न्यूटन का पहला नियम: सूत्र, प्रयोग और अभ्यास - शारीरिक - 2025

न्यूटन का पहला नियम, जिसे जड़ता के नियम के रूप में भी जाना जाता है, पहली बार इसहाक न्यूटन, भौतिक विज्ञानी, गणितज्ञ, दार्शनिक, धर्मशास्त्री, अंग्रेजी आविष्कारक और कीमियागर द्वारा प्रस्तावित किया गया था। यह कानून निम्नलिखित बताता है: "यदि किसी वस्तु को किसी बल के अधीन नहीं किया जाता है, या यदि उस पर कार्य करने वाली शक्तियां एक दूसरे को रद्द करती हैं, तो यह एक सीधी रेखा में निरंतर गति के साथ चलती रहेगी।"

इस कथन में कीवर्ड जारी रहेगा। यदि कानून का परिसर पूरा हो जाता है, तो वस्तु अपने आंदोलन के साथ जारी रहेगी जैसा कि उसके पास था। जब तक एक असंतुलित बल प्रकट नहीं होता है और गति की स्थिति को बदलता है।

न्यूटन के पहले कानून की व्याख्या। स्रोत: स्व बनाया

इसका मतलब यह है कि यदि वस्तु आराम कर रही है तो वह आराम करना जारी रखेगा, सिवाय इसके कि कोई बल उस अवस्था से बाहर ले जाए। इसका अर्थ यह भी है कि यदि कोई वस्तु एक सीधी दिशा में एक निश्चित गति के साथ घूम रही है, तो वह उसी तरह चलती रहेगी। यह तभी बदलेगा जब कोई बाहरी एजेंट इस पर बल लगाएगा और इसकी गति को बदलेगा।

कानून की पृष्ठभूमि

आइजैक न्यूटन का जन्म 4 जनवरी 1643 को वूलस्टोर्प मनोर (यूनाइटेड किंगडम) में हुआ था और 1727 में लंदन में उनका निधन हो गया।

सर आइजैक न्यूटन ने अपने पहले कानून सहित डायनामिक्स के तीन नियमों की सही तिथि ज्ञात की, जो निश्चितता के साथ ज्ञात नहीं है। लेकिन यह ज्ञात है कि यह 5 जुलाई 1687 को प्रसिद्ध पुस्तक गणितीय सिद्धांतों के प्राकृतिक दर्शन के प्रकाशन से बहुत पहले था।

रॉयल स्पैनिश अकादमी का शब्द जड़ता शब्द को परिभाषित करता है:

"किसी बल की कार्रवाई से नहीं, तो उनके आराम या आंदोलन की स्थिति बनाए रखने के लिए निकायों की संपत्ति।"

इस शब्द का उपयोग यह पुष्टि करने के लिए भी किया जाता है कि कोई भी स्थिति अपरिवर्तित बनी हुई है क्योंकि इसे प्राप्त करने के लिए कोई प्रयास नहीं किया गया है, इसलिए कभी-कभी जड़ता शब्द का अर्थ दिनचर्या या आलस्य है।

पूर्व न्यूटनियन दृश्य

न्यूटन से पहले, प्रमुख विचार महान ग्रीक दार्शनिक अरस्तू के थे, जिन्होंने पुष्टि की थी कि किसी वस्तु को गति में रखने के लिए, एक बल उस पर कार्य करना चाहिए। जब बल समाप्त हो जाएगा, तब आंदोलन होगा। ऐसा नहीं है, लेकिन आज भी कई ऐसा सोचते हैं।

गैलीलियो गैलीली, एक शानदार इतालवी खगोलशास्त्री और भौतिक विज्ञानी, जो 1564 और 1642 के बीच रहते थे, ने निकायों के आंदोलन का विश्लेषण और विश्लेषण किया।

गैलीलियो की टिप्पणियों में से एक यह था कि एक शरीर जो एक निश्चित प्रारंभिक आवेग के साथ चिकनी और पॉलिश सतह पर स्लाइड करता है, उसे रुकने में अधिक समय लगता है और एक सीधी रेखा में अधिक यात्रा होती है, क्योंकि शरीर और सतह के बीच घर्षण कम होता है।

