गुरुत्वाकर्षण त्वरण उदाहरण: विस्तृत अंतर्दृष्टि

गुरुत्वाकर्षण त्वरण उदाहरण पृथ्वी की ओर किसी वस्तु के मुक्त-पतन त्वरण की व्याख्या करता है। लेख ऐसे गुरुत्वाकर्षण त्वरण उदाहरण पर विस्तृत अंतर्दृष्टि के बारे में चर्चा करता है जो नीचे सूचीबद्ध है:

गिरती वस्तुएं

आइए गुरुत्वाकर्षण त्वरण उदाहरण का पता लगाएं जो गिरती वस्तुओं पर गुरुत्वाकर्षण त्वरण को दर्शाता है।

जब हम गेंद को एक विशिष्ट ऊंचाई से जमीन पर छोड़ते हैं, तो यह गुरुत्वाकर्षण बल के कारण नीचे की ओर गति करती है। मान लीजिए कि कोई अन्य नहीं हैं बलों के प्रकार गुरुत्वाकर्षण के अलावा गिरती गेंद पर अभिनय करना। उस स्थिति में, यह 9.8 m/s2 के निरंतर गुरुत्वीय त्वरण मान के साथ गिरता है, जो द्वारा निर्धारित किया जाता है न्यूटन के नियम.  

प्रकरण 1: जब हम गेंद को क्षैतिज रूप से जमीन पर फेंकते हैं, तो इसका वेग लगातार बढ़ता है, सिवाय इसके कि यह अन्य वस्तुओं को परेशान करता है। यदि हम फेंकने से पहले एक गेंद रखते हैं, तो उसका वेग शून्य है. जमीन की ओर छोड़े जाने के बाद यह बढ़ना शुरू हो जाता है। बॉल रिलीज से जितनी अधिक ऊंचाई होगी, वह उतनी ही तेजी से यात्रा करेगी।

चूंकि कोई संपर्क या गैर-संपर्क बल नहीं है हवा प्रतिरोध or विद्युत चुम्बकीय बल चलती गेंद पर कार्य करते हुए, गुरुत्वाकर्षण बल जमीन के साथ-साथ चलते हुए निरंतर गुरुत्वाकर्षण त्वरण पैदा करता है.

प्रकरण 2: मान लीजिए कि हम उसी गेंद को हवा में लंबवत फेंकते हैं। इसका वेग पहले बढ़ता है लेकिन फिर शून्य हो जाता है क्योंकि गेंद एक निश्चित ऊंचाई पर रुकती है। जब कोई वस्तु जमीन से दूर जाती है, तो हवा के खींच या हवा के प्रतिरोध के कारण उसका वेग कम हो जाता है।

लेकिन एक बार जब गेंद का वजन या गुरुत्वाकर्षण बल हवा के प्रतिरोध पर काबू पा लेता है, तो एक गेंद दिशा को उलट देती है और निरंतर गुरुत्वाकर्षण त्वरण के साथ जमीन की ओर गिरती है।

गुरुत्वाकर्षण त्वरण निरंतर मुक्त-पतन त्वरण है जो एक वस्तु का अनुभव तब होता है जब केवल गुरुत्वाकर्षण बल उसके वजन mg के कारण कार्य करता है।

गुरुत्वाकर्षण त्वरण के बारे में और पढ़ें।

वजन

आइए वजन के कारण गुरुत्वाकर्षण त्वरण को दर्शाने वाले कई गुरुत्वाकर्षण त्वरण उदाहरण देखें।

मान लीजिए कि हम पंख का एक टुकड़ा और एक गेंद एक साथ गिराते हैं। बेशक गेंद अपने भारी वजन के कारण तेजी से रफ्तार पकड़ती है। पंख का एक छोटा वजन होता है जो वायु प्रतिरोध को दूर नहीं कर सकता है, जो निरंतर गुरुत्वाकर्षण त्वरण से इसके त्वरण को कम करता है। 

द्रव्यमान एक भौतिक मात्रा है जो मापता है एक वस्तु की बात, जबकि वजन मापता है जब कोई अन्य बल उस पर कार्य नहीं करता है तो द्रव्यमान वाली वस्तु कितनी तेजी से बढ़ सकती है. इसलिए गुरुत्वाकर्षण बल को भार बल भी कहा जाता है.

