यांत्रिकी में गति एक प्रमुख विषय है।
विभिन्न कानून हैं जो गति की व्याख्या करते हैं और गति में परिवर्तन का कारण बनते हैं। इन कानूनों के सबसे प्रसिद्ध प्रस्ताव सर इस्साक न्यूटन द्वारा प्रस्तावित किए गए थे। उन्होंने प्राकृतिक सिद्धांतों के गणितीय सिद्धांतों में गति के तीन नियमों को संकलित किया (1687 में प्रकाशित)।
इससे पहले कि हम न्यूटन के गति के नियमों पर चर्चा शुरू करें, आइए हम कुछ मूल नियमों और अवधारणाओं को देखें जो गति का वर्णन करने के लिए उपयोग की जाती हैं।
फोर्स एक पुश या एक पुल है जो किसी ऑब्जेक्ट पर इसे स्थानांतरित करने या इसकी गति को बदलने के लिए कार्य करता है।
वेग को गति के रूप में भी जाना जाता है। किसी वस्तु का वेग बलों से प्रभावित होता है।
त्वरण एक माप है कि किसी वस्तु का वेग एक निश्चित समय (एक सेकंड) में कितना बदल जाता है।
द्रव्यमान कुछ मौजूद राशि की मात्रा है और इसे ग्राम या किलोग्राम में मापा जाता है।
गति एक शरीर में मौजूद गति की कुल राशि है।
न्यूटन की गति का पहला नियम
जब तक कोई बाहरी बल लागू नहीं किया जाता है तब तक एक पिंड एक स्थिर अवस्था में या एक समान गति में रहता है। चाहे हम पहाड़ी पर चढ़ने के लिए बाइक के पैडल पर धक्का देते हैं, पार्क में चलने के लिए जमीन पर धक्का देते हैं, या इसे खोलने के लिए एक अटक दराज पर खींचते हैं, हम जिस बल से बाहर निकलते हैं वह चीजों को स्थानांतरित करता है। न्यूटन का पहला नियम हमें बताता है कि जब शून्य शुद्ध बल कार्य करता है, तो वस्तु का वेग स्थिर रहना चाहिए। यदि वस्तु अभी भी खड़ी है, यह अभी भी जारी है। यदि यह प्रारंभिक रूप से आगे बढ़ रहा है, तो यह एक स्थिर गति से एक सीधी रेखा में चलता रहता है।
न्यूटन का पहला नियम जड़ता को परिभाषित करता है और इसे सही मायने में जड़ता का नियम कहा जाता है। केचप की बोतल के नीचे से केचप को नापसंद करने के लिए, इसे अक्सर उल्टा कर दिया जाता है और तेज गति से नीचे की ओर फेंका जाता है और फिर अचानक रुक जाता है।
न्यूटन के गति के पहले नियम के कुछ अनुप्रयोग निम्नानुसार हैं:
- एक चलती बस को सुरक्षित रूप से पकड़ने के लिए, हमें बस की गति की दिशा में आगे बढ़ना चाहिए।
- जब भी चलती बस से कूदना आवश्यक हो, हमें हमेशा आगे की दिशा में गिरने से रोकने के लिए सड़क पर कूदने के बाद थोड़ी दूरी तक चलना चाहिए।
- उतरते हुए एलेवेटर पर सवारी करते समय आपके सिर से लेकर पैर तक रक्त तेज़ी से दौड़ता है।
- एक कड़ी सतह के खिलाफ संभाल के नीचे पीटने से एक हथौड़ा का सिर लकड़ी के हैंडल पर कड़ा हो सकता है।
- रियर-एंड टकराव के दौरान व्हिपलैश की चोटों को रोकने के लिए कारों में हेडरेस्ट लगाए जाते हैं।
- स्केटबोर्ड (या वैगन या साइकिल) की सवारी करते समय, आप अंकुश या चट्टान या किसी अन्य वस्तु को मारते हुए बोर्ड से आगे की ओर उड़ते हैं जो स्केटबोर्ड की गति को अचानक रोक देता है।
न्यूटन की गति का दूसरा नियम
न्यूटन के गति के दूसरे नियम के अनुसार, गति के परिवर्तन की दर सीधे लागू बल के समानुपाती होती है और यह परिवर्तन हमेशा लागू बल की दिशा में होता है। किसी वस्तु पर कार्य करने वाला शुद्ध बल, वस्तु के द्रव्यमान और उसके त्वरण के गुणनफल के बराबर होता है।
शुद्ध बल = द्रव्यमान * त्वरण या F = मा
जितना अधिक द्रव्यमान होता है वस्तु को उतने अधिक शुद्ध बल का प्रयोग करना पड़ता है।
न्यूटन के गति के दूसरे नियम के कुछ अनुप्रयोग निम्नानुसार हैं:
- यदि आप एक ट्रक को धक्का देने और कार को धक्का देने के लिए एक ही बल का उपयोग करते हैं, तो कार में ट्रक की तुलना में अधिक त्वरण होगा, क्योंकि ट्रक में कम द्रव्यमान होता है।
- एक पूर्ण की तुलना में एक खाली खरीदारी की टोकरी को धक्का देना आसान है क्योंकि पूर्ण खरीदारी की टोकरी में खाली की तुलना में अधिक द्रव्यमान है। इसका मतलब है कि पूर्ण खरीदारी कार्ट को पुश करने के लिए अधिक बल की आवश्यकता होती है।
- एक क्रिकेट खिलाड़ी गेंद को पकड़ने के दौरान अपने हाथों को कम करता है। यदि कोई खिलाड़ी गेंद को पकड़ते समय अपने हाथ नीचे नहीं करता है, तो गेंद को रोकने का समय बहुत छोटा है। तो, गेंद के वेग को कम करने के लिए या गेंद की गति को बदलने के लिए एक बड़ा बल लगाना पड़ता है। जब कोई खिलाड़ी अपने हाथों को कम करता है, तो गेंद को रोकने में लगने वाला समय बढ़ जाता है और इसलिए, गेंद की गति में समान परिवर्तन का कारण बनने के लिए कम बल लगाना पड़ता है। इसलिए, खिलाड़ी के हाथ घायल नहीं होते हैं।
- एक कराटे खिलाड़ी एक ही झटके के साथ टाइल या ईंटों के ढेर को तोड़ देता है। जब एक कराटे खिलाड़ी अपने हाथों से टाइलों के ढेर पर हमला करता है, तो वह जितनी जल्दी हो सके ऐसा करता है, दूसरे शब्दों में, टाइलों के ढेर को हड़ताल करने का समय बहुत छोटा है। चूंकि कराटे खिलाड़ी के हाथ की गति शून्य से कम हो जाती है, जब उसके हाथ टाइलों के ढेर पर बहुत कम समय के अंतराल पर हमला करते हैं, इसलिए, टाइलों के ढेर पर एक बहुत बड़ी ताकत लगाई जाती है। यह बल टाइलों के ढेर को तोड़ने के लिए पर्याप्त है।
न्यूटन का मोशन का तीसरा नियम
गति का तीसरा नियम बताता है कि प्रत्येक क्रिया के लिए एक समान और विपरीत प्रतिक्रिया होती है जो एक ही गति और विपरीत वेग के साथ कार्य करती है। कथन का अर्थ है कि प्रत्येक बातचीत में, दो परस्पर क्रिया करने वाली वस्तुओं पर कार्य करने वाली शक्तियों की एक जोड़ी होती है। पहली वस्तु पर बलों का आकार दूसरी वस्तु पर बल के आकार के बराबर होता है। पहली वस्तु पर बल की दिशा दूसरी वस्तु पर बल की दिशा के विपरीत है। बल हमेशा जोड़े में आते हैं - समान और विपरीत क्रिया-प्रतिक्रिया बल जोड़े।
न्यूटन के गति के तीसरे नियम के कुछ अनुप्रयोग निम्नानुसार हैं:
- जब हवा एक गुब्बारे से बाहर निकलती है, तो विपरीत प्रतिक्रिया होती है कि गुब्बारा उड़ जाता है।
- जब आप एक डाइविंग बोर्ड डुबकी लगाते हैं, तो आप स्प्रिंगबोर्ड पर नीचे धक्का देते हैं। बोर्ड वापस स्प्रिंग्स और आपको हवा में मजबूर करता है।
- विचार करें कि मछली पानी के माध्यम से कैसे तैरती है। एक मछली अपने पंखों का उपयोग पानी को पीछे की ओर धकेलने के लिए करती है। पानी भी मछली को आगे बढ़ाता है और पानी के माध्यम से मछली को आगे बढ़ाता है। पानी पर बल का आकार मछली पर बल के आकार के बराबर होता है; पानी (पीछे) पर बल की दिशा मछली (आगे) पर बल की दिशा के विपरीत है। प्रत्येक क्रिया के लिए, एक समान (आकार में) और विपरीत (दिशा में) प्रतिक्रिया बल होता है। क्रिया-प्रतिक्रिया बल जोड़े मछली को तैरना संभव बनाते हैं।
- पक्षियों की उड़ान गति पर विचार करें। एक पक्षी अपने पंखों के इस्तेमाल से उड़ जाता है। एक पक्षी के पंख हवा को नीचे की ओर धकेलते हैं। चूँकि बल परस्पर पारस्परिक क्रियाओं से उत्पन्न होता है, हवा को भी पक्षी को ऊपर की ओर धकेलना चाहिए। हवा पर बल का आकार पक्षी पर बल के आकार के बराबर होता है; हवा पर बल की दिशा (नीचे की ओर) पक्षी (ऊपर की तरफ) बल की दिशा के विपरीत है। ये क्रिया-प्रतिक्रिया बल जोड़े पक्षियों को उड़ने के लिए संभव बनाते हैं।