यह स्पष्ट है कि गैलीलियो ने जड़ता के विचार को संभाला, लेकिन वह न्यूटन के रूप में सटीक बयान देने के लिए नहीं आए।

नीचे हम कुछ सरल प्रयोगों का प्रस्ताव करते हैं, जिन्हें पाठक परिणामों को आगे बढ़ा सकते हैं और पुष्टि कर सकते हैं। गति के अरिस्टोटेलियन दृष्टिकोण और न्यूटोनियन दृष्टिकोण के अनुसार टिप्पणियों का विश्लेषण भी किया जाएगा।

जड़ता के प्रयोग

प्रयोग १

एक बॉक्स को फर्श पर रखा गया है और फिर ड्राइविंग बल को निलंबित कर दिया गया है। हम देखते हैं कि जब तक यह बंद नहीं हो जाता तब तक बॉक्स एक छोटा रास्ता तय करता है।

आइए हम पिछले प्रयोग और उसके परिणाम की व्याख्या करते हैं, न्यूटन से पहले सिद्धांतों के ढांचे में और फिर पहले कानून के अनुसार।

अरिस्टोटेलियन की दृष्टि में स्पष्टीकरण बहुत स्पष्ट था: बॉक्स बंद हो गया क्योंकि जो बल इसे स्थानांतरित करता था उसे निलंबित कर दिया गया था।

न्यूटोनियन दृश्य में, फर्श / जमीन पर स्थित बॉक्स उस गति से आगे नहीं बढ़ सकता है, जिस समय बल को निलंबित कर दिया गया था, क्योंकि फर्श और बॉक्स के बीच एक असंतुलित बल होता है, जो तब तक गति को कम कर देता है बॉक्स बंद हो जाता है। यह घर्षण बल है।

इस प्रयोग में, न्यूटन के पहले कानून के परिसर पूरे नहीं हुए, इसलिए बॉक्स बंद हो गया।

प्रयोग २

फिर से यह फर्श / जमीन पर स्थित बॉक्स है। इस अवसर में बॉक्स पर बल बनाए रखा जाता है, इस तरह से यह क्षतिपूर्ति करता है या घर्षण बल को संतुलित करता है। ऐसा तब होता है जब हम बॉक्स को निरंतर गति और एक सीधी दिशा में अनुसरण करते हैं।

यह प्रयोग गति के अरिस्टोटेलियन दृष्टिकोण का खंडन नहीं करता है: बॉक्स निरंतर गति के साथ चलता है क्योंकि इस पर एक बल लगा होता है।

यह न्यूटन के दृष्टिकोण का भी विरोधाभासी नहीं है, क्योंकि बॉक्स पर अभिनय करने वाले सभी बल संतुलित हैं। चलो देखते हैं:

• क्षैतिज दिशा में, बॉक्स पर लगाया गया बल बराबर होता है और बॉक्स और फर्श के बीच घर्षण बल के विपरीत दिशा में।
• तो क्षैतिज दिशा में शुद्ध बल शून्य है, यही कारण है कि बॉक्स अपनी गति और दिशा बनाए रखता है।

ऊर्ध्वाधर दिशा में भी बलों को संतुलित किया जाता है, क्योंकि बॉक्स का वजन जो एक बल है जो नीचे की ओर इंगित करता है, बिल्कुल संपर्क (या सामान्य) बल द्वारा मुआवजा दिया जाता है जो बॉक्स पर जमीन को ऊपर की तरफ बढ़ाता है।

वैसे, बॉक्स का वजन पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण खिंचाव के कारण है।

प्रयोग ३

हम बॉक्स को फर्श पर आराम करते हुए जारी रखते हैं। ऊर्ध्वाधर दिशा में बल संतुलित हैं, अर्थात शुद्ध ऊर्ध्वाधर बल शून्य है। यह निश्चित रूप से बहुत आश्चर्यचकित होगा अगर बॉक्स ऊपर की ओर बढ़ गया। लेकिन क्षैतिज दिशा में घर्षण बल है।

