्षेत्रों के माध्यम से होते हैं, यानी, कुछ अन्य कण। इसलिए, उच्च-ऊर्जा भौतिक विज्ञानी इस शब्द का उपयोग करने से बचते हैं बल, इसे शब्द से प्रतिस्थापित करना इंटरैक्शन.

प्रत्येक प्रकार की अंतःक्रिया संबंधित अंतःक्रिया वाहकों के आदान-प्रदान के कारण होती है: गुरुत्वाकर्षण - गुरुत्वाकर्षण का आदान-प्रदान (अस्तित्व की प्रयोगात्मक रूप से पुष्टि नहीं की गई है), विद्युत चुम्बकीय - आभासी फोटॉन, कमजोर - वेक्टर बोसॉन, मजबूत - ग्लूऑन (और बड़ी दूरी पर - मेसॉन) ). वर्तमान में, विद्युत चुम्बकीय और कमजोर इंटरैक्शन को अधिक मौलिक इलेक्ट्रोवेक इंटरैक्शन में विलय कर दिया गया है। सभी चार मूलभूत अंतःक्रियाओं को एक (तथाकथित भव्य एकीकृत सिद्धांत) में संयोजित करने का प्रयास किया जा रहा है।

प्रकृति में प्रकट होने वाली विभिन्न प्रकार की शक्तियों को, सिद्धांत रूप में, इन चार मूलभूत अंतःक्रियाओं तक सीमित किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, घर्षण संपर्क में दो सतहों के परमाणुओं के बीच कार्य करने वाले विद्युत चुम्बकीय बलों और पाउली अपवर्जन सिद्धांत का प्रकटीकरण है, जो परमाणुओं को एक-दूसरे के क्षेत्र में प्रवेश करने से रोकता है। हुक के नियम द्वारा वर्णित स्प्रिंग के विरूपण से उत्पन्न बल, कणों और पाउली अपवर्जन सिद्धांत के बीच विद्युत चुम्बकीय बलों का भी परिणाम है, जो किसी पदार्थ के क्रिस्टल जाली के परमाणुओं को एक संतुलन स्थिति के पास रखने के लिए मजबूर करता है। .

हालाँकि, व्यवहार में यह न केवल अनुचित हो जाता है, बल्कि समस्या की स्थितियों के तहत बलों की कार्रवाई के मुद्दे पर इतना विस्तृत विचार भी असंभव हो जाता है।

गुरुत्वाकर्षण

गुरुत्वाकर्षण ( गुरुत्वाकर्षण) - किसी भी प्रकार के पदार्थ के बीच सार्वभौमिक अंतःक्रिया। शास्त्रीय यांत्रिकी के ढांचे के भीतर, इसे सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के नियम द्वारा वर्णित किया गया है, जिसे आइजैक न्यूटन ने अपने काम "प्राकृतिक दर्शन के गणितीय सिद्धांत" में तैयार किया है। न्यूटन ने उस त्वरण का परिमाण प्राप्त किया जिसके साथ चंद्रमा पृथ्वी के चारों ओर घूमता है, गणना में यह मानते हुए कि गुरुत्वाकर्षण बल गुरुत्वाकर्षण पिंड से दूरी के वर्ग के विपरीत अनुपात में घटता है। इसके अलावा, उन्होंने यह भी स्थापित किया कि एक पिंड के दूसरे पिंड के आकर्षण के कारण होने वाला त्वरण इन पिंडों के द्रव्यमान के उत्पाद के समानुपाती होता है। इन दो निष्कर्षों के आधार पर, गुरुत्वाकर्षण का नियम तैयार किया गया था: कोई भी भौतिक कण एक दूसरे की ओर आकर्षित होते हैं, जो द्रव्यमान (और) के उत्पाद के सीधे आनुपातिक और उनके बीच की दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होता है:

यहाँ गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक है, जिसका मान सबसे पहले हेनरी कैवेंडिश ने अपने प्रयोगों में प्राप्त किया था। इस नियम का उपयोग करके, आप मनमाने आकार के पिंडों के गुरुत्वाकर्षण बल की गणना के लिए सूत्र प्राप्त कर सकते हैं। न्यूटन का गुरुत्वाकर्षण सिद्धांत सौर मंडल के ग्रहों और कई अन्य खगोलीय पिंडों की गति का अच्छी तरह से वर्णन करता है। हालाँकि, यह लंबी दूरी की कार्रवाई की अवधारणा पर आधारित है, जो सापेक्षता के सिद्धांत का खंडन करता है। इसलिए, गुरुत्वाकर्षण का शास्त्रीय सिद्धांत प्रकाश की गति के करीब गति से चलने वाले पिंडों की गति, अत्यंत विशाल वस्तुओं (उदाहरण के लिए, ब्लैक होल) के गुरुत्वाकर्षण क्षेत्रों, साथ ही साथ बनाए गए चर गुरुत्वाकर्षण क्षेत्रों का वर्णन करने के लिए लागू नहीं होता है। पिंडों को उनसे बड़ी दूरी पर ले जाना।

विद्युत चुम्बकीय संपर्क

इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र (स्थिर आवेशों का क्षेत्र)

न्यूटन के बाद भौतिकी के विकास ने तीन मुख्य मात्राओं (लंबाई, द्रव्यमान, समय) में आयाम सी के साथ एक विद्युत आवेश जोड़ा। हालाँकि, माप की सुविधा के आधार पर व्यावहारिक आवश्यकताओं के आधार पर, आयाम I के साथ विद्युत धारा का उपयोग अक्सर आवेश के बजाय किया जाता था। , और मैं = सीटी − 1 . आवेश की मात्रा मापने की इकाई कूलॉम है और धारा मापने की इकाई एम्पीयर है।

चूंकि चार्ज, इस प्रकार, इसे ले जाने वाले शरीर से स्वतंत्र रूप से अस्तित्व में नहीं है, निकायों की विद्युत बातचीत यांत्रिकी में माने जाने वाले उसी बल के रूप में प्रकट होती है, जो त्वरण के कारण के रूप में कार्य करती है। निर्वात में दो "बिंदु आवेशों" के इलेक्ट्रोस्टैटिक संपर्क के संबंध में, कूलम्ब के नियम का उपयोग किया जाता है:

आवेशों के बीच की दूरी कहां है, और ε 0 ≈ 8.854187817·10 −12 F/m. इस प्रणाली में एक सजातीय (आइसोट्रोपिक) पदार्थ में, अंतःक्रिया बल ε गुना कम हो जाता है, जहां ε माध्यम का ढांकता हुआ स्थिरांक है।

बल की दिशा बिंदु आवेशों को जोड़ने वाली रेखा से मेल खाती है। ग्राफिक रूप से, इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र को आमतौर पर बल की रेखाओं के चित्र के रूप में दर्शाया जाता है, जो काल्पनिक प्रक्षेपवक्र हैं जिनके साथ द्रव्यमान के बिना एक चार्ज कण चलता है। ये रेखाएँ एक आवेश पर शुरू होती हैं और दूसरे आवेश पर समाप्त होती हैं।

विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र (प्रत्यक्ष धारा क्षेत्र)

चुंबकीय क्षेत्र के अस्तित्व को मध्य युग में चीनियों द्वारा मान्यता दी गई थी, जिन्होंने चुंबकीय कंपास के प्रोटोटाइप के रूप में "प्रेमी पत्थर" - एक चुंबक का उपयोग किया था। ग्राफिक रूप से, एक चुंबकीय क्षेत्र को आमतौर पर बल की बंद रेखाओं के रूप में दर्शाया जाता है, जिसका घनत्व (इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र के मामले में) इसकी तीव्रता निर्धारित करता है। ऐतिहासिक रूप से, चुंबकीय क्षेत्र की कल्पना करने का एक दृश्य तरीका लोहे के बुरादे को छिड़कना था, उदाहरण के लिए, चुंबक पर रखे कागज के टुकड़े पर।

बलों के व्युत्पन्न प्रकार

लोचदार बल- एक बल जो किसी पिंड की विकृति के दौरान उत्पन्न होता है और इस विकृति का प्रतिकार करता है। लोचदार विकृतियों के मामले में, यह संभावित है। लोचदार बल एक विद्युत चुम्बकीय प्रकृति का है, जो अंतर-आणविक संपर्क की एक स्थूल अभिव्यक्ति है। लोचदार बल विस्थापन के विपरीत, सतह के लंबवत निर्देशित होता है। बल वेक्टर आणविक विस्थापन की दिशा के विपरीत है।

घर्षण बल- एक बल जो ठोस पिंडों की सापेक्ष गति के दौरान उत्पन्न होता है और इस गति का प्रतिकार करता है। विघटनकारी शक्तियों को संदर्भित करता है। घर्षण बल एक विद्युत चुम्बकीय प्रकृति का है, जो अंतर-आणविक संपर्क की एक स्थूल अभिव्यक्ति है। घर्षण बल वेक्टर वेग वेक्टर के विपरीत निर्देशित होता है।

मध्यम प्रतिरोध बल- एक बल जो तब उत्पन्न होता है जब कोई ठोस वस्तु तरल या गैसीय माध्यम में चलती है। विघटनकारी शक्तियों को संदर्भित करता है। प्रतिरोध बल एक विद्युत चुम्बकीय प्रकृति का है, जो अंतर-आणविक संपर्क की एक स्थूल अभिव्यक्ति है। ड्रैग फोर्स वेक्टर वेग वेक्टर के विपरीत दिशा में निर्देशित होता है।

सामान्य ज़मीनी प्रतिक्रिया बल- शरीर पर समर्थन से कार्य करने वाला लोचदार बल। समर्थन की सतह पर लंबवत निर्देशित।

सतही तनाव बल- चरण इंटरफ़ेस सतह पर उत्पन्न होने वाली ताकतें। इसमें एक विद्युत चुम्बकीय प्रकृति है, जो अंतर-आणविक संपर्क की एक स्थूल अभिव्यक्ति है। तन्य बल को इंटरफ़ेस पर स्पर्शरेखीय रूप से निर्देशित किया जाता है; चरण सीमा पर स्थित अणुओं के अप्रतिपूरित आकर्षण के परिणामस्वरूप चरण सीमा पर स्थित नहीं अणुओं द्वारा उत्पन्न होता है।

परासरणी दवाब

वान डेर वाल्स बल- विद्युत चुम्बकीय अंतर-आणविक बल जो अणुओं के ध्रुवीकरण और द्विध्रुव के निर्माण के दौरान उत्पन्न होते हैं। वैन डेर वाल्स बल बढ़ती दूरी के साथ तेजी से घटते हैं।

जड़ता बल- गैर-जड़त्वीय संदर्भ प्रणालियों में काल्पनिक बल पेश किया गया ताकि न्यूटन का दूसरा नियम उनमें संतुष्ट हो। विशेष रूप से, एक समान रूप से त्वरित शरीर से जुड़े संदर्भ फ्रेम में, जड़त्वीय बल त्वरण के विपरीत निर्देशित होता है। सुविधा के लिए, केन्द्रापसारक बल और कोरिओलिस बल को कुल जड़त्वीय बल से अलग किया जा सकता है।

परिणामी

किसी पिंड के त्वरण की गणना करते समय, उस पर कार्य करने वाले सभी बलों को एक बल द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है, जिसे परिणामी बल कहा जाता है। यह किसी पिंड पर कार्य करने वाले सभी बलों का ज्यामितीय योग है। इसके अलावा, प्रत्येक बल की कार्रवाई दूसरों की कार्रवाई पर निर्भर नहीं करती है, यानी, प्रत्येक बल शरीर को वही त्वरण प्रदान करता है जो वह अन्य बलों की कार्रवाई की अनुपस्थिति में प्रदान करेगा। इस कथन को बलों की कार्रवाई की स्वतंत्रता का सिद्धांत (सुपरपोज़िशन का सिद्धांत) कहा जाता है।

यह सभी देखें

सूत्रों का कहना है

• ग्रिगोरिएव वी.आई., मायकिशेव जी.या. - "प्रकृति में बल"
• लैंडौ, एल.डी., लाइफशिट्स, ई.एम.यांत्रिकी - 5वाँ संस्करण, रूढ़िवादी। - एम.: फ़िज़मैटलिट, 2004. - 224 पी। - ("सैद्धांतिक भौतिकी", खंड I)। - .

