भौतिकी एक विज्ञान के रूप में जो हमारे ब्रह्मांड के नियमों का अध्ययन करता है, एक मानक अनुसंधान पद्धति और माप की इकाइयों की एक निश्चित प्रणाली का उपयोग करता है। बल की इकाई को सामान्यतः N (न्यूटन) कहा जाता है। ताकत क्या है, इसे कैसे खोजें और मापें? आइए इस मुद्दे को और अधिक विस्तार से देखें।
इतिहास से दिलचस्प
आइज़ैक न्यूटन 17वीं शताब्दी के एक उत्कृष्ट अंग्रेजी वैज्ञानिक हैं जिन्होंने सटीक गणितीय विज्ञान के विकास में अमूल्य योगदान दिया। यह वह है जो शास्त्रीय भौतिकी का पूर्वज है। वह उन कानूनों का वर्णन करने में कामयाब रहे जो हवा द्वारा उठाए गए विशाल आकाशीय पिंडों और रेत के छोटे कणों दोनों को नियंत्रित करते हैं। उनकी मुख्य खोजों में से एक सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण का नियम और यांत्रिकी के तीन बुनियादी नियम हैं जो प्रकृति में निकायों की बातचीत का वर्णन करते हैं। बाद में, अन्य वैज्ञानिक आइजैक न्यूटन की वैज्ञानिक खोजों के कारण ही घर्षण, आराम और फिसलने के नियमों को प्राप्त करने में सक्षम थे।
थोड़ा सा सिद्धांत
एक भौतिक राशि का नाम एक वैज्ञानिक के नाम पर रखा गया था। न्यूटन बल की एक इकाई है। बल की परिभाषा को इस प्रकार वर्णित किया जा सकता है: "बल निकायों, या मात्रा के बीच बातचीत का एक मात्रात्मक माप है,जो शरीर की तीव्रता या तनाव की डिग्री को दर्शाता है।"
बल को न्यूटन में एक कारण से मापा जाता है। यह वह वैज्ञानिक था जिसने तीन अडिग "शक्ति" कानून बनाए जो आज तक प्रासंगिक हैं। आइए उदाहरणों के साथ उनका अध्ययन करें।
पहला कानून
प्रश्नों की पूरी समझ के लिए: "न्यूटन क्या है?", "क्या की माप की इकाई?" और "इसका भौतिक अर्थ क्या है?", यह यांत्रिकी के तीन बुनियादी नियमों का ध्यानपूर्वक अध्ययन करने योग्य है।
पहला वाला कहता है कि यदि शरीर पर अन्य शरीरों का प्रभाव नहीं पड़ता है, तो वह विश्राम की अवस्था में होगा। और यदि शरीर गति में था, तो उस पर कोई क्रिया न होने पर वह एक सीधी रेखा में अपनी एकसमान गति करता रहेगा।
कल्पना कीजिए कि एक निश्चित द्रव्यमान वाली एक निश्चित पुस्तक एक सपाट मेज की सतह पर स्थित है। उस पर कार्य करने वाले सभी बलों को निरूपित करते हुए, हम पाते हैं कि यह गुरुत्वाकर्षण बल है, जो लंबवत नीचे की ओर निर्देशित है, और समर्थन की प्रतिक्रिया बल (इस मामले में, तालिका), लंबवत ऊपर की ओर निर्देशित है। चूँकि दोनों बल एक दूसरे की क्रियाओं को संतुलित करते हैं, परिणामी बल का परिमाण शून्य होता है। न्यूटन के प्रथम नियम के अनुसार, यही कारण है कि पुस्तक विरामावस्था में है।
दूसरा कानून
यह किसी पिंड पर लगने वाले बल और उसके द्वारा लगाए गए बल के कारण प्राप्त त्वरण के बीच संबंध का वर्णन करता है। आइजैक न्यूटन, इस कानून को तैयार करते समय, शरीर की जड़ता और जड़ता की अभिव्यक्ति के माप के रूप में द्रव्यमान के निरंतर मूल्य का उपयोग करने वाले पहले व्यक्ति थे। वे जड़ता कहते हैंबाहरी प्रभावों का विरोध करने के लिए, अपनी मूल स्थिति को बनाए रखने के लिए निकायों की क्षमता या संपत्ति।