अब, न्यूटन के पहले कानून के पूरा होने के आधार पर, हमें इसकी न्यूनतम अभिव्यक्ति के लिए घर्षण को कम करने की आवश्यकता है। यह काफी हद तक प्राप्त किया जा सकता है यदि हम एक बहुत ही चिकनी सतह की तलाश करते हैं जिस पर हम सिलिकॉन तेल छिड़कते हैं।

चूंकि सिलिकॉन तेल घर्षण को लगभग शून्य कर देता है, इसलिए जब यह बॉक्स क्षैतिज रूप से फेंक दिया जाता है, तो यह लंबे समय तक अपनी गति और दिशा बनाए रखेगा।

यह एक ही घटना है जो एक आइस स्केटिंग रिंग पर स्केटर के साथ या आइस हॉकी पक के साथ होती है जब वे प्रस्तावित होते हैं और अपने दम पर जारी होते हैं।

वर्णित स्थितियों में, जिसमें घर्षण लगभग शून्य तक कम हो जाता है, परिणामी बल व्यावहारिक रूप से शून्य होता है और न्यूटन के पहले नियम के अनुसार वस्तु अपनी गति बनाए रखती है।

अरिस्टोटेलियन दृश्य में ऐसा नहीं हो सकता था, क्योंकि इस भोले सिद्धांत के अनुसार, गति केवल तब होती है जब चलती वस्तु पर एक शुद्ध बल होता है।

जमी हुई सतह को बहुत कम घर्षण माना जा सकता है। स्रोत: पिक्साबे

न्यूटन का पहला कानून स्पष्टीकरण

जड़ता और द्रव्यमान

द्रव्यमान एक भौतिक मात्रा है जो किसी पिंड या वस्तु में मौजूद पदार्थ की मात्रा को इंगित करता है।

द्रव्यमान तो द्रव्य का एक आंतरिक गुण है। लेकिन पदार्थ परमाणुओं से बना होता है, जिनमें द्रव्यमान होता है। परमाणु का द्रव्यमान नाभिक में केंद्रित होता है। यह नाभिक में प्रोटॉन और न्यूट्रॉन हैं जो व्यावहारिक रूप से परमाणु और द्रव्यमान के द्रव्यमान को परिभाषित करते हैं।

द्रव्यमान को आम तौर पर किलोग्राम (किलो) में मापा जाता है, यह इंटरनेशनल सिस्टम ऑफ यूनिट्स (SI) की मूल इकाई है।

किलो का प्रोटोटाइप या संदर्भ एक प्लैटिनम और इरिडियम सिलेंडर है जो फ्रांस के सेवरेस में वेट एंड मेजर्स के अंतर्राष्ट्रीय कार्यालय में रखा गया है, हालांकि 2018 में इसे प्लांक स्थिरांक से जोड़ा गया था और नई परिभाषा प्रभावी हुई। 20 मई, 2019।

खैर, ऐसा होता है कि जड़ता और द्रव्यमान संबंधित हैं। अधिक से अधिक द्रव्यमान, एक वस्तु में जड़ता अधिक होती है। कम विशाल वाले से अधिक विशाल वस्तु की गति की स्थिति को बदलने के लिए ऊर्जा के संदर्भ में यह बहुत अधिक कठिन या महंगा है।

उदाहरण

उदाहरण के लिए, एक किलोग्राम (1 किलो) के बाकी हिस्सों की तुलना में एक टन (1000 किग्रा) बॉक्स को उठाने के लिए यह बहुत अधिक बल और बहुत अधिक काम लेता है। इसीलिए अक्सर कहा जाता है कि पहले में दूसरे की तुलना में अधिक जड़ता होती है।

जड़ता और द्रव्यमान के बीच संबंध के कारण, न्यूटन ने महसूस किया कि वेग केवल गति की स्थिति का प्रतिनिधि नहीं है। इसीलिए उन्होंने गति या संवेग के रूप में जानी जाने वाली एक मात्रा को परिभाषित किया है जिसे अक्षर p द्वारा निरूपित किया गया है और द्रव्यमान m और वेग v का गुणनफल है:

पी = एम वी

पी और वी में बोल्ड इंगित करते हैं कि वे वेक्टर भौतिक मात्रा हैं, अर्थात्, वे परिमाण, दिशा और भावना के साथ मात्रा हैं।

दूसरी ओर, द्रव्यमान m एक अदिश राशि है, जिसके लिए एक संख्या निर्दिष्ट की जाती है जो शून्य से अधिक या बराबर हो सकती है, लेकिन कभी भी नकारात्मक नहीं होती है। ज्ञात ब्रह्माण्ड में अब तक नकारात्मक द्रव्यमान की कोई वस्तु नहीं मिली है।

न्यूटन ने तथाकथित मुक्त कण को ​​परिभाषित करते हुए अपनी कल्पना और अमूर्तता को चरम पर पहुंचाया। एक कण एक भौतिक बिंदु है। यही है, यह एक गणितीय बिंदु की तरह है लेकिन द्रव्यमान के साथ:

एक स्वतंत्र कण वह कण है जो इतनी अलग-थलग है, ब्रह्मांड में किसी अन्य वस्तु से इतनी दूर है कि कोई भी चीज उस पर किसी भी बातचीत या बल को नहीं बढ़ा सकती है।

बाद में न्यूटन ने जड़त्वीय संदर्भ प्रणालियों को परिभाषित किया, जो वह होगा जिसमें उसकी गति के तीन नियम लागू होते हैं। यहाँ इन अवधारणाओं के अनुसार परिभाषाएँ दी गई हैं:

जड़त्वीय संदर्भ प्रणाली

मुक्त कण से जुड़ी कोई भी समन्वय प्रणाली, या जो मुक्त कण के संबंध में निरंतर गति से चलती है, एक जड़त्वीय संदर्भ प्रणाली होगी।

न्यूटन का पहला कानून (जड़ता का कानून)

यदि एक कण मुक्त है, तो इसमें एक जड़त्वीय संदर्भ फ्रेम के संबंध में एक निरंतर गति है।

न्यूटन का पहला नियम और गति। स्रोत: स्व बनाया

हल किया अभ्यास

अभ्यास 1

एक 160 ग्राम हॉकी पक 3 किमी / घंटा पर बर्फ की रिंक पर चला जाता है। इसकी गति ज्ञात कीजिए।

उपाय

किलोग्राम में डिस्क का द्रव्यमान है: m = 0.160 किलोग्राम।

सेकंड में मीटर में वेग: v = (3 / 3.6) m / s = 0.8333 m / s

गति या संवेग p की मात्रा की गणना निम्न प्रकार से की जाती है: p = m * v = 0.1333 kg * m / s, *

व्यायाम २

पूर्वकाल डिस्क में घर्षण शून्य माना जाता है, इसलिए गति को तब तक संरक्षित रखा जाता है जब तक कुछ भी डिस्क के सीधे पाठ्यक्रम को बदल नहीं देता है। हालांकि, यह ज्ञात है कि दो बल डिस्क पर कार्य करते हैं: डिस्क का वजन और संपर्क या सामान्य बल जो उस पर मंजिल से निकलता है।

न्यूटन और उसकी दिशा में सामान्य बल के मूल्य की गणना करें।

उपाय

चूंकि गति का संरक्षण किया जाता है, इसलिए हॉकी पक पर परिणामी बल शून्य होना चाहिए। वजन लंबवत नीचे की ओर इंगित करता है और मान्य है: P = m * g = 0.16 किग्रा * 9.81 m / s²

सामान्य बल को आवश्यक रूप से वजन का मुकाबला करना चाहिए, इसलिए इसे लंबवत ऊपर की ओर इंगित करना चाहिए और इसकी परिमाण 1.57 N होगी।

रुचि के लेख

वास्तविक जीवन में न्यूटन के नियम के उदाहरण।

संदर्भ

1. अलोंसो एम।, फिन ई। फिजिक्स वॉल्यूम I: मैकेनिक्स। 1970. फोंडो एडुकेटिवो इंटरमेरिकोनो एसए
2. हेविट, पी। वैचारिक भौतिक विज्ञान। पांचवें संस्करण। पियर्सन। 67-74।
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