एकाई -१
१.(बल)
कुनै पनि वस्तुको अवस्तामा परिर्वतन गर्ने प्रक्रियालाई नै बल भनिन्छ।
२. न्युटनको चाल सम्बन्धि नियमहरु
First law= कुनै पनि वस्तुमा बाहिरी बल नलागाए सम्म उक्त वस्तु स्थिर अवस्थामा
रहिरहन्छ र चाल अवस्थामा छन् भने समान गतिले अगाडि गइरहन्छ।
Second law= कुनै पनि वस्तुमा उत्पन्न प्रवेग त्यसमा लगाइएको बलसँग समानुपातिक र
त्यस वस्तुको पिण्ड सँग व्युक्तक्रमानुपातिक हुन्छ।
प्रवेग a α f (पिण्ड स्थिर भएमा)
प्रवेग a α 1/m (बल स्थिर भएमा)
Taking eq(1.) and eq(2.) -
a α f
a α 1/m
f=kma
f=ma proved
Third law= हरेक क्रियामा बराबर तर विपरीत प्रक्रिया हुन्छन्।
ब्रहमाण्डमा रहेको पिण्डहरुको बिचमा लाग्ने आर्कषण बललाई
गुरुत्वार्कषण
बल भनिन्छ। गुरुत्वार्कषण बल पिण्ड अनुसार घटबढ हुने गर्दछ।
अर्थात ठुलो पिण्डले बढि र सानो पिण्डले कम गुरुत्वार्कषण बल लगाउछ ।
३.न्युटनको गुरुत्वार्कषण बल सम्बन्धि विश्वयापि नियम :
UNIVERSAL RULES OF NEWTON
दुई पिण्डहरु बिच लाग्ने गुरुत्वर्कषण बल ति दुई पिण्डहरुको गुणनफलसँग समानुपातिक र
दुरीको वर्गको व्युक्तक्रमानुपातिक हुन्छ।
Proov that
F = GM1m2
D²
पिण्ड स्थिर भएमा
F α 1/ D²
दुरी स्थिर भएमा
F α M1.m2
Taking eq(1) and eq(2)
F α 1/D²
F α M1.m2
F α M1.m2
D²
F = GM1m2
D² proved
( जाहाँ G गुरुत्वार्कषण स्थिराङक हो G=6.67408 × 10-11 N m2 kg-2)
४. गुरुत्वर्कषण स्थिराङक
(Gravitational constant)
१ kg पिण्ड भएको दुई वटा वस्तुहरु विचको दुरी १m हुदा लाग्ने गुरुत्वर्कषण बललाई गुरुत्व
स्थिराङक भनिन्छ।
यसलाई G ले संकेत गरिन्छ। यसको मान G=6.67 × 10-11 N m2 kg-2) र यसको एकाइ Nm2 kg-2 हो।
Unit of G
F = GM1m2
D²
Or N = Kg2
M2
Or Nm2 = Gkg2
G= Nm2 kg-2
(F = G )
(F=6.67 × 10-11 N m2 kg-2)
५ . गुरुत्व बल (Gravity)
पृथ्वी वा अन्य ग्रह तथा उपग्रहहरु आफ्नो केन्द्रतिर तान्ने बललाई गुरुत्व बल भनिन्छ।
यसलाई वस्तुको तौल पनि
भनिन्छ र W ले संकेत गरिन्छ र Netwon (N) एकाइमा नापिन्छ। हरेक पिण्डको
गुरुत्व बल फरक फरक हन्छ।
F = GM1.m2D²
गरुत्वबल (F)=W= GM.m
R2
गुरुत्वबलको असर —
सबै वस्तुहरुमा तौल हुन्छ ।
गुरुत्वबलको उपयोगीता —
यो वस्तुको तौल नाप्न प्रयोग गरिन्छ
यसको मदतले हामी पृथ्वीको सतहमा उभन सक्छौ।
७ . गुरुत्व प्रवेग
(Acceleration due to Gravitation on the earth)
माथीबाट झर्ने कुनै पनि वस्तुमा गुरुत्व बलकोकारणले
गर्दा उत्पन्न हुने प्रवेगलाई गुरुत्व प्रवेग भनिन्छ।
