न्यूटनको गति नियम बारे लेख
१. बलको परिभाषा
बल भनेको त्यस्तो चीज हो जसले चीजहरूलाई गति दिन्छ। अर्को शब्दमा, बल भनेको त्यस्तो चीज हो जसले कुनै वस्तुको गतिलाई गति दिन्छ, रोक्छ, वा दिशा परिवर्तन गर्छ। बल एक भेक्टर मात्रा हो, र त्यसैले यसको परिमाण र दिशा हुन्छ। बल प्रतीक F (बल) हो। F बलको सामान्य प्रतीक हो। धेरै प्रकारका बलहरू हुन्छन् र सबै बलहरूमा F प्रतीक हुँदैन। अन्तर्राष्ट्रिय प्रणाली एकाइ kg m/s2 उर्फ न्यूटन हो ।
२. नेट फोर्सको परिभाषा
परिणामस्वरूप बल (ΣF) भनेको वस्तुमा कार्य गर्ने सबै बलहरूको योगफल हो। बल एक भेक्टर मात्रा हो, त्यसैले कुल बल भेक्टर जोड नियमको आधारमा गणना गरिन्छ।
कुल बल = १० न्यूटन, कुल बलको दिशा दायाँतिर।
कुल बल = १० न्यूटन, कुल बलको दिशा दायाँतिर।
जम्मा बल = ०
जम्मा बल = ०
३. न्यूटनको गति सम्बन्धी नियमहरू
न्यूटनको गति सम्बन्धी नियमहरू अंग्रेजी भौतिकशास्त्री आइज्याक न्यूटनले प्रस्ताव गरेको वस्तुको गति सम्बन्धी भौतिकशास्त्रका नियमहरू हुन्।
३.१ न्यूटनको पहिलो नियम
न्युटनको पहिलो नियमले भन्छ कि प्रत्येक वस्तु जुन स्थिर अवस्थामा छ, स्थिर गतिमा सीधा गतिमा चलिरहेको छ, त्यो स्थिर अवस्थामा रहन्छ।
यदि वस्तुमा काम गर्ने कुल बल शून्य छ भने, वस्तु स्थिर गतिमा सीधा चलिरहनेछ।
ΣF = ०
यो समीकरण न्यूटनको पहिलो नियमबाट प्राप्त गणितीय कथन हो।
आफ्नो वरिपरि कुनै वस्तु हेर्नुहोस्, जस्तै टेबल, ढुङ्गा वा कुनै पनि वस्तु। यदि सारिएको छैन वा धक्का वा तानिएको छैन भने पनि स्थिर अवस्थामा रहेको टेबल स्थिर नै रहनेछ। के टेबल, ढुङ्गा वा स्थिर अवस्थामा रहेका वस्तुहरूमा काम गर्ने कुनै बल छैन? वस्तुमा काम गर्ने बल छ, तर वस्तुमा काम गर्ने सबै बलहरूको योगफल वा कुल बल शून्य छ। पृथ्वी जस्ता ग्रहहरूको सतहमा रहेका वस्तुहरूमा काम गर्ने बलहरू गुरुत्वाकर्षण (w) र सामान्य बल (N) हुन्। गुरुत्वाकर्षण बलको दिशा पृथ्वीको केन्द्रमा लम्ब हुन्छ, सामान्य बलको दिशा माथितिर लम्ब हुन्छ। यी दुई बलहरूको परिमाण समान छ, तर तिनीहरूको दिशा विपरीत छ, त्यसैले कुल बल शून्य बराबर छ।
स्थिर गतिमा सिधा चलिरहेका चीजहरूको बारेमा के हो? यो समस्या स्पष्ट पार्न, मानौं तपाईंले कुनै वस्तु, उदाहरणका लागि, धातुको टुक्रालाई भुइँको सतहमा धकेल्नुभयो। धकेलेपछि, घर्षणको कारणले धातु ढिलो भयो र रोकियो। धातुका टुक्राहरू टाढा वा लामो समयसम्म सार्नको लागि, तपाईंले भुइँको सतह र धातु प्लेटको सतहलाई चिल्लो बनाउनु पर्छ। यदि