बाहरी ताकतें: 5 महत्वपूर्ण तथ्य जो आपको जानना चाहिए

बल को आंतरिक या बाह्य बलों के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है। हम बाद के प्रकारों पर चर्चा करेंगे, जो एक बाहरी शक्ति है।

बाहरी बल शरीर और आसपास के बीच लगाया जाता है। यह तब होता है जब बाहर से किसी वस्तु पर बल लगाया जाता है और वह गैर-रूढ़िवादी होता है। वेग में परिवर्तन बाह्य बलों के कारण होने वाला मूल प्रभाव है। बाह्य बलों के प्रकार हैं:

• घर्षण बल
• सामान्य बल
• वायु प्रतिरोध बल
• प्रयुक्त बल
• तनाव

घर्षण बल

जब कोई वस्तु किसी सतह पर चलती है, तो एक प्रतिबंधक बल उत्पन्न होता है जो शरीर की गति का विरोध करने का प्रयास करता है। इस बल को के रूप में जाना जाता है घर्षण बल or घर्षण बल। गति में बाधा डालने और खो जाने के लिए शरीर की कुछ गतिज ऊर्जा ऊष्मा ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है। इसलिए घर्षण बल गैर-रूढ़िवादी है।

घर्षण का मूल उदाहरण माचिस की तीली की बिजली है। जब हम छड़ी को सतह पर रगड़ते हैं, तो घर्षण काम आता है और गतिज ऊर्जा को परिवर्तित करता है गर्मी में जो माचिस को जलाती है। घर्षण हमें चलने और लिखने में भी मदद करता है।

घर्षण बल कारकों पर निर्भर है; साधारण मजबूर और घर्षण का एक गुणांक μ।

घर्षण का सीधा सूत्र है:

कहा पे,

N सतह पर लंबवत कार्य करने वाला सामान्य बल है

µ घर्षण का गुणांक है, और इसका मान पूरी तरह से सतह पर निर्भर करता है।

घर्षण बल को चार श्रेणियों में वर्गीकृत किया जा सकता है:

• स्थैतिक घर्षण
• सर्पी घर्षण
• रोलिंग घर्षण
• द्रव घर्षण

सामान्य बल

सामान्य बल प्रत्येक वस्तु को गिरने से बचाने और स्थिर स्थिति में रखने के लिए लंबवत रूप से कार्य करता है। यह तभी क्रिया में आता है जब शरीर और सतह एक दूसरे के संपर्क में होते हैं। उदाहरण के लिए, एक मेज पर पड़ी एक पुस्तक नीचे की ओर गुरुत्वाकर्षण बल का अनुभव करती है लेकिन गिरती नहीं है। सामान्य बल इसे गिरने से बचाने के लिए ऊपर की ओर खींचता है। यह वस्तु की सतह से उत्पन्न होता है। प्रत्येक वस्तु, यहाँ तक कि मनुष्य भी, सामान्य बल का अनुभव करते हैं, और यह एक गैर-रूढ़िवादी बल है।

आरेख से हम देख सकते हैं:

कहा पे,

एन सामान्य बल है

मी शरीर का द्रव्यमान है

g गुरुत्वाकर्षण के कारण त्वरण है।

फ्री-बॉडी आरेख से:

W को दो घटकों में विभाजित करने पर, हम प्राप्त करते हैं:

यहाँ,

एन = सामान्य बल

मी = द्रव्यमान

g = गुरुत्वाकर्षण के कारण त्वरण

Θ = झुकी हुई सतह के बीच का कोण

वायु प्रतिरोध बल

शरीर द्वारा हवा में उड़ने या गति करने के कारण होने वाले बाहरी बल को वायु प्रतिरोध बल या वायु ड्रैग के रूप में जाना जाता है। यह वस्तु की गति की विपरीत दिशा में कार्य करता है। प्रतिरोध हवा के अणुओं और वस्तु की सतह के टकराने के कारण भी होता है। इसलिए, यह बल दो कारकों पर निर्भर करता है; गतिमान पिंड का वेग और वस्तु का क्षेत्रफल। यही कारण है कि सभी विमानों और पक्षियों के पास क्षेत्र को कम करने के लिए एक सुव्यवस्थित मोर्चा होता है, जिससे कम वायु प्रतिरोध बल होता है और इसलिए उनकी आसान आवाजाही होती है। 

वायु प्रतिरोध का बल इस प्रकार दिया गया है:

यहाँ,

F_वायु = वायु प्रतिरोध बल

सी = बल स्थिरांक

v = वस्तु का वेग

ऋणात्मक चिन्ह इंगित करता है कि बल वायु प्रतिरोध की दिशा वस्तु की गति के विपरीत है।