टिप्पणियाँ

1. शब्दावली. पृथ्वी वेधशाला. नासा. - "बल कोई बाहरी कारक है जो किसी मुक्त शरीर की गति में परिवर्तन या किसी स्थिर शरीर में आंतरिक तनाव की घटना का कारण बनता है।"(अंग्रेज़ी)
2. ब्रोंस्टीन आई. एन. सेमेन्डयेव के. ए. गणित की पुस्तिका। एम.: प्रकाशन गृह "विज्ञान" संदर्भ भौतिक और गणितीय साहित्य का संपादकीय कार्यालय। 1964।

प्रकृति में चार प्रकार की शक्तियाँ हैं: गुरुत्वाकर्षण, विद्युत चुम्बकीय, परमाणु और कमजोर।

गुरुत्वाकर्षण बल या गुरुत्वाकर्षण,सभी निकायों के बीच कार्य करें। लेकिन ये बल ध्यान देने योग्य हैं यदि कम से कम एक पिंड का आयाम ग्रहों के आकार के बराबर हो। सामान्य पिंडों के बीच आकर्षण बल इतने छोटे होते हैं कि उन्हें नज़रअंदाज़ किया जा सकता है। इसलिए, ग्रहों के बीच, साथ ही ग्रहों और सूर्य या बहुत बड़े द्रव्यमान वाले अन्य पिंडों के बीच परस्पर क्रिया की शक्तियों को गुरुत्वाकर्षण माना जा सकता है। ये तारे, ग्रहों के उपग्रह आदि हो सकते हैं।

विद्युत चुम्बकीय बल विद्युत आवेश वाले पिंडों के बीच कार्य करें।

परमाणु बल(मजबूत) प्रकृति में सबसे शक्तिशाली हैं। वे परमाणुओं के नाभिक के अंदर 10 -13 सेमी की दूरी पर कार्य करते हैं।

कमजोर ताकतें, परमाणु की तरह, 10 -15 सेमी के क्रम की छोटी दूरी पर कार्य करते हैं। उनकी क्रिया के परिणामस्वरूप, नाभिक के अंदर प्रक्रियाएं होती हैं।

यांत्रिकी गुरुत्वाकर्षण बल, प्रत्यास्थ बल और घर्षण बल पर विचार करता है।

गुरुत्वाकर्षण बल

गुरुत्वाकर्षण का वर्णन है सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण का नियम. यह कानून थामध्य में न्यूटन द्वारा रेखांकित XVII वी कार्य में "प्राकृतिक दर्शन के गणितीय सिद्धांत।"

गुरुत्वाकर्षण सेगुरुत्वाकर्षण बल कहलाता है जिससे कोई भी पदार्थ के कण एक दूसरे को आकर्षित करते हैं।

वह बल जिसके साथ भौतिक कण एक दूसरे को आकर्षित करते हैं वह उनके द्रव्यमान के उत्पाद के सीधे आनुपातिक होता है और उनके बीच की दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होता है .

जी - गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक, संख्यात्मक रूप से गुरुत्वाकर्षण बल के मापांक के बराबर होता है जिसके साथ इकाई द्रव्यमान वाला एक पिंड समान इकाई द्रव्यमान वाले और उससे एक इकाई दूरी पर स्थित शरीर पर कार्य करता है।

जी = 6.67384(80) 10 −11 एम 3 एस −2 किग्रा −1, या एन एम² किग्रा −2।

पृथ्वी की सतह पर गुरुत्वाकर्षण बल (गुरुत्वाकर्षण बल) के रूप में प्रकट होता है गुरुत्वाकर्षण.

हम देखते हैं कि क्षैतिज दिशा में फेंकी गई कोई भी वस्तु फिर भी नीचे गिरती है। ऊपर फेंकी गई कोई भी वस्तु नीचे भी गिरती है। यह गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में होता है, जो कार्य करता है पृथ्वी की सतह के निकट स्थित कोई भी भौतिक पिंड। गुरुत्वाकर्षण बल पिंडों और अन्य खगोलीय पिंडों की सतहों पर कार्य करता है। यह बल सदैव लंबवत नीचे की ओर निर्देशित होता है।

गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में कोई पिंड त्वरण के साथ ग्रह की सतह की ओर बढ़ता है, जिसे कहा जाता है मुक्त गिरावट का त्वरण.

पृथ्वी की सतह पर गुरुत्वाकर्षण के त्वरण को अक्षर द्वारा दर्शाया जाता है जी .

फुट = एमजी ,

इस तरह,

जी = फुट / एम

जी = पृथ्वी के ध्रुवों और भूमध्य रेखा पर 9.81 मी/से 2 जी = 9.78 मी/से 2।

सरल शारीरिक समस्याओं को हल करते समय, मूल्य जी 9.8 m/s 2 के बराबर माना जाता है।

गुरुत्वाकर्षण का शास्त्रीय सिद्धांत केवल उन पिंडों पर लागू होता है जिनकी गति प्रकाश की गति से बहुत कम होती है।

लोचदार बल

लोचदार बल वे बल कहलाते हैं जो किसी पिंड में विकृति के परिणामस्वरूप उत्पन्न होते हैं, जिससे उसके आकार या आयतन में परिवर्तन होता है। ये ताकतें हमेशा शरीर को उसकी मूल स्थिति में लौटाने का प्रयास करती हैं।

विरूपण के दौरान शरीर के कण विस्थापित हो जाते हैं। लोचदार बल कण विस्थापन की दिशा के विपरीत दिशा में निर्देशित होता है। यदि विरूपण रुक जाता है, तो लोचदार बल गायब हो जाता है।

न्यूटन के समकालीन, अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी रॉबर्ट हुक ने लोच के बल और शरीर की विकृति के बीच संबंध स्थापित करने वाले एक कानून की खोज की।

जब कोई पिंड विकृत होता है, तो एक लोचदार बल उत्पन्न होता है जो शरीर के बढ़ाव के सीधे आनुपातिक होता है और विरूपण के दौरान कणों की गति के विपरीत दिशा होती है।

एफ = क ∆ एल ,

कहाँ को - शरीर की कठोरता, या लोच गुणांक;

∆ एल - विरूपण की मात्रा, लोचदार बलों के प्रभाव में शरीर के बढ़ाव की मात्रा को दर्शाती है।

हुक का नियम लोचदार विकृतियों पर लागू होता है जब शरीर का बढ़ाव छोटा होता है, और इस विकृति का कारण बनने वाली ताकतों के गायब होने के बाद शरीर अपने मूल आयामों को बहाल करता है।

