बल और गति – सत्र 7

कल्पना करें कि आपके पास एक तार का टुकड़ा है। यदि आप डोरी के सिरों को विपरीत दिशाओं में खींचते हैं, तो आप उस पर बल लगा रहे हैं। डोरी प्रतिरोध करेगी और एक टुकड़े में रहने का प्रयास करेगी। डोरी के अंदर वह बल जो उसे पीछे खींचने और टूटने से बचाने का प्रयास करता है, तनाव कहलाता है।

जब आप झूले पर बैठते हैं तो दोनों तरफ की रस्सियाँ कस दी जाती हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि वे तनाव का अनुभव कर रहे हैं। रस्सियाँ तुम्हें थामे रखने की कोशिश कर रही हैं। वे gravity के खिंचाव का प्रतिरोध करते हैं। यही कारण है कि आप बिना गिरे सुरक्षित रूप से आगे-पीछे झूल सकते हैं।

जब आप गीले कपड़ों को सुखाने के लिए रस्सी पर लटकाते हैं, तो भार के कारण रस्सी थोड़ी झुक जाती है। हालाँकि, यह आमतौर पर टूटता नहीं है। ऐसा इसलिए है क्योंकि लाइन में तनाव है जो उसे एक साथ रखता है। यह तनाव बल कपड़ों पर gravity द्वारा पड़ने वाले खिंचाव को संतुलित करता है।

कल्पना करें कि आपके पास एक रबर बैंड है। रबर के एक सिरे को प्रत्येक हाथ में पकड़ें। जब आप रबर बैंड के सिरों को एक दूसरे से दूर खींचते हैं, तो आप उसे खींच रहे होते हैं। इस खिंचाव से रबर बैंड में तनाव पैदा होता है। और सोचिए जब आप रबर बैंड के सिरे छोड़ेंगे तो क्या होगा?। रबर बैंड में जमा तनाव के कारण यह शीघ्रता से अपने मूल आकार में आ जाता है।

जब आप यो-यो खिलौना नीचे फेंकते हैं, तो वह घूमता है और फिर आपके हाथ में वापस आ जाता है। लेकिन यह कैसे घटित होता है?। जब आप यो-यो खिलौने को नीचे फेंकते हैं, तो उसकी डोरी खुलने लगती है। यो-यो खिलौना नीचे जाते समय घूमता है। घूमता हुआ यो-यो तार को कसता है, जिससे तनाव पैदा होता है। जब यो-यो तार के अंत तक पहुंचता है, तो तार में तनाव अपने उच्चतम स्तर पर होता है। डोरी स्वयं को वापस खींचना चाहती है। तनाव बल डोरी को यो-यो के स्पूल पर वापस खींचता है। अंततः यह आपके हाथ तक वापस चढ़ जाता है।

अब आइए तनाव जैसी एक और दिलचस्प घटना के बारे में बात करते हैं। क्या आपने कभी किसी जन्मदिन की पार्टी में गुब्बारे से खेला है?। निःसंदेह आपके पास है। लेकिन क्या आपने कभी यह महसूस किया है कि जब आप अपने बालों पर गुब्बारा रगड़ते हैं तो कुछ अजीब होता है?। आइये एक छोटा सा प्रयोग करें। एक गुब्बारा लें और उसे अपने बालों पर रगड़ें। फिर, गुब्बारे को धीरे-धीरे कागज़ के कुछ छोटे टुकड़ों के पास ले जाइए। क्या आप बता सकते हैं क्या होगा?। कागज़ जादू की तरह गुब्बारे की ओर बढ़ने लगता है। लेकिन क्या यह सचमुच जादू है?। नहीं, यह तो और भी अधिक दिलचस्प बात है। ऐसा विद्युत्-स्थैतिक बल के कारण होता है।

आइये हम इलेक्ट्रोस्टैटिक बल को समझें। हमारे आस-पास की हर चीज़ छोटे-छोटे पदार्थों से बनी है जिन्हें परमाणु कहते हैं। परमाणु के कुछ भाग पर धनात्मक आवेश होता है, तथा कुछ पर ऋणात्मक आवेश होता है। धनात्मक आवेश और ऋणात्मक आवेश को चुम्बक के दो विपरीत सिरों के समान मानिए। धनात्मक आवेश ऋणात्मक आवेश को आकर्षित करते हैं। धनात्मक आवेश अन्य धनात्मक आवेशों को प्रतिकर्षित करते हैं। यही बात ऋणात्मक आवेशों के लिए भी लागू होती है। ऋणात्मक आवेश अन्य ऋणात्मक आवेशों को प्रतिकर्षित करते हैं।