दूसरा नियम अक्सर निम्नलिखित सूत्र द्वारा वर्णित किया जाता है: F=am; जहां एफ शरीर पर लागू सभी बलों का परिणाम है, ए शरीर द्वारा प्राप्त त्वरण है, और एम शरीर का द्रव्यमान है। बल को अंततः kgm/s2 में व्यक्त किया जाता है। यह व्यंजक आमतौर पर न्यूटन में निरूपित किया जाता है।
भौतिकी में न्यूटन क्या है, त्वरण की परिभाषा क्या है और यह बल से कैसे संबंधित है? इन प्रश्नों का उत्तर यांत्रिकी के द्वितीय नियम के सूत्र द्वारा दिया जाता है। यह समझा जाना चाहिए कि यह नियम केवल उन पिंडों के लिए काम करता है जो प्रकाश की गति से काफी कम गति से चलते हैं। प्रकाश की गति के करीब गति पर, सापेक्षता के सिद्धांत के बारे में भौतिकी के एक विशेष खंड द्वारा अनुकूलित, थोड़े अलग कानून काम करते हैं।
न्यूटन का तीसरा नियम
यह शायद सबसे अधिक समझने योग्य और सरल नियम है जो दो निकायों के परस्पर क्रिया का वर्णन करता है। उनका कहना है कि सभी बल जोड़े में उत्पन्न होते हैं, अर्थात यदि एक शरीर दूसरे पर एक निश्चित बल के साथ कार्य करता है, तो दूसरा शरीर भी पहले पर समान बल के साथ कार्य करता है।
वैज्ञानिकों द्वारा कानून का मूल शब्द इस प्रकार है: "… दो निकायों की परस्पर क्रिया एक दूसरे के बराबर होती है, लेकिन विपरीत दिशाओं में निर्देशित होती है।"
आइए जानते हैं न्यूटन क्या है। भौतिकी में, विशिष्ट घटनाओं पर हर चीज पर विचार करने की प्रथा है, इसलिएयहाँ यांत्रिकी के नियमों का वर्णन करने वाले कुछ उदाहरण दिए गए हैं।
- बत्तख, मछली या मेंढक जैसे जलपक्षी इसके साथ बातचीत करके पानी में या उसके माध्यम से ठीक से चलते हैं। न्यूटन का तीसरा नियम कहता है कि जब एक शरीर दूसरे पर कार्य करता है, तो हमेशा एक प्रतिकार उत्पन्न होता है, जो पहले के बल के बराबर होता है, लेकिन विपरीत दिशा में निर्देशित होता है। इसके आधार पर, हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि बत्तखों की गति इस तथ्य के कारण होती है कि वे अपने पंजे से पानी को पीछे धकेलते हैं, और वे खुद पानी की प्रतिक्रिया के कारण आगे तैरते हैं।
- गिलहरी का पहिया न्यूटन के तीसरे नियम को सिद्ध करने का एक प्रमुख उदाहरण है। हर कोई शायद जानता है कि गिलहरी का पहिया क्या है। यह एक काफी सरल डिजाइन है, जो एक पहिया और ड्रम दोनों की याद दिलाता है। इसे पिंजरों में स्थापित किया जाता है ताकि गिलहरी या सजावटी चूहे जैसे पालतू जानवर इधर-उधर भाग सकें। दो शरीरों, पहिया और पशु की परस्पर क्रिया, इन दोनों निकायों को गतिमान करती है। इसके अलावा, जब गिलहरी तेज दौड़ती है, तो पहिया तेज गति से घूमता है, और जब यह धीमा हो जाता है, तो पहिया अधिक धीरे-धीरे घूमने लगता है। यह एक बार फिर साबित करता है कि क्रिया और प्रतिकार हमेशा एक दूसरे के बराबर होते हैं, हालांकि वे विपरीत दिशाओं में निर्देशित होते हैं।
- हमारे ग्रह पर जो कुछ भी चलता है वह पृथ्वी की "प्रतिक्रिया क्रिया" के कारण ही चलता है। यह अजीब लग सकता है, लेकिन वास्तव में, चलते समय, हम केवल जमीन या किसी अन्य सतह को धक्का देने का प्रयास कर रहे हैं। और हम आगे बढ़ रहे हैं, क्योंकि जवाब में धरती हमें धक्का दे रही है।
न्यूटन क्या है: माप की एक इकाई याभौतिक मात्रा?
