भौतिक शब्दों को समझना और मात्राओं की परिभाषाओं को जानना विभिन्न नियमों के अध्ययन और भौतिकी में समस्याओं को हल करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। मूलभूत अवधारणाओं में से एक शरीर द्रव्यमान की अवधारणा है। आइए इस प्रश्न पर करीब से नज़र डालें: शरीर का वजन क्या है?
इतिहास
भौतिकी के आधुनिक दृष्टिकोण को ध्यान में रखते हुए, यह कहना सुरक्षित है कि किसी पिंड का द्रव्यमान एक विशेषता है जो गति के दौरान, वास्तविक वस्तुओं के बीच बातचीत के दौरान, साथ ही परमाणु और परमाणु परिवर्तनों के दौरान प्रकट होता है। हालांकि, द्रव्यमान की इस समझ ने हाल ही में आकार लिया, शाब्दिक रूप से 20 वीं शताब्दी के पहले दशकों में, आइंस्टीन द्वारा बनाए गए सापेक्षता के सिद्धांत के लिए धन्यवाद।
इतिहास में आगे लौटते हुए, हमें याद आता है कि प्राचीन ग्रीस के कुछ दार्शनिकों का मानना था कि आंदोलन मौजूद नहीं है, इसलिए शरीर द्रव्यमान की कोई अवधारणा नहीं थी। फिर भी, शरीर के वजन की एक अवधारणा थी। ऐसा करने के लिए, आर्किमिडीज के कानून को याद करना पर्याप्त है। वजन का संबंध शरीर के वजन से होता है। हालांकि, वे समान मूल्य नहीं हैं।
बीआधुनिक युग में, डेसकार्टेस, गैलीलियो और विशेष रूप से न्यूटन के कार्यों के लिए धन्यवाद, दो अलग-अलग द्रव्यमान की अवधारणाएं बनाई गईं:
- जड़त्व;
- गुरुत्वाकर्षण।
जैसा कि बाद में पता चला, दोनों प्रकार के शरीर द्रव्यमान समान मूल्य हैं, जो अपने स्वभाव से हमारे आस-पास की सभी वस्तुओं की विशेषता है।
जड़त्व
जड़त्वीय द्रव्यमान की बात करें तो, कई भौतिक विज्ञानी न्यूटन के दूसरे नियम के लिए एक सूत्र देने लगे हैं, जिसमें बल, शरीर द्रव्यमान और त्वरण एक समानता में जुड़े हुए हैं। हालाँकि, एक अधिक मौलिक अभिव्यक्ति है जिससे न्यूटन ने स्वयं अपना कानून तैयार किया। यह आंदोलन की मात्रा के बारे में है।
भौतिकी में, संवेग को शरीर द्रव्यमान m के गुणनफल के बराबर मान और अंतरिक्ष v में इसकी गति की गति के रूप में समझा जाता है, अर्थात:
पी=एमवी
किसी भी निकाय के लिए, मान p और v विशेषता के सदिश चर हैं। मान m माना निकाय के लिए कुछ गुणांक स्थिरांक है, जो p और v को जोड़ता है। यह गुणांक जितना अधिक होगा, स्थिर गति से p का मान उतना ही अधिक होगा और गति को रोकना उतना ही कठिन होगा। अर्थात्, किसी पिंड का द्रव्यमान उसके जड़त्वीय गुणों की विशेषता है।
पी के लिए लिखित अभिव्यक्ति का उपयोग करते हुए, न्यूटन ने अपना प्रसिद्ध कानून प्राप्त किया, जो गणितीय रूप से संवेग में परिवर्तन का वर्णन करता है। इसे आमतौर पर निम्नलिखित रूप में व्यक्त किया जाता है:
एफ=एमए
यहाँ F वह बल है जो m द्रव्यमान वाले किसी पिंड पर कार्य करता है और इसे त्वरण a देता है। के रूप मेंपिछली अभिव्यक्ति में, द्रव्यमान m दो वेक्टर विशेषताओं के बीच आनुपातिकता कारक है। पिंड का द्रव्यमान जितना अधिक होगा, उसकी गति (ए से कम) को एक निरंतर अभिनय बल एफ की मदद से बदलना उतना ही कठिन होगा।
गुरुत्वाकर्षण