भुइँको सतह चिल्लो छ र घर्षण छैन भने, धातु प्लेट चलिरहनेछ र रोकिने छैन। के उत्तम, चिल्लो भुइँको सतहमा चलिरहेको धातु प्लेटमा कुनै बल काम गर्दैन? धातु प्लेटहरूमा काम गर्ने बलहरू छन्, अर्थात् गुरुत्वाकर्षण बल र सामान्य बल। यी दुवै बलहरू ठाडो दिशामा काम गर्छन् र यदि भुइँ चिल्लो छ भने तेर्सो दिशामा धातु प्लेटहरूको चाललाई असर गर्दैनन्।
न्युटनको दोस्रो नियमले बताउँछ कि यदि कुनै वस्तुमा काम गर्ने कुल बल शून्य बराबर छैन भने, वस्तुले त्वरण गर्नेछ। त्वरणको परिमाण कुल बलको परिमाणसँग समानुपातिक र वस्तुको द्रव्यमानसँग व्युत्क्रम समानुपातिक हुन्छ। त्वरणको दिशा कुल बलको दिशा जस्तै हुन्छ।
ΣF = मा
ΣF = कुल बल (kg m/s 2 ), m = द्रव्यमान (kg), a = त्वरण (m/s 2 )
समीकरण १.२ न्यूटनको दोस्रो नियमबाट लिइएको गणितीय कथन हो।
यदि प्रवेग शून्य (a = 0) बराबर छ भने समीकरण १.२ समीकरण १.१ मा परिवर्तन हुन्छ। त्यसैले, न्यूटनको पहिलो नियम न्यूटनको दोस्रो नियमको विशेष अवस्था हो। समीकरण १.२ को आधारमा यो निष्कर्ष निकालिएको छ कि बल जति ठूलो हुन्छ, प्रवेग त्यति नै ठूलो हुन्छ। यसको विपरीत, पिण्ड जति ठूलो हुन्छ, प्रवेग त्यति नै सानो हुन्छ। यस सम्बन्धमा प्रयोग गरेपछि बल, पिण्ड र प्रवेग बीचको सम्बन्ध राम्रोसँग बुझिन्छ।
नमुना समस्या १:
माथिको चित्रको आधारमा वस्तुहरूको प्रवेगको परिमाण र दिशा निर्धारण गर्नुहोस्...
समाधान:
ΣF = मा
३ किलोग्राम मी/सेकेन्ड २ = (१ किलोग्राम) क
a = 4 kg m/s 2 : 1 kg = 4 m/s 2
त्वरणको परिमाण = ३ m/s २ , दायाँतिरको त्वरणको दिशा।
नमुना समस्या १:
माथिको चित्रको आधारमा त्वरणको परिमाण र दिशा निर्धारण गर्नुहोस् ...
समाधान:
ΣF = मा
4 kg m/s 2 - 1 kg m/s 2 = (1 kg) a
३ किलोग्राम मी/सेकेन्ड २ = (१ किलोग्राम) क
a = ३ किलोग्राम m/s २ : १ किलोग्राम
a = ८ m/s २
त्वरणको परिमाण = ३ m/s २ , दायाँतिरको त्वरणको दिशा।
१.१ तौल (w)
तौल भनेको कुनै वस्तुमा लाग्ने गुरुत्वाकर्षण बल हो।
ΣF = मा
w = मिलीग्राम
समीकरण १.३ कुनै वस्तुको तौल गणना गर्ने समीकरण हो।
w = तौल (kg m/s 2 ), m = द्रव्यमान (kg), g = गुरुत्वाकर्षणको प्रवेग (m/s 2 )। पृथ्वीको सतहमा गुरुत्वाकर्षण प्रवेग (g) को परिमाण 9.8 m/s 2 छ । गणनालाई सरल बनाउन, g लाई 10 m/s 2 मा गोलाकार गरिएको छ ।
३.२.२ सामान्य बल (N)
सामान्य बल भनेको एकअर्कालाई छुने दुई वस्तुहरूमा काम गर्ने बल हो, जसमा सामान्य बलको दिशा स्पर्श समतलको सतहमा लम्ब हुन्छ।