यदि विकृति बहुत अधिक है और शरीर अपने मूल आकार में वापस नहीं आता है, तो हुक का नियम लागू नहीं होता है। परबहुत बड़ी विकृतियाँ शरीर के विनाश का कारण बनती हैं।

घर्षण बल

घर्षण तब होता है जब एक वस्तु दूसरे की सतह पर गति करती है। यह विद्युत चुम्बकीय प्रकृति का है। यह संपर्क पिंडों के परमाणुओं और अणुओं के बीच परस्पर क्रिया का परिणाम है। घर्षण बल की दिशा गति की दिशा के विपरीत होती है।

अंतर करना सूखाऔर तरलटकराव। यदि पिंडों के बीच कोई तरल या गैसीय परत न हो तो घर्षण को शुष्क कहा जाता है।

शुष्क घर्षण की एक विशिष्ट विशेषता स्थैतिक घर्षण है, जो तब होता है जब पिंड सापेक्ष आराम पर होते हैं।

परिमाण स्थैतिक घर्षण बलहमेशा बाहरी बल के परिमाण के बराबर और विपरीत दिशा में निर्देशित होता है। स्थैतिक घर्षण बल किसी पिंड की गति को रोकता है।

बदले में, शुष्क घर्षण को घर्षण में विभाजित किया जाता है फिसलनाऔर घर्षण रोलिंग.

यदि बाहरी बल का परिमाण घर्षण बल के परिमाण से अधिक है, तो इस स्थिति में फिसलन दिखाई देगी, और संपर्क करने वाले पिंडों में से एक दूसरे पिंड के सापेक्ष आगे बढ़ना शुरू कर देगा। और घर्षण बल को बुलाया जाएगा फिसलन घर्षण बल. इसकी दिशा फिसलने की दिशा के विपरीत होगी।

फिसलने वाला घर्षण बल उस बल पर निर्भर करता है जिसके साथ शरीर एक-दूसरे पर दबाव डालते हैं, रगड़ने वाली सतहों की स्थिति पर, गति की गति पर निर्भर करते हैं, लेकिन संपर्क क्षेत्र पर निर्भर नहीं करते हैं।

एक पिंड के दूसरे की सतह पर फिसलने वाले घर्षण बल की गणना सूत्र द्वारा की जाती है:

एफ ट्र. = के एन ,

कहाँ क - फिसलन घर्षण गुणांक;

एन - सतह से शरीर पर कार्य करने वाला सामान्य प्रतिक्रिया बल।

रोलिंग घर्षण बल किसी सतह पर लुढ़कने वाले पिंड और स्वयं सतह के बीच होता है। उदाहरण के लिए, ऐसी ताकतें तब प्रकट होती हैं, जब किसी कार के टायर सड़क की सतह के संपर्क में आते हैं।

रोलिंग घर्षण बल के परिमाण की गणना सूत्र द्वारा की जाती है

कहाँ फुट - रोलिंग घर्षण बल;

एफ - रोलिंग घर्षण गुणांक;

आर - रोलिंग बॉडी की त्रिज्या;

एन – दबाने वाला बल.

न्यूटन के नियम

न्यूटन का पहला नियम

ऐसी संदर्भ प्रणालियाँ हैं, जिन्हें जड़त्वीय कहा जाता है, जिनके सापेक्ष निकाय अपनी गति अपरिवर्तित बनाए रखते हैं यदि उन पर अन्य निकायों द्वारा कार्य नहीं किया जाता है या अन्य बलों की कार्रवाई की भरपाई नहीं की जाती है।

न्यूटन का द्वितीय नियम

किसी पिंड का त्वरण उस पर लागू परिणामी बलों के सीधे आनुपातिक और उसके द्रव्यमान के व्युत्क्रमानुपाती होता है:

न्यूटन का तृतीय नियम

जिन बलों के साथ दो पिंड एक दूसरे पर कार्य करते हैं वे परिमाण में समान और दिशा में विपरीत होते हैं।

बलों के प्रकार

लोचदार बलवह बल कहलाता है जो किसी पिंड में तब उत्पन्न होता है जब उसका आकार या आकार बदलता है। यह तब होता है जब शरीर संकुचित, खिंचा हुआ, मुड़ा हुआ या मुड़ा हुआ होता है। उदाहरण के लिए, एक स्प्रिंग में उसके संपीड़न के परिणामस्वरूप एक लोचदार बल उत्पन्न होता है और एक ईंट पर कार्य करता है।
लोचदार बल हमेशा उस बल के विपरीत निर्देशित होता है जिसके कारण शरीर के आकार या आकार में परिवर्तन होता है। हमारे उदाहरण में, गिरती हुई ईंट ने स्प्रिंग को संकुचित कर दिया, अर्थात उसने नीचे की ओर निर्देशित बल के साथ उस पर कार्य किया। परिणामस्वरूप, स्प्रिंग में एक लोचदार बल उत्पन्न हुआ, जो विपरीत दिशा में, यानी ऊपर की ओर निर्देशित था। इसकी पुष्टि हम ईंट के पलटाव को देखकर कर सकते हैं।

हुक का नियम:विकृत शरीर में उत्पन्न होने वाला लोचदार बल विरूपण वेक्टर के सीधे आनुपातिक होता है और दिशा में इसके विपरीत होता है।
जहां k लोच गुणांक है, L लोचदार विरूपण का परिमाण है।

गुरुत्वाकर्षण बल सेउस बल को बुलाएँ जिसके साथ दुनिया के सभी पिंड एक दूसरे को आकर्षित करते हैं (§ 2-ए देखें)। गुरुत्वाकर्षण बल का एक प्रकार है गुरुत्वाकर्षण - वह बल जिसके द्वारा किसी ग्रह के निकट स्थित कोई पिंड उसकी ओर आकर्षित होता है। उदाहरण के लिए, मंगल ग्रह पर तैनात रॉकेट भी गुरुत्वाकर्षण से प्रभावित होता है।

गुरुत्वाकर्षणहमेशा ग्रह के केंद्र की ओर निर्देशित। चित्र से पता चलता है कि पृथ्वी लड़के और गेंद को नीचे की ओर, यानी ग्रह के केंद्र की ओर, अपनी ओर आकर्षित करती है। जैसा कि आप देख सकते हैं, ग्रह पर विभिन्न स्थानों के लिए नीचे की दिशा अलग-अलग है। यह अन्य ग्रहों और ब्रह्मांडीय पिंडों के लिए सच होगा। हम § 3डी में गुरुत्वाकर्षण का अधिक विस्तार से अध्ययन करेंगे।