६ . गुरुत्वक्षेत्रको तिब्रता (Intensity of Gravitational feild)
एक किलोग्राम पिण्डभएको वस्तुमा लाग्ने गुरुत्वबललाई नै गुरुत्वक्षेत्रको तिब्रता भनिन्छ।
यसको एकाइ N/kg2 हो र यसलाई g ले संकेत गरीन्छ।
७ . गुरुत्व प्रवेग
(Acceleration due to Gravitation on the earth)
माथीबाट झर्ने कुनै पनि वस्तुमा गुरुत्व बलकोकारणले
गर्दा उत्पन्न हुने प्रवेगलाई गुरुत्व प्रवेग भनिन्छ।
To proov
R2
We know that,
F= GM.m
R2
Or mg = GM.m
R2
Or g = GM
R2
g α GM
R2
अत: गुरुत्व प्रवेग अर्धव्यासको वर्गसँग व्युतक्रमानुपातिक
हुन्छ। अर्थात अर्धव्यास बढ्दा गुरुत्व प्रवेग घट्छ
अर्धव्यास घट्दा गुरुत्व प्रवेग बढ्छ।
८ . प्वाख र सिक्काको प्रयोग
(Feather and coin experiment)
कारणले सिक्का पहिले र प्वाख पछि झर्दछ तर
हावा नभएको अवस्थामा दुबै वस्तु सँगै झरेको
देखिन्छ। यसबाट प्रमाणित हुन्छ की कुनै पनि
बाहिरी अवरोध नभएमा गुरुत्व प्रवेगलाई पिण्डले
असर पार्दैन।
९ . पिण्ड
(Matter)
कुनै पनि पर्दाथमा भएको जम्मा अनुहरुको संख्यालाई त्यस
पर्दाथको पिण्ड भनिन्छ।
यसलाई KG एकाइमा नापिन्छ र ब्रमाण्डको जुनसुकै
ठाँउमा यसको मान परिर्वतन हुदैन।
१०. तौल
(Weight)
कुनै पनि वस्तुलाई पृथ्वीले आफ्नो केन्द्रतिर तान्ने बलको
नापलाई तौल भनिन्छ।
On the earth on the moon
m=20 kg m=20kg
w=? W=?
g= 9.8 m/s g= 1.67 m/s
w=mg w=mg
20*9.8 20*1.67
196 N 33.4 N
बलको नापलाई तौल भनिन्छ। यसको एकाई N हो र
यो ठाँउ अनुसार परिर्वतन हुन्छ।
११ . स्वतन्त्र खसाई
(Free fall)
विना कुनै अवरोधको गुरुत्व प्रवेगको दरमा
हुने खसाइलाई स्वतन्त्र खसाई भनिन्छ। कुनै वस्तुको
चन्द्र मा हुने खसाई स्वतन्त्र खसाई हो भने पृथ्वीमा
हुने खसाई स्वतन्त्र खसाई होइन किनकी पृथ्वीमा
वायुमण्डलको अवरोधको कारणले गर्दा स्वतन्त्र खसाई
सम्भव छैन्।
१२ . तौल विहिनता
(Weightlessness)
माथीबाट तलतिर झर्दा एउटाको तुलनामा अर्को
वुस्तु तौलविहीन लाग्ने अवस्थालाई तौलविहिन्ता
भनिन्छ। स्वतन्त्र खसाइको अवस्थामा हुने तौललाई
तौलविहिन्ता भनिन्छ।
अभ्यास
(क)तलका बहुवैकल्पिक प्रश्नको सही उत्तरमा ठिक () चिह्न लगाउन्होस्:
चन्द्रमाको सतहमा गुरुत्व प्रवेग कति हुन्छ? = 1.6 m/s2
पृथ्वीलाई खादेर चन्द्रमा जत्रै पारियो भने यसको गुरुत्व बल कति गुना
= करिब 14 गुणा
Ans 2= प्रश्नानुसार,
पृथ्वीको पिण्ड = चन्द्रमाको पिण्ड (M)=6.00 × (10)24 kg
चन्द्रमाको अर्धव्याश (R) = 1.7*(10)6 m
गुरुत्व बल (g) = ?