इलेक्ट्रोस्टैटिक बल वह धक्का या खिंचाव है जो इन आवेशों के बीच उत्पन्न होता है। धनात्मक और ऋणात्मक आवेशों के बीच आकर्षण को स्थिरवैद्युत बल कहा जाता है। दो समान आवेशों के बीच प्रतिकर्षण को स्थिरवैद्युत बल भी कहा जाता है।

जब आप गुब्बारे को अपने बालों पर रगड़ते हैं, तो कुछ सूक्ष्म ऋणात्मक आवेश आपके बालों से गुब्बारे में चले जाते हैं। ये आवेश घर्षण बल के कारण बाल से गुब्बारे की ओर चले जाते हैं। अब, गुब्बारे में अतिरिक्त ऋणात्मक आवेश है। यह आकर्षित करने के लिए कुछ सकारात्मक आवेश ढूंढना चाहता है।

कागज़ पर कुछ धनात्मक आवेश हैं। गुब्बारे में उपस्थित ऋणात्मक आवेश, कागज पर उपस्थित धनात्मक आवेश को आकर्षित करता है। परिणामस्वरूप गुब्बारा कागज को अपनी ओर खींचता है। हम कह सकते हैं कि गुब्बारे और कागज के बीच विद्युत आकर्षण बल मौजूद है।

कल्पना कीजिए कि आप सुबह तैयार हो रहे हैं। आपने प्लास्टिक की कंघी से अपने सूखे बालों को संवारना समाप्त कर लिया है। आपके बालों को संवारने के बाद, कंघी में अब एक विशेष शक्ति आ गई है। इसने आपके बालों से कुछ सूक्ष्म नकारात्मक आवेश एकत्रित कर लिए हैं।

अब नल को इस प्रकार खोलें कि उसमें से पानी की पतली धार बहने लगे। वह कंघी लें जिसका उपयोग आपने अपने बालों पर किया है। धीरे-धीरे इस कंघे को बिना छुए पानी की धारा के पास ले आएं। आप कुछ अद्भुत देखेंगे। पानी छत्ते की ओर झुकना शुरू हो जाता है। क्या आप बता सकते हैं कि पानी छत्ते की ओर क्यों झुक रहा है?।

यहां जो घटित हो रहा है वह विद्युतस्थैतिक बल की क्रियाशीलता का एक और उदाहरण है। जब आप अपने बालों को ब्रश करते हैं, तो कंघी आपके बालों से उन नकारात्मक आवेशों को एकत्रित कर लेती है। अब कंघी में अतिरिक्त ऋणात्मक आवेश हैं। जल में भी कुछ धनात्मक आवेश होते हैं। कंघी के ऋणात्मक आवेश पानी में उपस्थित धनात्मक आवेश को अपनी ओर खींचते हैं। इससे पानी मुड़ जाता है और जब आप कंघे को हिलाते हैं तो वह उसके पीछे-पीछे चलने लगता है।

हम विपरीत आवेशों के आकर्षण के कारण उत्पन्न विद्युत-स्थैतिक बल के बारे में बात कर रहे हैं। विद्युत् स्थैतिक बल भी समान आवेशों के बीच प्रतिकर्षण के कारण होता है। कल्पना करें कि आपके पास दो गुब्बारे हैं। आप दोनों को अपने बालों पर रगड़ें। इन्हें अपने बालों पर रगड़ने से, दोनों गुब्बारे बालों से अतिरिक्त ऋणात्मक आवेश एकत्रित कर लेते हैं।

अब दोनों गुब्बारों को एक दूसरे के पास लाने का प्रयास करें। एक साथ रहने के बजाय वे एक-दूसरे को दूर धकेल देंगे। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि दोनों गुब्बारों में अब आपके बालों से अतिरिक्त ऋणात्मक आवेश आ जाता है। याद रखें, समान आवेश एक दूसरे के निकट नहीं रहना चाहते। वे चुम्बक के दो समान ध्रुवों की तरह एक दूसरे से दूर जाना चाहते हैं। इससे पता चलता है कि दो समान आवेशों के बीच प्रतिकर्षण भी स्थिरवैद्युत बल ही है।