घर्षण बलवह बल कहलाता है जो एक पिंड को दूसरे पिंड की सतह पर फिसलने से रोकता है। आइए ड्राइंग को देखें. कार की तेज़ ब्रेकिंग के साथ हमेशा "चीखने वाली ब्रेक" भी आती है। यह आवाज डामर पर टायरों के फिसलने के कारण होती है। इस मामले में, टायर बहुत घिस जाते हैं, क्योंकि पहियों और सड़क के बीच एक घर्षण बल कार्य करता है, जो फिसलने से रोकता है।
घर्षण बल हमेशा दूसरे की सतह पर संबंधित वस्तु के फिसलने (संभव) की दिशा के विपरीत दिशा में निर्देशित होता है। उदाहरण के लिए, जब कोई कार तेजी से ब्रेक लगाती है, तो उसके पहिये आगे की ओर खिसक जाते हैं, जिसका अर्थ है कि सड़क पर उन पर लगने वाला घर्षण बल विपरीत दिशा में, यानी पीछे की ओर निर्देशित होता है।
घर्षण बल न केवल तब उत्पन्न होता है जब एक पिंड दूसरे पिंड की सतह पर फिसलता है। स्थैतिक घर्षण बल भी है। उदाहरण के लिए, जूते को सड़क से धकेलते समय हम उसे फिसलते हुए नहीं देखते हैं। ऐसे में स्थैतिक घर्षण बल उत्पन्न होता है, जिसके कारण हम आगे बढ़ते हैं। इस ताकत के अभाव में, हम एक कदम भी नहीं उठा पाएंगे, उदाहरण के लिए, बर्फ पर।

आर्किमिडीज़ की शक्ति से(या उत्प्लावन बल) वह बल है जिसके साथ कोई तरल या गैस उसमें डूबे किसी पिंड पर कार्य करता है - उसे बाहर धकेलता है। चित्र से पता चलता है कि पानी मछली द्वारा छोड़ी गई हवा के बुलबुले पर कार्य करता है - यह उन्हें सतह पर धकेलता है। पानी मछलियों और पत्थरों को भी प्रभावित करता है - इससे उनका वजन (वह बल जिससे पत्थर नीचे दबते हैं) कम हो जाता है।

प्रतिरोध की शक्ति.किसी द्रव या गैस में स्थानान्तरणीय गति के दौरान किसी पिंड पर लगने वाले बल को कर्षण बल कहा जाता है।
प्रतिरोध बल बाहरी वातावरण के सापेक्ष शरीर की गति पर निर्भर करता है और शरीर के गति वेक्टर के विपरीत निर्देशित होता है।
जहां k माध्यम के सापेक्ष शरीर की गति के आधार पर आनुपातिकता गुणांक है, V माध्यम के सापेक्ष शरीर के वेग का मापांक है।

गुरुत्वाकर्षण आकर्षण बल.
पिंडों के बीच गुरुत्वाकर्षण संपर्क गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र के माध्यम से होता है।
गुरुत्वाकर्षण बल परस्पर क्रिया करने वाले बिंदुओं को जोड़ने वाली एक सीधी रेखा के अनुदिश निर्देशित होते हैं, अर्थात। केंद्रीय बल हैं.

गुरूत्वाकर्षन का नियम:
दो भौतिक बिंदुओं के बीच परस्पर आकर्षण बल होते हैं, जो बिंदुओं के द्रव्यमान के गुणनफल के समानुपाती होते हैं, उनके बीच की दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होते हैं।
जहां G = 6.67 · 10^-11 (N m^2) / kg^2 गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक है, m1, m2 भौतिक बिंदुओं का गुरुत्वाकर्षण द्रव्यमान है, R भौतिक बिंदुओं के बीच की दूरी है।
सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण का नियम सजातीय गोलाकार पिंडों के लिए भी मान्य है। इस मामले में, R पिंडों के गुरुत्वाकर्षण केंद्रों के बीच की दूरी है।

हमारे आस-पास की सभी प्रक्रियाएँ किसी न किसी भौतिक बल की क्रिया के परिणामस्वरूप घटित होती हैं। एक व्यक्ति हर जगह इसकी अभिव्यक्ति का सामना करता है, इस तथ्य से कि उसे सुबह बिस्तर से बाहर निकलने के लिए बल लगाना पड़ता है, और विशाल अंतरिक्ष वस्तुओं की गतिविधियों के साथ समाप्त होता है। यह लेख इस प्रश्न पर केंद्रित है कि भौतिकी में बल क्या है और इसके किस प्रकार मौजूद हैं।

ताकत की अवधारणा

आइए इस प्रश्न पर विचार करना शुरू करें कि भौतिकी में बल क्या है और इसकी परिभाषा क्या है। इसे एक ऐसी मात्रा के रूप में समझा जाता है जो संबंधित शरीर की गति की मात्रा को बदलने में सक्षम है। इस परिभाषा के लिए गणितीय अभिव्यक्ति है:

यहां dp¯ संवेग में परिवर्तन है (अन्यथा इसे संवेग कहा जाता है), dt वह समय अवधि है जिसमें यह बदलता है। इससे पता चलता है कि F¯ (बल) एक वेक्टर है, अर्थात इसे निर्धारित करने के लिए मापांक (निरपेक्ष मान) और इसके अनुप्रयोग की दिशा दोनों को जानना आवश्यक है।

जैसा कि आप जानते हैं, आवेग को kg*m/s में मापा जाता है। इसका मतलब है कि F¯ की गणना kg*m/s2 में की जाती है। माप की इस इकाई को SI में न्यूटन (N) कहा जाता है। चूँकि इकाई m/s 2 शास्त्रीय यांत्रिकी में रैखिक त्वरण का एक माप है, आइजैक न्यूटन का दूसरा नियम स्वचालित रूप से बल की परिभाषा से अनुसरण करता है:

इस सूत्र में, a¯ = dv¯/dt त्वरण है।

भौतिकी में यह बल सूत्र दर्शाता है कि न्यूटोनियन यांत्रिकी में F¯ की मात्रा उस त्वरण से निर्धारित होती है जो यह m द्रव्यमान वाले पिंड को प्रदान कर सकता है।

बलों के प्रकार का वर्गीकरण

भौतिकी में बल का विषय काफी व्यापक है, और जब विस्तार से जांच की जाती है, तो यह पदार्थ की संरचना और ब्रह्मांड में होने वाली प्रक्रियाओं के बारे में मूलभूत अवधारणाओं को प्रभावित करता है। इस लेख में हम क्वांटम यांत्रिकी में सापेक्षतावादी बल (निकट-प्रकाश गति पर होने वाली प्रक्रियाएं) और बल की अवधारणा पर विचार नहीं करेंगे, बल्कि खुद को केवल स्थूल वस्तुओं के लिए इसके विवरण तक सीमित रखेंगे, जिनकी गति शास्त्रीय नियमों द्वारा निर्धारित होती है। यांत्रिकी.

