Overview
इस लेक्चर में बल (Force) के प्रभाव, रोटेटरी और ट्रांजिशनल मोशन, मोमेंट ऑफ फोर्स, इक्विलिब्रियम, सेंटर ऑफ ग्रेविटी, यूनिफॉर्म सर्कुलर मोशन, सेंट्रिपेटल और सेंट्रिफ्यूगल फोर्स की संकल्पनाओं को विस्तार से समझाया गया।
बल का प्रभाव और प्रकार
- बल लगाने पर rigid body यदि non-pivoted है तो linear motion, pivoted हो तो rotatory motion होता है।
- non-rigid body पर बल लगाने से शेप, साइज, स्ट्रक्चर में बदलाव होता है।
- रोटेटरी मोशन के लिए moment of force (या torque) जरूरी है, इसका सूत्र: बल × पर्पेंडिकुलर डिस्टेंस।
मोमेंट ऑफ फोर्स
- मोमेंट ऑफ फोर्स = बल × पिवोट से बल के अनुप्रस्थ दूरी।
- SI यूनिट: न्यूटन-मीटर (Newton-meter)।
- यह वेक्टर क्वांटिटी है; दिशा दो प्रकार: clockwise (निगेटिव), anticlockwise (पॉजिटिव)।
- मोमेंट ऑफ फोर्स अधिकतम करने के लिए डिस्टेंस अधिक रखें (जैसे, दरवाज़े की हैंडल साइड में होती है)।
- मोमेंट ऑफ फोर्स 0 तब होगा जब बल या दूरी 0 हो या बल पिवोट से गुज़रे।
नेट मोमेंट ऑफ फोर्स व संतुलन
- एक से अधिक बल होने पर anticlockwise मोमेंट्स को जोड़ें, clockwise को घटाएँ, उत्तर दिशा अनुसार लिखें।
- इक्विलिब्रियम (संतुलन) तब जब नेट बल और नेट मोमेंट ऑफ फोर्स दोनों 0 हों।
- ट्रांजिशनल इक्विलिब्रियम: नेट फोर्स 0, रोटेशनल इक्विलिब्रियम: नेट मोमेंट ऑफ फोर्स 0।
- इक्विलिब्रियम दो प्रकार: स्टैटिक (रूकना) और डायनामिक (कॉन्स्टेंट वेलोसिटी से चलना)।
मोमेंट ऑफ फोर्स सिद्धांत एवं प्रश्न
- संतुलन की स्थिति में: कुल anticlockwise मोमेंट = कुल clockwise मोमेंट।
- Uniform meter rule या सी-सॉ के सवाल इसी concept पर आधारित हैं।
- रूलर का मास हमेशा उसके midpoint पे add करता है।
सेंटर ऑफ ग्रेविटी
- सेंटर ऑफ ग्रेविटी: वह बिंदु जहां पूरा वज़न केंद्रित है और नेट मोमेंट ऑफ फोर्स 0 होता है।
- यह mass एवं mass distribution/shape/geometry पर निर्भर करता है।
- बॉडी के डिफॉर्म होने पर सेंटर ऑफ ग्रेविटी बदल सकता है।
- सेंटर ऑफ ग्रेविटी बॉडी के बाहर भी हो सकता है (जैसे रिंग)।
यूनिफॉर्म सर्कुलर मोशन एवं सेंट्रिपेटल फोर्स
- यूनिफॉर्म सर्कुलर मोशन में स्पीड constant लेकिन वेलोसिटी व डारेक्शन हमेशा बदलती है।
- सेंट्रिपेटल एक्सेलेरेशन = v²/r, हमेशा केंद्र की ओर।
- सेंट्रिपेटल फोर्स = m × v²/r, दिशा केंद्र की ओर, magnitude constant पर direction बदलता है।
सेंट्रिफ्यूगल फोर्स (Centrifugal Force)
- यह एक इमेजिनरी (काल्पनिक) बल है, जो rotatory frame में बैठे observer के लिए लगता है तथा केंद्र से बाहर की ओर लगता है।
- इसका मान हमेशा centripetal force के बराबर लेकिन दिशा उल्टी होती है।
Key Terms & Definitions
- Rigid Body — ऐसी बॉडी जिसका आकार और आकार स्थिर हो।
- Pivoted — किसी बिंदु से स्थिर (fix) होना।
- Moment of Force/Torque — वस्तु के घूमने की प्रवृत्ति, बल × अनुप्रस्थ दूरी।
- Equilibrium — जब नेट बल और नेट मोमेंट दोनों 0 हों।
- Center of Gravity — वह बिंदु जहां पूरे वज़न का प्रभाव केंद्रित होता है।
- Uniform Circular Motion — समान स्पीड से वृत्ताकार गति।
- Centripetal Force — केंद्र की ओर लगने वाला बल जो सर्कुलर मोशन हेतु आवश्यक है।
- Centrifugal Force — केंद्र से बाहर की ओर काल्पनिक बल, केवल rotatory frame के observer के लिए।
Action Items / Next Steps
- सेंटर ऑफ ग्रेविटी के विभिन्न बॉडी के उद ाहरण खुद से डाइग्राम बनाकर याद करें।
- किताब में दिए गए यूनिफॉर्म मीटर रूल/सी-सॉ के सवाल हल करें।
- अगले लेक्चर के लिए circular motion एवं forces के सूत्र याद करें।