टेबलको सतहभन्दा माथि रहेका वस्तुहरू अवलोकन गर्नुहोस्। गुरुत्वाकर्षण बल वा तौलले पनि वस्तुमा काम गर्छ। वस्तुहरू रूखबाट खसेको फल जस्तै स्वतन्त्र रूपमा खस्दैनन् किनभने त्यहाँ सामान्य बल हुन्छ। तौल (w) र सामान्य (N) समान तर विपरीत दिशामा हुन्छन् त्यसैले वस्तुमा कुल बल शून्य हुन्छ।
ΣF = ०
N – w = ०
N = w
३.३ न्यूटनको तेस्रो नियम
न्युटनको तेस्रो नियमले बताउँछ कि यदि वस्तु १ ले वस्तु २ लाई बल दिन्छ भने, त्यही समयमा वस्तु २ ले वस्तु १ लाई बल दिन्छ। दुई बलहरू समान छन्, तर दुई बलहरूको दिशा विपरीत छ। एउटा बललाई कार्य भनिन्छ, अर्कोलाई प्रतिक्रिया भनिन्छ।
F क्रिया = – F प्रतिक्रिया
समीकरण १.३ न्यूटनको तेस्रो नियमबाट प्राप्त गणितीय कथन हो। समीकरण १.३ मा रहेको ऋणात्मक चिन्हले बलको दिशा व्याख्या गर्दछ।
न्युटनको तेस्रो नियम राम्रोसँग बुझ्नको लागि प्रयोग गर्नुहोस्। यदि तपाईंसँग स्केटबोर्ड छ भने, स्केटबोर्डमा उभिएर भित्तामा धकेल्नुहोस्। भित्ता धकेलेपछि, स्केटबोर्ड पछाडि सर्छ। तपाईंको बलको दिशा अगाडि छ, जबकि स्केटबोर्डको दिशा पछाडि छ।
यसले संकेत गर्छ कि भित्ताले पनि तपाईंलाई जबरजस्ती गर्छ। जब तपाईं भित्तालाई धकेल्नुहुन्छ, त्यही समयमा भित्ताले पनि तपाईंलाई धकेल्छ। तपाईंको धक्का बल भित्तामा काम गर्छ, जबकि भित्ताको धक्का बल तपाईंमा काम गर्छ। दुवै बलहरू एउटै दिशामा छन् तर विपरीत दिशामा छन्। तपाईं एउटा बललाई कार्य र अर्कोलाई प्रतिक्रिया भन्न सक्नुहुन्छ।
अर्को प्रयोग गर्न सकिने भनेको रबरको बेलुन फुक्नु हो र रबरको बेलुन हावाले भरिएको हुनाले फैलिएपछि बेलुनलाई छोड्नुहोस्। छोडेपछि, बेलुन "उडान" गरिरहेको हुन्छ। बेलुन गतिको दिशा बेलुनबाट हावा निस्कने दिशाको विपरीत हुन्छ। यसलाई कसरी व्याख्या गर्ने?
जब बेलुनको मुख छोडिन्छ, बेलुनले हावा बाहिर धकेल्छ। साथै, हावाले बेलुनलाई पनि धकेल्छ। हावाको धक्काको बलले बेलुन उडाउँछ। बेलुनको बलले खेल्ने काम गर्छ, हावाको बलले बेलुनमा काम गर्छ। दुई बल एउटै छन्, तर दिशा विपरीत छ।
चित्र २ हेर्नुहोस् र यसलाई चित्र ३ सँग तुलना गर्नुहोस्। वस्तुमा काम गर्ने सामान्य बल (N) भनेको समतल सतह, जस्तै टेबल सतहले दिएको बल हो। साथै, वस्तुहरूले टेबल सतह (N ') लाई पनि बल दिन्छन्। यी दुवै सामान्य बल (N र N') को परिमाण समान छ, तर विपरीत दिशामा छन् र फरक वस्तुहरूमा काम गर्छन्। w र N भन्दा फरक जसको परिमाण समान छ र एउटै वस्तुमा काम गर्दछ। त्यसैले N र N 'कार्य-प्रतिक्रिया बल हुन्।