इसलिए, रोजमर्रा की जिंदगी और प्रकृति में प्रक्रियाओं के दैनिक अवलोकन के आधार पर, निम्नलिखित प्रकार के बल को प्रतिष्ठित किया जा सकता है:

• गुरुत्वाकर्षण (गुरुत्वाकर्षण);
• समर्थन का प्रभाव;
• टकराव;
• तनाव;
• लोच;
• पीछे हटना

भौतिकी में बल क्या है, इस प्रश्न का विस्तार करते हुए, आइए प्रत्येक नामित प्रकार पर अधिक विस्तार से विचार करें।

न्यूटन का सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण

भौतिकी में, गुरुत्वाकर्षण बल सीमित द्रव्यमान वाली दो वस्तुओं के आकर्षण में प्रकट होता है। विद्युत या परमाणु बलों की तुलना में गुरुत्वाकर्षण काफी कमजोर है। यह स्वयं को ब्रह्मांडीय पैमाने (ग्रहों, तारों, आकाशगंगाओं की गति) पर प्रकट करता है।

17वीं शताब्दी में, आइज़ैक न्यूटन, सूर्य के चारों ओर ग्रहों की गति का अध्ययन करते हुए, सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण नामक एक नियम के निर्माण पर आए। भौतिकी में गुरुत्वाकर्षण बल का सूत्र इस प्रकार लिखा गया है:

G के मान का प्रयोगात्मक निर्धारण 18वीं शताब्दी के अंत में हेनरी कैवेंडिश द्वारा किया गया था, जिन्होंने अपने प्रयोग में मरोड़ संतुलन का उपयोग किया था। इस प्रयोग से हमारे ग्रह का द्रव्यमान निर्धारित करना संभव हो गया।

उपरोक्त सूत्र में, यदि पिंडों में से एक हमारी पृथ्वी है, तो पृथ्वी की सतह के निकट स्थित किसी भी पिंड के लिए गुरुत्वाकर्षण बल बराबर होगा:

एफ = जी*एम *एम /आर 2 = एम*जी,

जहाँ g = G*M/R 2

यहां M ग्रह का द्रव्यमान है, R इसकी त्रिज्या है (पिंड और पृथ्वी के केंद्र के बीच की दूरी लगभग पृथ्वी की त्रिज्या के बराबर है)। अंतिम अभिव्यक्ति उस मात्रा का गणितीय प्रतिनिधित्व है जिसे आमतौर पर शरीर का वजन कहा जाता है, जो है:

अभिव्यक्ति से पता चलता है कि भौतिकी में गुरुत्वाकर्षण बल किसी पिंड के वजन के बराबर है। मान P को उस समर्थन की प्रतिक्रिया बल को जानकर मापा जाता है जिस पर शरीर स्थित है।

सहायक सतह की प्रतिक्रिया

लोग, घर और अन्य वस्तुएँ भूमिगत क्यों नहीं हो जातीं? मेज पर रखी किताब गिरती क्यों नहीं? इन और अन्य समान तथ्यों को समर्थन प्रतिक्रिया बल के अस्तित्व द्वारा समझाया गया है, जिसे अक्सर अक्षर एन द्वारा दर्शाया जाता है। नाम से यह पहले से ही स्पष्ट है कि यह सतह के शरीर पर प्रभाव की एक विशेषता है जिस पर यह है स्थित है.

संतुलन के विख्यात तथ्य के आधार पर, हम अभिव्यक्ति लिख सकते हैं:

(क्षैतिज शरीर की स्थिति के लिए)

अर्थात्, यदि क्षैतिज सतह पर है तो समर्थन बल शरीर के वजन के परिमाण के बराबर है, और दिशा में विपरीत है। यदि पिंड एक झुके हुए तल पर स्थित है, तो N की गणना त्रिकोणमितीय फ़ंक्शन (sin(x) या cos(x)) का उपयोग करके की जाती है, क्योंकि P हमेशा पृथ्वी के केंद्र (नीचे) की ओर निर्देशित होता है, और N लंबवत निर्देशित होता है। सतह तल तक (ऊपर)।

बल N की घटना का कारण समझना शास्त्रीय यांत्रिकी से परे है। संक्षेप में, मान लें कि यह तथाकथित पाउली अपवर्जन सिद्धांत का प्रत्यक्ष परिणाम है। इसके अनुसार दो इलेक्ट्रॉन एक ही अवस्था में नहीं हो सकते। यह तथ्य इस तथ्य की ओर ले जाता है कि यदि आप दो परमाणुओं को एक साथ करीब लाते हैं, तो, उनकी 99% शून्यता के बावजूद, इलेक्ट्रॉन गोले एक दूसरे में प्रवेश करने में सक्षम नहीं होंगे, और उनके बीच एक मजबूत प्रतिकर्षण दिखाई देता है।

घर्षण बल

भौतिकी में, इस प्रकार की बल क्रिया ऊपर चर्चा की तुलना में कम बार नहीं होती है। घर्षण तब होता है जब कोई वस्तु हिलने लगती है। सामान्य तौर पर, भौतिकी में घर्षण बल को आमतौर पर 3 प्रकारों में से एक के रूप में वर्गीकृत किया जाता है:

• शांति;
• फिसलना;
• घूमना.

