मात्रक, गति और बल

परिचय — यह अध्याय क्यों?

सामान्य विज्ञान की शुरुआत भौतिकी के सबसे बुनियादी विषय से — चीज़ों को मापना और चीज़ें गति कैसे करती हैं। इस अध्याय के बड़े भाग: SI मात्रक, अदिश और सदिश, गति (चाल, वेग, त्वरण, गति के समीकरण), न्यूटन के नियम, संवेग और घर्षण।

CET ग्रुप D में विज्ञान के प्रश्न कक्षा 10 स्तर के होते हैं — लंबी गणना नहीं, सीधे कॉन्सेप्ट: "प्रकाश वर्ष किस राशि का मात्रक है?", "रॉकेट किस नियम पर काम करता है?", "72 km/h कितने m/s?" ये सब इसी अध्याय से आते हैं। हरियाणा कनेक्शन भी है — नीरज चोपड़ा का भाला और भिवानी के मुक्केबाज़ों के दस्ताने, दोनों के पीछे इसी अध्याय की भौतिकी है।

भौतिक राशियाँ और SI मात्रक ⚠️ परीक्षा का पसंदीदा

जिस चीज़ को मापा जा सके, उसे भौतिक राशि (physical quantity) कहते हैं। पूरी दुनिया एक ही पद्धति अपनाती है — SI पद्धति। इसमें 7 मूल मात्रक हैं; बाकी सभी मात्रक (व्युत्पन्न मात्रक) इन्हीं से बनते हैं।

• प्रकाश वर्ष (light year) = दूरी का मात्रक (समय का नहीं!) ≈ 9.46 × 10¹⁵ m · खगोलीय इकाई (AU) = पृथ्वी–सूर्य की औसत दूरी ≈ 1.5 × 10¹¹ m · पारसेक = 3.26 प्रकाश वर्ष — तीनों में सबसे बड़ा।
• नॉटिकल मील = 1852 m (जहाज़/विमान की दूरी) · नॉट = जहाज़ की चाल · एंगस्ट्रॉम (Å) = 10⁻¹⁰ m · माइक्रॉन = 10⁻⁶ m · फर्मी = 10⁻¹⁵ m।
• 1 HP ≈ 746 W · 1 kWh (बिजली की "1 यूनिट") = 3.6 × 10⁶ J।
• ताप: K = °C + 273 · °F = (9/5 × °C) + 32 · शरीर का ताप 37 °C = 98.6 °F · −40 पर °C = °F · पानी 0 °C पर जमता है, 100 °C पर उबलता है (समुद्र तल पर)।

अदिश और सदिश राशियाँ

• विद्युत धारा की दिशा होती है, फिर भी यह अदिश है — यह सदिश योग के नियम नहीं मानती।
• द्रव्यमान अदिश (kg) · भार सदिश (N) — भार एक बल है जो नीचे (पृथ्वी के केंद्र की ओर) लगता है।

गति — दूरी से त्वरण तक ⚠️ परीक्षा का पसंदीदा

• वृत्ताकार ट्रैक का एक पूरा चक्कर: दूरी = परिधि (2πr), पर विस्थापन = 0।
• एकसमान वृत्तीय गति — चाल समान, पर दिशा लगातार बदलती है → वेग बदलता है → यह त्वरित गति है।
• km/h → m/s: × 5/18 · m/s → km/h: × 18/5 · 36 km/h = 10 m/s · 72 km/h = 20 m/s · 90 km/h = 25 m/s।
• पृथ्वी पर g ≈ 9.8 m/s² — निर्वात में पंख और सिक्का एक साथ गिरते हैं।

न्यूटन के नियम और संवेग ⚠️ सबसे ज़्यादा प्रश्न

• द्रव्यमान ही जड़त्व की माप है — भारी वस्तु को चलाना या रोकना कठिन।
• संवेग p = mv (मात्रक kg·m/s, सदिश) · आवेग (impulse) = F × t = संवेग में परिवर्तन।
• आवेग का कमाल: संवेग परिवर्तन समान रहे और समय बढ़ा दो तो बल कम — क्रिकेटर हाथ पीछे खींचता है, बॉक्सिंग दस्ताने (भिवानी = "मिनी क्यूबा"), कार के एयरबैग, ऊँची कूद के लिए गद्दा।
• संवेग संरक्षण — बाहरी बल न हो तो कुल संवेग समान → बंदूक का पीछे हटना, रॉकेट।

घर्षण, वृत्तीय गति और प्रक्षेप्य 🎯

• घर्षण का क्रम: स्थैतिक > सर्पी > लोटनिक — लोटनिक (rolling) घर्षण सबसे कम। इसीलिए बॉल बेयरिंग और पहिए।
• घर्षण कम करने के लिए तेल/ग्रीस (स्नेहक) · घर्षण ज़रूरी भी — इसके बिना हम चल नहीं सकते; टायर की खाँचें पकड़ बढ़ाती हैं।
• अभिकेंद्र बल (centripetal force) — वृत्त में घूमती वस्तु को केंद्र की ओर खींचता है · अपकेंद्री प्रभाव के उपयोग: क्रीम सेपरेटर, वॉशिंग मशीन का ड्रायर · मोड़ पर सड़क का बंकन (बाहरी किनारा ऊँचा)।
• प्रक्षेप्य: वायु प्रतिरोध न हो तो 45° पर फेंकी वस्तु सबसे दूर जाती है। नीरज चोपड़ा (खंडरा, पानीपत) — टोक्यो ओलंपिक 2020 स्वर्ण, 87.58 m।