जब फल पेड़ों पर उगते हैं, तो यह बहुत लंबे समय तक शाखाओं से लटके रहते हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि इसका वजन आसपास के वातावरण के वायु प्रतिरोध को सफल नहीं कर पाता है। लेकिन एक बार जब फल अधिक विकसित हो जाता है, तो उसका द्रव्यमान भी बढ़ जाता है, इसलिए उसका वजन भी बढ़ जाता है जो वायु प्रतिरोध पर काबू पा लेता है; फल अंत में जमीन की ओर गिर जाता है।

रॉक बोल्डर में संगमरमर की तुलना में बड़ा द्रव्यमान होता है और अधिक महत्वपूर्ण गुरुत्वाकर्षण बल प्रदर्शित करता है। लेकिन यह अधिक घर्षण भी प्रदर्शित करता है जब यह रोल or स्लाइड्स जमीन की सतह पर, जो इसकी गति का विरोध करता है। यही कारण है कि बोल्डर हल्के संगमरमर के समान गति से गति करता है।

मान लीजिए कि हम पंख और बोतल को एक साथ एक निर्वात में गिराते हैं जहाँ नहीं वायु प्रतिरोध या घर्षण मौजूद; दोनों निरंतर गुरुत्वीय त्वरण पर गिरेंगे क्योंकि दोनों पर एक बल कार्य कर रहा है। यानी, गुरुत्वाकर्षण बल।

द्रव्यमान के बिना गुरुत्वाकर्षण त्वरण के बारे में और पढ़ें.

भारहीनता

आइए अंतरिक्ष में भारहीनता की स्थिति को दर्शाने वाले गुरुत्वाकर्षण त्वरण उदाहरण का पता लगाएं।

अंतरिक्ष यात्री पृथ्वी के चारों ओर अंतरिक्ष यान के अंदर परिक्रमा करते हुए "भारहीनता" महसूस करते हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि गुरुत्वाकर्षण त्वरण केवल पृथ्वी के बड़े द्रव्यमान पर निर्भर करता है और अंतरिक्ष यात्रियों के छोटे द्रव्यमान पर निर्भर नहीं करता है; इसलिए उनके छोटे द्रव्यमान g मान का निर्धारण करते समय रद्द हो जाते हैं।  

क्या आपने अंतरिक्ष यान के अंदर तैरती कोई मुक्त वस्तु देखी है? स्थिति को 'कहा जाता है'भारहीनता'। यदि एक अंतरिक्ष यात्री एक छोटे उपकरण को शटल के अंदर गिराता है, तो यह पृथ्वी की ओर गति करता है। लेकिन अंतरिक्ष यात्री समान दर से गति करता है; ताकि गिरने वाला उपकरण अंतरिक्ष यात्री के सापेक्ष उसी स्थिति में रहे।

बड़े द्रव्यमान वाली पृथ्वी शटल पर गुरुत्वाकर्षण बल लगाती है। शटल के बाद से, इसके अंदर के सभी सामान और अंतरिक्ष यात्रियों में पृथ्वी की तुलना में छोटे द्रव्यमान होते हैं; इसलिए इसकी अनदेखी की जाती है। यही कारण है कि अंतरिक्ष यात्री और गिरने वाले उपकरण भारहीनता का सामना करते हैं, और दोनों शटल के अंदर तैरते हैं।

पिछले लेखों में, हम पहले ही खोज चुके हैं गुरुत्वीय त्वरण का सूत्र जी का उपयोग करके न्यूटन के नियम जैसा,

जी = जीएम / आर²

पृथ्वी ग्रह, द्रव्यमान M के लिए सभी मानों को 6 x 10 . के रूप में प्रतिस्थापित करना²⁴ किलो पृथ्वी और वस्तु के बीच की दूरी 6.38 x 10 . के रूप में⁶ मी और गुरुत्वीय स्थिरांक जी 6.67 x 10 . के रूप में^-11 Nm²/किलोग्राम², पृथ्वी के लिए गुरुत्वीय त्वरण g 9.8 m/s . है².