पहले दो प्रकारों का वर्णन निम्नलिखित अभिव्यक्ति द्वारा किया गया है:

यहां μ घर्षण का गुणांक है, जिसका मान बल के प्रकार (आराम या घर्षण) और रगड़ सतहों की सामग्री दोनों पर निर्भर करता है।

रोलिंग घर्षण, जिसका एक प्रमुख उदाहरण एक गतिशील पहिया है, की गणना सूत्र द्वारा की जाती है:

यहां R पहिये की त्रिज्या है, f एक गुणांक है जो μ से न केवल मूल्य में, बल्कि आयाम में भी भिन्न है (μ आयामहीन है, f को लंबाई की इकाइयों में मापा जाता है)।

किसी भी प्रकार का घर्षण बल हमेशा गति के विरुद्ध निर्देशित होता है, बल N के सीधे आनुपातिक होता है और सतहों के संपर्क क्षेत्र पर निर्भर नहीं होता है।

दो सतहों के बीच घर्षण की उपस्थिति का कारण उन पर सूक्ष्म-अमानवीयताओं की उपस्थिति है, जिससे उनकी "सगाई" छोटे हुक की तरह होती है। यह सरल व्याख्या वास्तविक प्रक्रिया का काफी अच्छा अनुमान है, जो बहुत अधिक जटिल है और इसे पूरी तरह से समझने के लिए परमाणु पैमाने पर बातचीत पर विचार करने की आवश्यकता है।

दिए गए सूत्र ठोस पदार्थों के घर्षण को संदर्भित करते हैं। द्रव पदार्थों (तरल पदार्थ और गैसों) के मामले में घर्षण भी मौजूद होता है, केवल यह वस्तु की गति (तेज गति के लिए गति का वर्ग) के समानुपाती होता है।

तनाव बल

रस्सियों, रस्सियों और केबलों का उपयोग करके भार की गति पर विचार करते समय भौतिकी में बल क्या है? इसे तनाव बल कहते हैं। इसे आमतौर पर अक्षर T द्वारा दर्शाया जाता है (ऊपर चित्र देखें)।

जब तनाव बल से जुड़ी भौतिकी समस्याओं पर विचार किया जाता है, तो उनमें अक्सर एक ब्लॉक जैसा सरल तंत्र शामिल होता है। यह आपको अभिनय बल टी को पुनर्निर्देशित करने की अनुमति देता है। विशेष ब्लॉक डिज़ाइन भार उठाने के लिए लगाए गए बल में लाभ प्रदान करते हैं।

लोच की घटना

यदि किसी ठोस की विकृतियाँ छोटी (1% तक) हैं, तो बाहरी बल लगाने के बाद वे पूरी तरह से गायब हो जाती हैं। इस प्रक्रिया के दौरान, विरूपण कार्य करता है, जिससे तथाकथित लोचदार बल बनता है। एक स्प्रिंग के लिए, यह मात्रा हुक के नियम द्वारा वर्णित है। संबंधित सूत्र है:

यहाँ x इसकी संतुलन अवस्था (पूर्ण विरूपण) से स्प्रिंग के विस्थापन की मात्रा है, k गुणांक है। अभिव्यक्ति में ऋण चिह्न दर्शाता है कि लोचदार बल किसी भी विकृति (तनाव और संपीड़न) के विरुद्ध निर्देशित होता है, अर्थात यह संतुलन स्थिति को बहाल करने की प्रवृत्ति रखता है।

लोच और तनाव बलों की उपस्थिति का भौतिक कारण एक ही है; यह किसी पदार्थ के परमाणुओं के बीच आकर्षण या प्रतिकर्षण की घटना में निहित है जब उनके बीच संतुलन दूरी बदलती है।

हर कोई जानता है कि किसी भी बन्दूक से गोलीबारी करते समय, तथाकथित पुनरावृत्ति होती है। यह इस तथ्य में प्रकट होता है कि बंदूक का बट निशानेबाज के कंधे पर लगता है, और जब गोला थूथन से बाहर उड़ता है तो टैंक या बंदूक वापस लुढ़क जाती है। ये सब दान की शक्ति की अभिव्यक्तियाँ हैं। इसका सूत्र "बल" की अवधारणा को परिभाषित करते समय लेख की शुरुआत में दिए गए सूत्र के समान है।

जैसा कि आप अनुमान लगा सकते हैं, पुनरावृत्ति बलों की उपस्थिति का कारण प्रणाली के संवेग के संरक्षण के नियम की अभिव्यक्ति है। इस प्रकार, बंदूक की बैरल से निकली एक गोली ठीक उसी आवेग को दूर ले जाती है जिसके साथ बट शूटर के कंधे से टकराता है, परिणामस्वरूप, गति की कुल मात्रा स्थिर रहती है (अपेक्षाकृत स्थिर प्रणाली के लिए शून्य के बराबर)।

ऐसे कई नियम हैं जो शरीर की यांत्रिक गतिविधियों के दौरान होने वाली शारीरिक प्रक्रियाओं की विशेषता बताते हैं।

भौतिकी में बलों के निम्नलिखित बुनियादी नियम प्रतिष्ठित हैं:

• गुरूत्वाकर्षन का नियम;
• सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण का नियम;
• घर्षण बल के नियम;
• लोचदार बल का नियम;
• न्यूटन के नियम.

गुरूत्वाकर्षन का नियम

टिप्पणी 1

गुरुत्वाकर्षण, गुरुत्वाकर्षण बलों की क्रिया की अभिव्यक्तियों में से एक है।

गुरुत्वाकर्षण को एक बल के रूप में दर्शाया जाता है जो ग्रह की ओर से किसी पिंड पर कार्य करता है और इसे गुरुत्वाकर्षण के कारण त्वरण प्रदान करता है।

मुक्त गिरावट को $mg = G\frac(mM)(r^2)$ के रूप में माना जा सकता है, जिससे हमें मुक्त गिरावट के त्वरण का सूत्र प्राप्त होता है:

$g = G\frac(M)(r^2)$.

गुरुत्वाकर्षण निर्धारित करने का सूत्र इस प्रकार दिखेगा:

$(\overline(F))_g = m\overline(g)$

गुरुत्वाकर्षण का वितरण का एक निश्चित वेक्टर होता है। यह हमेशा लंबवत नीचे की ओर, यानी ग्रह के केंद्र की ओर निर्देशित होता है। शरीर लगातार गुरुत्वाकर्षण के अधीन है और इसका मतलब है कि यह मुक्त रूप से गिर रहा है।

गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में गति का प्रक्षेप पथ इस पर निर्भर करता है:

• वस्तु के प्रारंभिक वेग का मॉड्यूल;
• शरीर की गति की दिशा.