"न्यूटन" की परिभाषा को इस प्रकार वर्णित किया जा सकता है: "यह बल की एक इकाई है"। लेकिन इसका भौतिक अर्थ क्या है? तो, न्यूटन के दूसरे नियम के आधार पर, यह एक व्युत्पन्न मात्रा है, जिसे एक ऐसे बल के रूप में परिभाषित किया जाता है, जो 1 किलो के द्रव्यमान वाले पिंड की गति को केवल 1 सेकंड में 1 m / s से बदलने में सक्षम होता है। यह पता चला है कि न्यूटन एक सदिश राशि है, अर्थात इसकी अपनी दिशा है। जब हम किसी वस्तु पर बल लगाते हैं, उदाहरण के लिए, एक दरवाजे को धक्का देकर, हम एक साथ गति की दिशा निर्धारित करते हैं, जो दूसरे नियम के अनुसार बल की दिशा के समान होगी।
यदि आप सूत्र का पालन करते हैं, तो पता चलता है कि 1 न्यूटन=1 किग्रामी/सेकेंड 2 । यांत्रिकी में विभिन्न समस्याओं को हल करते समय, न्यूटन को अन्य मात्राओं में परिवर्तित करना अक्सर आवश्यक होता है। सुविधा के लिए, कुछ मान ज्ञात करते समय, न्यूटन को अन्य इकाइयों से जोड़ने वाली मूल पहचानों को याद रखने की अनुशंसा की जाती है:
- 1 एच=105 डायने (डायना सीजीएस सिस्टम में माप की एक इकाई है);
- 1 N=0.1 kgf (किलोग्राम बल ICSS प्रणाली में बल की एक इकाई है);
- 1 एच=10 -3 स्टेन किसी भी शरीर का वजन 1 टन)।
सार्वभौम गुरुत्वाकर्षण का नियम
हमारे ग्रह के विचार को मोड़ने वाले वैज्ञानिक की सबसे महत्वपूर्ण खोजों में से एक है न्यूटन का गुरुत्वाकर्षण का नियम (गुरुत्वाकर्षण क्या है, नीचे पढ़ें)। बेशक, उनसे पहले आकर्षण के रहस्य को जानने की कोशिश की गई थीधरती। उदाहरण के लिए, जोहान्स केप्लर ने सबसे पहले यह सुझाव दिया था कि न केवल पृथ्वी में एक आकर्षक बल है, बल्कि पिंड भी स्वयं पृथ्वी को आकर्षित करने में सक्षम हैं।
हालांकि, केवल न्यूटन गुरुत्वाकर्षण और ग्रहों की गति के नियम के बीच संबंध को गणितीय रूप से साबित करने में कामयाब रहे। कई प्रयोगों के बाद, वैज्ञानिक ने महसूस किया कि वास्तव में, पृथ्वी न केवल वस्तुओं को अपनी ओर आकर्षित करती है, बल्कि सभी शरीर एक दूसरे के प्रति आकर्षित होते हैं। उन्होंने गुरुत्वाकर्षण के नियम की व्युत्पत्ति की, जिसमें कहा गया है कि आकाशीय पिंडों सहित कोई भी पिंड, G (गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक) के गुणनफल और दोनों पिंडों के द्रव्यमान m1 के बराबर बल से आकर्षित होता है। m 2 से विभाजित R2 (पिंडों के बीच की दूरी का वर्ग)।
न्यूटन द्वारा व्युत्पन्न सभी नियमों और सूत्रों ने एक अभिन्न गणितीय मॉडल बनाना संभव बना दिया, जिसका उपयोग अभी भी न केवल पृथ्वी की सतह पर, बल्कि हमारे ग्रह से भी परे अनुसंधान में किया जाता है।
इकाई रूपांतरण
समस्याओं को हल करते समय, आपको मानक एसआई उपसर्गों के बारे में याद रखना चाहिए, जिनका उपयोग माप की "न्यूटोनियन" इकाइयों के लिए भी किया जाता है। उदाहरण के लिए, अंतरिक्ष वस्तुओं के बारे में समस्याओं में, जहां पिंडों का द्रव्यमान बड़ा होता है, बड़े मूल्यों को छोटे लोगों के लिए सरल बनाना अक्सर आवश्यक होता है। यदि विलयन 5000 N हो, तो उत्तर को 5 kN (किलो न्यूटन) के रूप में लिखना अधिक सुविधाजनक होगा। ऐसी इकाइयाँ दो प्रकार की होती हैं: गुणज और उपगुणक। यहां सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले हैं: 102 N=1 हेक्टोन्यूटन (hN); 103 एच=1किलो न्यूटन (केएन); 106 एन=1 मेगा न्यूटन (एमएन) और 10-2 एन=1 सेंटीन्यूटन (सीएन); 10-3 एन=1 मिली न्यूटन (एमएन); 10-9 एन=1 नैनो न्यूटन (एनएन)।