g = GM
R2
g = 6.67x10-11 * 6.00 × (10)24
[1.7*(10)6]2
g = 40.02*(10)13
2.89*(10)12
= 13.84*10
=138.4 m/s2
पृथ्वीको गुरुत्व प्रवेग 9.8 m/s2
प्रश्नानुसार, 138.4/9.8 m/s2
= 14.12 m/s2
3.तलका मध्ये कुन सम्बध ठिक छ ? = g α 1/ R2
4. वस्तु तलतिर झर्दा त्यसमा लाग्ने हावाको अवरोध के मा निर्भर रहन्छ ?
= वस्तुको आकारमा
5. हावा नभएको शुन्य अवस्थामा प्वाँख र शिक्का खसाल्दा तिनिहरुको
प्रवेग कति हुन्छ ? = दुबैमा समान प्रवेग हुन्छ।
6. वस्तुको तौल र गुरुत्व प्रवेग बिच के सम्बन्ध छ ? = W α g
7. चन्द्रमामा 5N तौल भएको वस्तुको तौल पृथ्वीमा कति हुन्छ। = 30N
On the earth on the moon
m= 20 kg m=?
w=? W=5N
g= 9.8 m/s g= 1.67 m/s
w=mg w=mg
2.99*9.8 m=w/g
29.32 N 5/1.67
m=2.99 kg
(ख) तल दिएका प्रश्नहरुको उत्तर दिनुहोस् :
1. गुरुत्वाकर्षन बल भनेको के हो। गुरुत्वाकर्षन बललाई असर पार्ने मुख्य
दुई कारक तत्वहरु के के हुन्। यीनले कस्तो असर पार्छन्।
= ब्रहमाण्डमा रहेको पिण्डहरुको बिचमा लाग्ने आर्कषण बललाई
गुरुत्वार्कषण बल भनिन्छ।
गुरुत्वार्कषण बललाई असर पर्ने मुख्य दुई कारक तत्वहरु निम्न छन् :
पिण्ड
दुरी
यिनले दुरी स्थिर रहदा बढी पिण्ड भएको बस्तुमा कम बढी गुरुत्वार्कषण
बल लाग्छ र कम पिण्ड भएको वस्तुमा कम गुरुत्वार्कषण बल लाग्छ।
2.न्युटनको गुरुत्वार्कषण सम्बन्धी नियम लेखी
F = GM1m2 हुन्छ भनी चित्र सहित प्रमाणीत
D² गर्नुहोस्।यस नियमलाई किन विश्वव्यपी नियम भनिन्छ ?