एक व्यक्ति प्रतिदिन इस भौतिक घटना का सामना करता है।

गुरुत्वाकर्षण को सूत्र $P = mg$ के रूप में भी दर्शाया जा सकता है। गुरुत्वाकर्षण के कारण त्वरण करते समय अतिरिक्त मात्राओं को भी ध्यान में रखा जाता है।

यदि हम सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के नियम पर विचार करें, जो आइजैक न्यूटन द्वारा प्रतिपादित किया गया था, तो सभी पिंडों का एक निश्चित द्रव्यमान होता है। वे बलपूर्वक एक-दूसरे के प्रति आकर्षित होते हैं। इसे गुरुत्वाकर्षण बल कहा जाएगा।

$F = G\frac(m_1m_2)(r^2)$

यह बल दो पिंडों के द्रव्यमान के गुणनफल के सीधे आनुपातिक और उनके बीच की दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होता है।

$G = 6.7\cdot (10)^(-11)\ (H\cdot m^2)/((kg)^2\ )$, जहां $G$ गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक है और यह अंतरराष्ट्रीय प्रणाली के अनुसार है एसआई माप स्थिर मान.

परिभाषा 1

भार वह बल है जिसके साथ कोई पिंड गुरुत्वाकर्षण उत्पन्न होने के बाद ग्रह की सतह पर कार्य करता है।

ऐसे मामलों में जहां शरीर आराम की स्थिति में है या क्षैतिज सतह पर समान रूप से चलता है, तो वजन समर्थन प्रतिक्रिया बल के बराबर होगा और गुरुत्वाकर्षण बल के परिमाण के साथ मेल खाएगा:

लंबवत रूप से समान रूप से त्वरित गति के साथ, त्वरण वेक्टर के आधार पर, वजन गुरुत्वाकर्षण बल से भिन्न होगा। जब त्वरण वेक्टर को विपरीत दिशा में निर्देशित किया जाता है, तो अधिभार की स्थिति उत्पन्न होती है। ऐसे मामलों में जहां शरीर और समर्थन त्वरण $a = g$ के साथ चलते हैं, तो वजन शून्य के बराबर होगा। शून्य भार की स्थिति को भारहीनता कहा जाता है।

गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र की ताकत की गणना निम्नानुसार की जाती है:

$g = \frac(F)(m)$

$F$ की मात्रा गुरुत्वाकर्षण बल है जो द्रव्यमान $m$ के भौतिक बिंदु पर कार्य करती है।

शरीर को मैदान में एक निश्चित बिंदु पर रखा जाता है।

$m_1$ और $m_2$ द्रव्यमान वाले दो भौतिक बिंदुओं के गुरुत्वाकर्षण संपर्क की संभावित ऊर्जा एक दूसरे से $r$ की दूरी पर होनी चाहिए।

गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र की क्षमता सूत्र का उपयोग करके पाई जा सकती है:

$\varphi = \Pi / m$

यहाँ $P$ द्रव्यमान $m$ वाले भौतिक बिंदु की स्थितिज ऊर्जा है। इसे मैदान में एक निश्चित बिंदु पर रखा जाता है।

घर्षण के नियम

नोट 2

घर्षण बल गति के दौरान उत्पन्न होता है और शरीर के फिसलने के विरुद्ध निर्देशित होता है।

स्थैतिक घर्षण बल सामान्य प्रतिक्रिया के समानुपाती होगा। स्थैतिक घर्षण बल रगड़ सतहों के आकार और आकार पर निर्भर नहीं करता है। घर्षण का स्थैतिक गुणांक उन पिंडों की सामग्री पर निर्भर करता है जो संपर्क में आते हैं और घर्षण बल उत्पन्न करते हैं। हालाँकि, घर्षण के नियमों को स्थिर और सटीक नहीं कहा जा सकता है, क्योंकि शोध परिणामों में अक्सर विभिन्न विचलन देखे जाते हैं।

घर्षण बल के पारंपरिक लेखन में घर्षण गुणांक ($\eta$) का उपयोग शामिल है, $N$ सामान्य दबाव बल है।

बाहरी घर्षण, रोलिंग घर्षण बल, स्लाइडिंग घर्षण बल, चिपचिपा घर्षण बल और अन्य प्रकार के घर्षण भी प्रतिष्ठित हैं।

प्रत्यास्थ बल का नियम

लोचदार बल शरीर की कठोरता के बराबर होता है, जो विरूपण की मात्रा से गुणा होता है:

$F = k \cdot \Delta l$

लोचदार बल की खोज के लिए हमारे शास्त्रीय बल सूत्र में, मुख्य स्थान शरीर की कठोरता ($k$) और शरीर विरूपण ($\Delta l$) के मूल्यों द्वारा कब्जा कर लिया गया है। बल का मात्रक न्यूटन (N) है।

एक समान सूत्र विरूपण के सबसे सरल मामले का वर्णन कर सकता है। इसे सामान्यतः हुक का नियम कहा जाता है। इसमें कहा गया है कि जब किसी पिंड को किसी भी उपलब्ध तरीके से विकृत करने का प्रयास किया जाता है, तो लोचदार बल वस्तु के आकार को उसके मूल स्वरूप में लौटा देगा।

किसी भौतिक घटना को समझने और उसका सटीक वर्णन करने के लिए, अतिरिक्त अवधारणाएँ प्रस्तुत की जाती हैं। लोच गुणांक निर्भरता दर्शाता है:

• भौतिक विशेषताएं;
• छड़ का आकार.

विशेष रूप से, रॉड या क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र और लंबाई के आयामों पर निर्भरता को प्रतिष्ठित किया जाता है। फिर शरीर का लोच गुणांक इस प्रकार लिखा जाता है:

$k = \frac(ES)(L)$

इस सूत्र में, मात्रा $E$ पहली तरह का लोचदार मापांक है। इसे यंग मापांक भी कहा जाता है। यह एक निश्चित सामग्री की यांत्रिक विशेषताओं को दर्शाता है।

सीधी छड़ों की गणना करते समय, हुक का नियम सापेक्ष रूप में लिखा जाता है:

$\Delta l = \frac(FL)(ES)$

यह ध्यान देने योग्य है कि हुक के नियम का अनुप्रयोग केवल अपेक्षाकृत छोटी विकृतियों के लिए ही प्रभावी होगा। यदि आनुपातिकता सीमा का स्तर पार हो जाता है, तो तनाव और तनाव के बीच संबंध अरेखीय हो जाता है। कुछ मीडिया के लिए, हुक का नियम छोटी विकृतियों के लिए भी लागू नहीं किया जा सकता है।