प्रयुक्त बल

वस्तु पर लगाया जाने वाला साधारण बाहरी धक्का और खिंचाव बल लागू बल है। यह शरीर को आराम से ले जाता है या गतिमान पिंड के वेग को बदल देता है। लागू बल को संपर्क और गैर-संपर्क बलों में वर्गीकृत किया जा सकता है। संपर्क बल बाहरी बल का प्रकार है। लागू बल के रूप में विभेदित किया जा सकता है:

• खींच: जब वस्तु को अपनी ओर ले जाने के लिए बल लगाया जाता है। उदाहरण: रस्सी खींचना

• धक्का: जब वस्तु को आगे की दिशा में और स्वयं से दूर ले जाने के लिए इस तरह से बल लगाया जाता है। उदाहरण: बॉक्स को धक्का देना।

• टक्कर: जब दो पिंड आपस में टकराते हैं, तो वे दोनों एक दूसरे पर बल लगाते हैं। टक्कर टकराने वाले पिंडों के वेग और दिशा को बदल देती है। टक्कर लोचदार और बेलोचदार हो सकती है।

गति के दूसरे नियम के अनुसार, लागू बल का सूत्र है:

कहा पे,

एफ = लागू बल

एम = शरीर का द्रव्यमान

ए = त्वरण उत्पन्न।

तनाव

जब किसी प्रकार के तार, केबल, रस्सी, या इसी तरह की वस्तु से भार जुड़ा होता है, तो ऊपर की दिशा में वस्तु की लंबाई के साथ एक खींचने वाला बल लगाया जाता है। भौतिकी में, इस बल को तनाव के रूप में जाना जाता है। यह याद रखना महत्वपूर्ण है कि तनाव अपने आप लागू नहीं होता है; इसे सिस्टम को देना होगा। तनाव बल की अवधारणा की व्याख्या करते हुए, हम स्ट्रिंग को द्रव्यमान रहित मानते हैं ताकि लागू तनाव समान रूप से पूरे स्ट्रिंग में प्रसारित हो। तनाव बल के कुछ उदाहरण हैं:

• रस्साकशी
• गाड़ी की रस्सा
• रस्सी की मदद से एक बॉक्स खींचना।

मुक्त आरेख से, तनाव का सूत्र इस प्रकार निर्धारित किया जा सकता है:

कहा पे,

टी = तनाव बल

एम = शरीर का द्रव्यमान

जी = गुरुत्वाकर्षण के कारण त्वरण

घर्षण बल के प्रकार

स्थैतिक घर्षण

स्थैतिक घर्षण खेल में आता है जब शरीर और सतह क्षेत्र एक दूसरे के संबंध में आराम की स्थिति में होते हैं। यह बल वस्तु को लागू बलों के कारण किसी भी ट्रिगर से बचने में मदद करता है। वस्तु गति में तभी आती है जब लगाया गया बल स्थिर बल से अधिक हो जाता है।

स्थैतिक घर्षण का मूल उदाहरण एक भारी बॉक्स को धकेलना है। स्थैतिक घर्षण बॉक्स की गति की अनुमति नहीं देता है। यह केवल तभी होता है जब दो या तीन लोग एक साथ आते हैं और स्थिर घर्षण से अधिक बल लगाते हैं जो बॉक्स चलता है। 

अन्य उदाहरण हैं:

• टेबल पर बुक करें
• रैक पर लटके कपड़े
• पहाड़ी पर खड़ी एक कार

स्थैतिक घर्षण के मान की गणना सूत्र द्वारा की जाती है:

वस्तु को स्थानांतरित करने के लिए, असमानता इस प्रकार दी गई है:

यहाँ,

F_s स्थैतिक घर्षण है

µ_s स्थैतिक घर्षण का गुणांक है

N सतह पर लंबवत कार्य करने वाला सामान्य बल है

सर्पी घर्षण

जब कोई वस्तु किसी अन्य पिंड या सतह पर फिसलती है, तो गति के विरुद्ध उत्पन्न होने वाले विरोध को स्लाइडिंग घर्षण के रूप में जाना जाता है।

फिसलने वाले घर्षण का एक उदाहरण आइस स्केटिंग है। जब कोई व्यक्ति अपना वजन लगाकर आइस स्केट को आगे की ओर धकेलता है, तो फिसलने वाला घर्षण पैदा होता है। यह ऊष्मा ऊर्जा उत्पन्न करता है जो बर्फ को पिघलाती है और स्केट को आसानी से फिसलने में मदद करती है।

फिसलने वाले घर्षण का अधिक उदाहरण है:

• टेबल पर फिसलने वाली किताब
• काउंटर पर कूड़ा-करकट रगड़ना
• एक स्लाइड के माध्यम से स्लाइडिंग
• रैंप पर फिसलने वाली कार

फिसलने वाले घर्षण का सूत्र इस प्रकार दिया गया है:

यहाँ,

F_s = फिसलने वाला घर्षण

µ_s = फिसलने वाले घर्षण का गुणांक

एन = सामान्य बल

रोलिंग घर्षण

सतह पर लुढ़कने पर शरीर पर लगने वाले घर्षण को रोलिंग घर्षण या रोलिंग ड्रैग के रूप में जाना जाता है। जब कोई वस्तु किसी सतह पर लुढ़कती है, तो दोनों संपर्क बिंदु पर विकृत हो जाते हैं जो सतह के नीचे गति पैदा करता है।

लुढ़कने वाले घर्षण के कारण ही एक लुढ़कती हुई गेंद कुछ समय बाद रुक जाती है। बिना घर्षण के गेंद हमेशा लुढ़कती रहेगी। रोलिंग घर्षण के अन्य उदाहरण हैं:

• सभी वाहनों के पहिये रोलिंग घर्षण उत्पन्न करते हैं
• पेंसिल का घूमना

रोलिंग घर्षण का सूत्र है:

कहा पे,

F_r रोलिंग घर्षण है

µ_r रोलिंग घर्षण का गुणांक है

एन सामान्य बल है

द्रव घर्षण

घर्षण न केवल ठोस वस्तुओं की गति का विरोध करता है। द्रव की परतें जब आपस में टकराती हैं तो उनके बीच घर्षण उत्पन्न होता है जिसे द्रव घर्षण कहते हैं। यह अन्य वस्तुओं की तरल में गति को भी प्रतिबंधित करता है।

द्रव घर्षण तैराकों की गति को रोकता है, और इसलिए इसे पानी में तैरने के लिए बहुत अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है। साथ ही, उनके शरीर के चारों ओर बहने वाला पानी द्रव घर्षण के कारण होता है। इस घर्षण के अन्य उदाहरण हैं:

• एक चम्मच को कॉफी या दूध में मिलाना
• पानी के माध्यम से पनडुब्बी की आवाजाही।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (एफएक्यू)

बाह्य बल क्या है?

एक शरीर बाहरी और आंतरिक रूप से दो तरह से बल का अनुभव कर सकता है। 

किसी वस्तु पर बाहर से लगने वाले बल को बाह्य बल कहते हैं। यह एक संपर्क बल के साथ-साथ एक गैर-संपर्क बल भी हो सकता है। अधिकतर बाहरी बल संपर्क बल होता है और जब कोई वस्तु अपने परिवेश से संपर्क करती है तो वह क्रिया में आ जाती है। मेज और कार को धक्का देना बाह्य बल के कुछ उदाहरण हैं. 

बाहरी बल रूढ़िवादी है या गैर-रूढ़िवादी?

ऊर्जा का संरक्षण बल को रूढ़िवादी और गैर-रूढ़िवादी के रूप में वर्गीकृत करता है। 

जब कोई वस्तु बाहरी बल का अनुभव करती है, तो ऊर्जा उत्पन्न होती है और उस पर कार्य किया जाता है। कार्य करने में कुछ ऊर्जा नष्ट हो जाती है। इसलिए बल लगाने से पहले और बाद में कुल ऊर्जा समान नहीं रहती है। इसलिए, एक बाहरी बल गैर-रूढ़िवादी है। 

बाह्य बल कितने प्रकार के होते हैं?

बाह्य बल निम्नलिखित पाँच प्रकार के होते हैं:

• घर्षण
• तनाव
• सामान्य बल
• हवा प्रतिरोध 
• एक लागू बल। 

बाहरी बल के प्रभाव क्या हैं?

बाहरी बल आमतौर पर गतिमान पिंड के वेग को बदल देता है। 

घर्षण के क्या फायदे हैं?

गतिमान वस्तु पर लगने वाले विरोधी बल को घर्षण कहते हैं।  

घर्षण एक आवश्यक घटना है जो हमारे दैनिक कार्य को आसान बनाती है। जब हम जमीन पर चलते हैं तो हमारे पैरों पर जमीन की वजह से होने वाला घर्षण हमें आगे की ओर धकेल कर चलने में मदद करता है। यह हमें स्कीइंग और कई अन्य चीजों में लिखने में भी मदद करता है. 

घर्षण नुकसान का कैसे हो सकता है?

घर्षण से हमारे दैनिक कार्य तो संभव हो ही जाते हैं, लेकिन इससे कुछ नुकसान भी होता है।

गतिमान पिंड पर घर्षण द्वारा उत्पन्न विरोध किसके द्वारा किया जाता है गतिज ऊर्जा परिवर्तित करना ऊष्मा ऊर्जा में। गर्मी वस्तुओं के अनावश्यक टूट-फूट का कारण बनती है और मशीनों की कार्यकुशलता को भी कम करती है। घर्षण को वश में करने के लिए बहुत अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है।