टॉपर्स के विस्तृत नोट - “शरीरों पर बल - समस्याओं को हल करने की प्रक्रिया”

संदर्भ: Physics NCERT - कक्षा 11वीं, [कक्षा 12वीं][2], [Physics के लिए HCV][3]

बल के प्रकार:

• गुरुत्वाकर्षण बल: किसी भी दो वस्तुओं के बीच कार्य करता है. सूत्र: (F = \frac{Gm_1m_2}{r^2}), यहां G गुरुत्वाकर्षण स्थायित्व है, (m_1) और (m_2) दो वस्तुओं के मास हैं, और (r) उनके बीच की दूरी है.
• वैद्युतिक बल: चार्जीत कणों के बीच कार्य करता है. सूत्र: (F = k\frac{q_1q_2}{r^2}), यहां (k) कूलंब की स्थायी है, (q_1) और (q_2) दो कणों के चार्ज है, और (r) उनके बीच की दूरी है.
• न्यूक्लियर बल: किसी परमाणु के न्यूक्लियस में न्यूक्लियान्स (प्रोटॉन और न्यूट्रॉन) के बीच कार्य करता है. यह प्रकृति में सबसे ताकतवर बल है लेकिन केवल बहुत कम दूरियों पर कार्य करता है.
• घर्षणशील बल: संपर्क में होने वाली दो सतहों के साथ रिश्ता बनाता है. सूत्र: (F = \mu N), यहां (\mu) घर्षण का संकेतांक है और (N) अपरिमित बल है.
• वायु प्रतिरोध: तरल (द्रव) में गतिमान वस्तुओं पर कार्य करता है. सूत्र: (F = \frac{1}{2}\rho v^2 A), यहां (\rho) तरल का घनत्व है, (v) वस्तु का वेग है, और (A) वस्तु का प्रायिक क्षेत्रफल है.
• स्प्रिंग बल: जब एक स्प्रिंग खींचा जाता है या संपीड़ित किया जाता है. सूत्र: (F = -kx), यहां (k) स्प्रिंग स्थैतिक है और (x) स्प्रिंग की मूल लंबाई से टाढ़ी हुई है.

न्यूटन के गतियों के नियम:

• न्यूटन का पहला गति का नियम (अभिमान का नियम): एक शांत वस्तु शांत बनी रहती है, और एक गतिमान वस्तु स्थिरता में गतिमान बनी रहती है, जब तक उस पर बाह्य बल प्रभावित नहीं होता है.

• न्यूटन का द्वितीय गतिनियम (त्वरण का नियम): एक वस्तु के अभिमान के परिवर्तन दर को वस्तु पर लगाए गए वातावरण बल के बराबरांकन और माप के परिवर्तन से संवर्धित मापांक होता है. सूत्ररूप में, इसे (\sum F = ma) के रूप में व्यक्त किया जाता है, यहां (F) एकीकृत बल, (m) वस्तु का भार, और (a) वस्तु में उत्पन्न त्वरण है.

• न्यूटन का तृतीय गतिनियम (प्रतिक्रिया का नियम): प्रत्येक क्रिया के लिए, एक समान और उलट दिशा में एक समान बर्बल होता है. अन्य शब्दों में, जब एक वस्तु एक दूसरे वस्तु पर बल लगाती है, तो दूसरी वस्तु पहली वस्तु पर एक ही मात्रा के बल का प्रभाव बराबर और उलट दिशा में प्रभावित करती है.

बलों का संतुलन:

• संतुलन के लिए शर्तें: संतुलन के लिए तीन शर्तें होती हैं कि एकीकृत बल शून्य हो, एकीकृत परिभ्रामण शून्य हो, और प्रणाली का केंद्र संरचना के नीचे सीधे हो.

• संतुलन के प्रकार: स्थिर संतुलन: एक शरीर जो स्थिर संतुलन में होता है, वह एक छोटी एकांतरण के बाद अपनी मूल स्थिति में वापस आएगा। अस्थिर संतुलन: एक शरीर जो अस्थिर संतुलन में होता है, वह एक छोटी एकांतरण के बाद अपनी मूल स्थिति में वापस नहीं आएगा। तटस्थ संतुलन: एक शरीर जो तटस्थ संतुलन में होता है, वह एक छोटी एकांतरण के बाद अपनी मूल स्थिति में बने रहेगा।

समस्या के हल करने की तकनीकें:

• मुक्त शरीर आरेख: एक मुक्त शरीर आरेख एक वस्तु पर कार्रवाई करने वाली सभी बलों को दिखाता है। इसे ऐसे विचार करके आरेखित किया जाता है कि वस्तु इसके आस-पास के संरचनाओं से अलग की गई हो और उस पर कार्रवाई करने वाले सभी बल वस्तु पर कार्रवाई करते हुए दिखाए जाते हैं।
• गति के समीकरण: गति के समीकरण वह तीन समीकरण हैं जो एक वस्तु की गति का वर्णन करते हैं। इन्हें न्यूटन के द्वितीय गति के नियम से निकाला जाता है।
• कार्य-ऊर्जा प्रमाण: कार्य-ऊर्जा प्रमाण यह कहता है कि किसी वस्तु पर की गई शुद्ध कार्य की राशि उसकी किनेटिक ऊर्जा में परिवर्तित होती है।
• प्रभाव-प्रबलता प्रमाण: प्रभाव-प्रबलता प्रमाण यह कहता है कि किसी वस्तु पर का कुल प्रभाव उसकी गति में हुए परिवर्तन के बराबर होता है।
• ऊर्जा संरक्षण: ऊर्जा संरक्षण यह कहता है कि एक बंद सिस्टम की कुल ऊर्जा स्थिर रहती है।

बलों के अनुप्रयोग:

• गुरुत्वाकर्षण के तहत वस्तुओं की गति: निःशुल्क गिरी में वस्तुओं की गति स्थिर दर 9.8 एम/सेक में तेज होती है। क्रीड़ा गति ऐसी वस्तु की गति होती है जो हवा में उड़ान में है।
• समांतर परिक्रमा गति: समांतर परिक्रमा गति ऐसी वस्तु की गति होती है जो एक स्थिर गति के साथ एक वृत्तीय मार्ग पर चलती है।
• सरल सामान्य गति: सरल सामान्य गति ऐसी वस्तु की गति होती है जो दो स्थायी बिंदुओं के बीच सीधी रेखा पर से आगे-पिछे मुड़ती है।
• हुक का नियम: हुक का नियम यह कहता है कि एक स्प्रिंग को तानने या संपीड़न करने के लिए आवश्यक बल उसकी मूल लंबाई से यथार्थ अनुपात में होता है।
• द्रव्यमानिकी: द्रव्यमानिकी तत्वों के व्यवहार का अध्ययन है। इसमें जल की लहरें, समुद्री धाराएं और मौसम का अध्ययन शामिल होता है।
• तापीयमिति: ताप और इसके अन्य रूपों के साथ इसके संबंध का अध्ययन है।

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