=
Proov that
F = GM1m2
D²
पिण्ड स्थिर भएमा
F α 1
D²
दुरी स्थिर भएमा
F α M1.m2
Taking eq(1) and eq(2)
F α 1
D²
F α M1.m2
F α M1.m2
D²
F = GM1m2
D² proved
किनकी यो नियमलाई विश्वभरिमा मान्यता प्रचलित हुनाले यस
नियमलाई विश्वव्यापी नियम भनिन्छ ।
3. गुरुत्वार्कषण स्थिर अङ्क (G) भनेको के हो ? यसको एकाईसहित
मान लेख्नुहोस्।
= १ kg पिण्ड भएको दुई वटा वस्तुहरु विचको दुरी १m हुदा लाग्ने
गुरुत्वर्कषण बललाई गुरुत्व स्थिराङक
भनिन्छ।यसलाई G ले संकेत गरिन्छ। यसको मान
G=6.67 × 10-11 N m2 kg-2) र यसको एकाइ Nm2 kg-2 हो।
4. चित्रमा देखाइएको जस्तै परिपथमा पृथ्वीले सूर्यलाई परिक्रमा गर्छ भने बिन्दु P बाट बिन्दु Q मा जाँदा सूर्यले पृथ्वीमा लगाउने गुरुत्वार्कषण बलको मात्रामा के भिन्नता आउँछ ? व्याख्या गर्नुहोस्।
= P बाट बिन्दु Q मा जाँदा सूर्यले पृथ्वीमा लगाउने गुरुत्वार्कषण बल बिन्दु
Q मा बढी हुन जान्छ किनकी भूमध्ये रेखाको अर्धव्यास बढी र धूर्वय रेखाको
अर्धव्यास कम भएकोले अर्धव्यास बढी हुदा गुरुत्वार्कषण बल कम लाग्छ र
अर्धव्यास कम हुदा गुरुत्वार्कषण बल बढी लाग्छ ।
5. उपग्रहले पृथ्वीको वरिपरी परिक्रमा गर्दा कुनै प्रकारको ऊर्जाको आवश्यकता पर्दैन, किन ?
= उपग्रहले पृथ्वीको वरिपरी परिक्रमा गर्दा कुनै प्रकारको ऊर्जाको
आवश्यकता पर्दैन, किनकी त्याहाँ centripetal and centrifugal force
बल बराबर भएको कारणले उपग्रहले पृथ्वीको वरिपरी परिक्रमा गर्दा
कुनै प्रकारको ऊर्जाको आवश्यकता पर्दैन ।
6.निम्न लिखित अवस्थामा कुनै पनि दुई वस्तु बिचको गुरुत्वार्कषण
बल कति हुन्छ ?
7.गुरुत्व प्रवेग भनेको के हो ? पृथ्वीको कुन स्थानमा यसको मान
सबै भन्दा कम र कुन स्थानमा सबै भन्दा बढी हुन्छ ?
यसको औसत मान र दिशा समेत लेख्नु होस्।
= माथीबाट झर्ने कुनै पनि वस्तुमा गुरुत्व बलकोकारणले गर्दा उत्पन्न हुने
प्रवेगलाई गुरुत्व प्रवेग भनिन्छ। पृथ्वीको केन्द्र बिन्दुमा गुरुत्व
प्रवेगको मान सबै भन्दा कम अर्थात शुन्य हुन्छ र पृथ्वीको
भूमध्ये क्षेत्रमा सबैभन्दा बढी मान हुन्छ। यसको
औसत मान 9.8 m/S2 हो र दिशा कन्द्र तिर हुन्छ।
8.बृहस्पतिको पिण्ड पृथ्वीको भन्दा करिब 319 गुणा बढी छ,
तर यसको गुरुत्व प्रवेग (9.8m/s2) भन्दा करिब 2.5 गुणा
मात्र बढि छ । यसको कारण के होला ?
- = बृहस्पतिको पिण्ड पृथ्वीको भन्दा करिब 319 गुणा बढी छ,
तर यसको गुरुत्व प्रवेग (9.8m/s2) भन्दा करिब 2.5 गुणा मात्र
बढि छ किनकी बृहस्पतिको पिण्ड पृथ्वीको भन्दा करिब 319 गुणा
ठुलो भएपनि अर्धव्यास पनि ठुलो भएको कारणले गुरुत्व प्रवेग दुरीको
वर्गको व्यूक्तक्रमानुपातिक भएकोले 2.5 गुणाले मात्र बढी छ।
9.पृथ्वीलाई चन्द्रमाको आयतन बराबर हुने गरी खाँद्न सकियो
भने यसको गुरुत्व प्रवेगमा के असर पर्छ,लेख्नुहोस् ।
= पृथ्वीलाई चन्द्रमाको आयतन बराबर हुने गरी खाँद्न सकियो
भने यसको गुरुत्व प्रवेग झन् बढ्न जान्छ किनकी अर्धव्यास घट्दा
गुरुत्व प्रवेग बढ्न जान्छ ।
10.स्वतन्त्र खसाईको परिभाषा दिनुहोस्। कस्तो अवस्थामा
वस्तुको खसाई स्वतन्त्र हुन्छ ?