पूरे इतिहास में, मानव जाति ने आकाश, सितारों और ग्रहों का अनुसरण किया है। 17वीं शताब्दी में कई टिप्पणियों के परिणामस्वरूप, आइजैक न्यूटन ने सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण का अपना नियम तैयार किया। इस नियम के अनुसार, दो बड़े पिंड दो स्थिरांक M1 और M2 के अनुपात में एक दूसरे की ओर आकर्षित होते हैं और इसके वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होते हैं उनके बीच की दूरी R, जो है:
एफ=जीएम1 एम2 / आर2
यहाँ G गुरुत्वाकर्षण नियतांक है। स्थिरांक M1 और M2 परस्पर क्रिया करने वाली वस्तुओं का गुरुत्वीय द्रव्यमान कहलाते हैं।
इस प्रकार, किसी पिंड का गुरुत्वाकर्षण द्रव्यमान वास्तविक वस्तुओं के बीच आकर्षण बल का एक माप है, जिसका जड़त्वीय द्रव्यमान से कोई लेना-देना नहीं है।
शरीर का वजन और द्रव्यमान
यदि ऊपर दिए गए व्यंजक को हमारे ग्रह पर गुरुत्वाकर्षण बल पर लागू किया जाए, तो निम्न सूत्र लिखा जा सकता है:
एफ=एमजी, जहां जी=जीएम / आर2
यहाँ M और R क्रमशः हमारे ग्रह का द्रव्यमान और उसकी त्रिज्या हैं। g का मान प्रत्येक स्कूली बच्चे से परिचित मुक्त पतन का त्वरण है। अक्षर m शरीर के गुरुत्वाकर्षण द्रव्यमान को दर्शाता है। यह सूत्र आपको m के द्रव्यमान वाले पिंड के पृथ्वी द्वारा आकर्षण बल की गणना करने की अनुमति देता है।
न्यूटन के तीसरे नियम के अनुसार, बल F होना चाहिएसमर्थन एन की प्रतिक्रिया के बराबर है जिस पर शरीर टिकी हुई है। यह समानता हमें एक नई भौतिक मात्रा - भार को पेश करने की अनुमति देती है। भार वह बल है जिसके साथ शरीर निलंबन को खींचता है या एक निश्चित समर्थन पर दबाता है।
बहुत से लोग जो भौतिकी से परिचित नहीं हैं वे वजन और द्रव्यमान की अवधारणाओं के बीच अंतर नहीं करते हैं। इसी समय, वे पूरी तरह से अलग मूल्य हैं। उन्हें विभिन्न इकाइयों (किलोग्राम में द्रव्यमान, न्यूटन में वजन) में मापा जाता है। इसके अलावा, वजन शरीर की विशेषता नहीं है, लेकिन द्रव्यमान है। फिर भी, आप एक पिंड m के द्रव्यमान की गणना उसके वजन P को जानकर कर सकते हैं। यह निम्न सूत्र का उपयोग करके किया जाता है:
एम=पी / जी
मास एक विशेषता है
यह ऊपर नोट किया गया था कि किसी पिंड का द्रव्यमान गुरुत्वाकर्षण और जड़त्वीय हो सकता है। अपने सापेक्षता के सिद्धांत को विकसित करने में, अल्बर्ट आइंस्टीन इस धारणा से आगे बढ़े कि चिह्नित प्रकार के द्रव्यमान पदार्थ की समान विशेषता का प्रतिनिधित्व करते हैं।
अब तक, विभिन्न स्थितियों में दोनों प्रकार के शरीर द्रव्यमान के कई माप किए गए हैं। इन सभी मापों ने निष्कर्ष निकाला कि गुरुत्वाकर्षण और जड़त्वीय द्रव्यमान एक दूसरे के साथ मेल खाते हैं जो उन्हें निर्धारित करने के लिए उपयोग किए गए उपकरणों की सटीकता के साथ होते हैं।
पिछली शताब्दी के मध्य में परमाणु ऊर्जा के तेजी से विकास ने द्रव्यमान की अवधारणा की समझ को गहरा किया, जो प्रकाश की गति स्थिरांक के माध्यम से ऊर्जा से संबंधित निकला। शरीर की ऊर्जा और द्रव्यमान पदार्थ के किसी एक सार का प्रकटीकरण है।