इसलिए, पृथ्वी के निरंतर द्रव्यमान और शटल और पृथ्वी के बीच की दूरी के आधार पर, संपूर्ण शटल पृथ्वी के संबंध में निरंतर गुरुत्वाकर्षण त्वरण में है।

गुरुत्वाकर्षण बल से द्रव्यमान की गणना कैसे करें के बारे में और पढ़ें।

विभिन्न ग्रह

आइए गुरुत्वाकर्षण का पता लगाएं त्वरण उदाहरण विभिन्न ग्रहों पर गुरुत्वाकर्षण त्वरण को दर्शाता है।

मान लीजिए एक आदमी का वजन धरती पर 60 किलो है। उस स्थिति में, चंद्रमा पर उसका वजन 6 किलो है क्योंकि चंद्रमा पर गुरुत्वाकर्षण त्वरण g मान पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण त्वरण g मान का लगभग 1/6 है। इसका मतलब है कि गुरुत्वाकर्षण ग्रहों के द्रव्यमान के अनुसार जी मान बदलता है।  

चंद्रमा के छोटे g मान के कारण, अंतरिक्ष यात्री भारी स्पेससूट के बावजूद इसकी सतह के चारों ओर घूम सकता है। जबकि, बृहस्पति ग्रह में, जहां g मान पृथ्वी में g मान से तीन गुना बड़ा है, अंतरिक्ष यात्री अंतरिक्ष यान के अंदर भी खड़े होने के लिए संघर्ष करता है।

बल और दूरी से द्रव्यमान की गणना कैसे करें के बारे में और पढ़ें.

उपग्रह

आइए गुरुत्वाकर्षण का पता लगाएं त्वरण उदाहरण उपग्रह पर गुरुत्वाकर्षण त्वरण को दर्शाता है जो पृथ्वी से दूर जा रहा है।

जब उपग्रह पृथ्वी से h ऊँचाई पर जाता है, तो उनके बीच की त्रिज्या r (r+h) हो जाती है। हवा प्रतिरोध बल उपग्रह पर गुरुत्वाकर्षण बल पर काबू पाता है। इसलिए, पृथ्वी की सतह से दूर जाने पर किसी वस्तु पर गुरुत्वाकर्षण त्वरण g मान भिन्न होता है।

गुरुत्वाकर्षण बल के कारण, स्काईडाइवर विमान से कूदने पर निरंतर गुरुत्वाकर्षण त्वरण के साथ गिरता है। लेकिन जब स्काईडाइवर पैराशूट खोलता है तो वह धरती से दूर उड़ने लगता है। पैराशूट गुरुत्वाकर्षण बल का विरोध करता है, जो स्काईडाइवर के तेजी से गिरने वाले वेग को कम करता है और स्काईडाइवर को सुरक्षित रूप से उतरने में मदद करता है।  

ऊंचाई और देशांतर

आइए गुरुत्वाकर्षण त्वरण उदाहरण का अन्वेषण करें जो ऊंचाई और देशांतर पर गुरुत्वाकर्षण त्वरण के विभिन्न मूल्यों को दर्शाता है।

भले ही गुरुत्वाकर्षण त्वरण g परिमाण पृथ्वी की सतह पर तुल्य है, इसका मान ऊंचाई और देशांतर के आधार पर 9.764 m/s2 से 9.834 m/s2 तक होता है। यह भूमध्य रेखा की तुलना में पृथ्वी के ध्रुवों पर भी अधिक महत्वपूर्ण है। 

चूँकि त्वरण एक सदिश राशि है, इसकी दिशा वस्तु की स्थिति के अनुसार बदलती रहती है। गुरुत्वाकर्षण त्वरण हमेशा के लिए पृथ्वी के केंद्र की ओर कार्य करता है; इसलिए, यह उत्तरी ध्रुव पर विपरीत दिशा में है। लेकिन चूंकि पृथ्वी की परिधि बहुत बड़ी है, भले ही हम एक शहर में एक स्थान से दूसरे स्थान पर चले जाएं, जी की दिशा बहुत कम बदलती है।

भूविज्ञान के आधार पर जी मान थोड़ा बदल जाता है। जी मान 9.8 मीटर/सेक² पृथ्वी की सतह के पास की सभी वस्तुओं के लिए समान है और +10 किमी तक की ऊंचाई और -20 किमी तक की गहराई तक धारण करता है।

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मनीष नायको

नमस्ते, मैं मनीष नाइक ने विशेषज्ञता के रूप में सॉलिड-स्टेट इलेक्ट्रॉनिक्स के साथ एमएससी भौतिकी पूरा किया है। मेरे पास भौतिकी विषय पर आलेख लेखन का तीन वर्ष का अनुभव है। लेखन, जिसका उद्देश्य शुरुआती और विशेषज्ञों से लेकर सभी पाठकों को सटीक जानकारी प्रदान करना था।
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