= विना कुनै अवरोधको गुरुत्व प्रवेगको दरमा हुने खसाईलाई
स्वतन्त्र खसाई भनिन्छ।कुनै किसिमको अवरोध नभएको अवस्थामा
वस्तुको खसाई स्वतन्त्र हुन्छ ।
11.पारासुट लिएर हामफल्दा गुरुत्व प्रवेगमा कस्तो असर पार्छ ,
व्याख्या गर्नुहोस् ।
= पारासुट लिएर हामफल्दा पारासुटको आकारको कारणले
गर्दा अवरोध बढन जान्छ र गुरुत्व प्रवेगमा ह्रास हुदै समान गतिमा
तल झर्दछ।
(ग) फरक लेख्नुहोस्:
गुरुत्व बल र गुरुत्व प्रवेग
(2)गुरुत्व बल र गुरुत्वार्कषण बल
(3) पिण्ड र तौल
(4) गुरुत्व प्रवेग र गुरुत्वर्कषण स्थिराङक
(घ) कारण लेख्नुहोस् :
(1.)कुनै वस्तुको पिण्ड स्थिर हुन्छ तौल तर ठाँउ अनुुसार फरक हुन्छ ।
= कुनै पनि वस्तुको पिण्ड स्थिर हुन्छ तर तौल ठाँउ अनुुसार परिर्वतन
हुन्छ किनकी पिण्डमा गुरुत्व प्रवेगले असर पार्दैन तर तौलमा पार्दछ ।
हरेक ठाँउको गुरुत्व प्रवेग फरक फरक हुन्छ त्यसैले कुनै वस्तुको
पिण्ड स्थिर हुन्छ तौल र ठाँउ अनुुसार फरक हुन्छ ।
(2.)पृथ्वीको ध्रुवीय क्षेत्र र भूमध्य क्षेत्रमा समान उचाईबाट खसाईएको
वस्तुहरु मध्ये ध्रुवमा छिटो खस्दछ।
= पृथ्वीको ध्रुवीय क्षेत्र र भूमध्य क्षेत्रमा समान उचाईबाट खसाईएको
वस्तुहरु मध्ये ध्रुवमा छिटो खस्दछ किनकी ध्रुव क्षेत्रमा पृथ्वीको
अर्धव्यास कम हुनका कारणले गुरुत्वार्कषण बल बढी लाग्छ
त्यसैले भुमध्ये क्षेत्रभन्दा ध्रुवीय क्षेत्रमा छिटो खस्दछ।
(3.)डल्ला पारिएका र डल्ला नपारिएका कागजका पानाहरु
हावामा एकै साथ खसाल्दा डल्ला पारिएका कागजका पानाहरु
छिटो खस्दछ।
= डल्ला पारिएका र डल्ला नपारिएका कागजका पानाहरु हावामा
एकै साथ खसाल्दा डल्ला पारिएका कागजका पानाहरु छिटो
खस्दछ किनकी डाला पारिएको कागजको पानाको आयतन
कम हुन्छ र त्यसमा हावाको अवरोध पनि कम हुन्छ त्यसैले डाला
नपारिएका कागजका पानाहरु भन्दा डाला पारिएको कागजका
पानाहरु छिटो खस्दछ ।
(4.)पृथ्वीको सतहमा ठुलो ढुङ्गा उचाल्न गारो हुन्छ तर सानो
ढुङ्गा उचाल्न सजिलो हुन्छ ।
= पृथ्वीको सतहमा ठुलो ढुङ्गा उचाल्न गारो हुन्छ तर सानो ढुङ्गा
उचाल्न सजिलो हुन्छ किनकी ठुलो ढुङ्गाको पिण्ड र आयतन
बढि हुन्छ र आयतन बढी भएको वस्तुमा हावाको अवरोध पनि
बढी हुन्छ त्यसैले पृथ्वीको सतहमा ठुलो ढुङ्गा उचाल्न गारो
हुन्छ तर सानो ढुङ्गा उचाल्न सजिलो हुन्छ ।
(5.)भ्याकुमभित्र एउटा फलामको गुच्चा र एउटा प्याँख एकैसाथ
खसाल्दा एकैसाथ पुग्छन्।
= भ्याकुमभित्र एउटा फलामको गुच्चा र एउटा प्याँख एकैसाथ
खसाल्दा एकैसाथ पुग्छन् किनकी गुरुत्व प्रवेगमा पिण्डले
केहि असर पार्दैन ।
(ङ) तलका गणितिय समस्याहरु हल गर्नुहोस् ।
कुन अवस्थामा गुरुत्वार्कषण बल (F) को मान 6.67*10 -11 हुन्छ, हिसाब गर्नुहोस्।
2. बृहस्पतिको पिण्ड 1.9*1027 Kg छ र सूर्यको पिण्ड 2*1030 Kg छ। यदि बृहस्पतिबाट सूर्य 76.8*107Km टाढा छ भने ती दुई पिण्डहरुबिचको गुरुत्वार्कषण बल कति हुन्छ ?
3. यदि नेपाल बाट चन्द्रमाको दुरी 3*105 Km छ र चन्द्रमाको पिण्ड 7*1022Kg हो भने हाम्रा नदीहरुको प्रत्येक किलोग्राम पानिलाई
चन्द्रमाले कति बलले तान्छ, हिसाब गर्नुहोस्।
4. 2060 साल भादौ 10 गते पृथ्वीबाट मङ्गल ग्रह इतिहासमै सबै
भन्दा नजिकको दुरीमा आयो । उक्त दिन पृथ्वी र मङ्गल
ग्रहबिचको गुरुत्वार्कषणबल करिब 6.67*1016N थियो भने यिनिहरुबिचको दुरी कति थियो होला, हिसाब गर्नुहोस्।
(पृथ्वीको पिण्ड = 6*1024 Kg, मङ्गल ग्रहको पिण्ड = 6*1023 Kg र G = 6.67*10 -11 Nm2/Kg2)
5. पृथ्वीलाई चन्द्रमाको आयतन बराबर हुने गरी खुम्चाएर पुर्याइयो भने 1000 Kg पिण्ड भएको वस्तुको तौल पृथ्वीमा कति हुन्छ ? (पृथ्वीको पिण्ड = 6*1024 Kg र चन्द्रमाको अर्धव्यास = 1.7*105 m)
6. 200 gm को एउटा अम्बा रुखबाट खस्दा पृथ्वीतिर अम्बाको प्रवेग कति हुन्छ र पृथ्वीको प्रवेग अम्बा तिर कति हुन्छ। हिसाब गर्नुहोस्। ( पृथ्वीको पिण्ड = 6*1024Kg र पृथ्वीको अर्धव्यास = 6.4*106m )
8. 2.5*104 Km दुरीमा रखिएका कुनै दुई वस्तुहरु बिचको गुरुत्वार्कषण बल 250 N छ
भने गुरुत्वार्कषण बललाई आधा गर्न ति दुई वस्तुहरु बिचको दुरी कति हुनुपर्छ ?
Thank you
No comments:
Post a Comment