बल और गति – सत्र 9

कल्पना कीजिए कि आप किसी जन्मदिन की पार्टी में हैं। हर जगह रंग-बिरंगे गुब्बारे हैं। आप उन गुब्बारों में से एक को पकड़ें और उसे फुलाएँ। लेकिन गुब्बारे को बांधने की बजाय, आपने उसे छोड़ दिया। गुब्बारा कमरे में विभिन्न दिशाओं में घूमता है। लेकिन एक मिनट रुकिए। वह ऐसा क्यों करता है?।

फुले हुए गुब्बारे के अंदर हवा को कसकर दबा दिया जाता है। जब आप इसे छोड़ते हैं तो हवा बहुत तेजी से गुब्बारे से बाहर निकल जाती है। गुब्बारे से बाहर निकलती हवा गुब्बारे को आगे की ओर धकेलती है। इस धक्के को प्रणोद बल कहा जाता है। जोर एक बड़ा धक्का है जो चीजों को आगे बढ़ने में मदद करता है।

कल्पना कीजिए कि एक रॉकेट अपने लॉन्चपैड पर खड़ा है। वह अपनी यात्रा की तैयारी कर रहा है। इसकी सभी प्रणालियों की जांच की जा रही है। इसमें यात्रा के लिए आवश्यक ईंधन भरा हुआ है। जब इंजन जलते हैं, तो वे रॉकेट का ईंधन जलाना शुरू कर देते हैं। इस प्रक्रिया से ऊष्मा और प्रकाश के रूप में भारी मात्रा में ऊर्जा निकलती है।

यह तीव्र प्रकाश ही वह अग्नि है जिसे हम देखते हैं। धुआँ जले हुए ईंधन का निकास और अन्य उप-उत्पाद है। यह गर्जना उस समस्त ऊर्जा के मुक्त होने की ध्वनि है। यह उज्ज्वल और जोरदार आयोजन केवल प्रदर्शन के लिए नहीं है। इसके पीछे एक महत्वपूर्ण कारण है।

ईंधन के जलने से भारी मात्रा में गर्म गैस भी उत्पन्न होती है। यह गैस बहुत अधिक दबाव में होती है, क्योंकि सीमित स्थान में इसकी मात्रा बहुत अधिक होती है। गैस को बाहर निकलना जरूरी है। यह गैस रॉकेट के नोजल से होकर बाहर निकल जाती है। जैसे ही गैस तेज़ speed से नीचे की ओर निकलती है, यह रॉकेट पर बराबर और विपरीत बल लगाती है। यह विपरीत बल रॉकेट को ऊपर की ओर धकेलता है। इसके कारण रॉकेट की ऊपर की ओर गति को थ्रस्ट कहा जाता है।

जब कोई हवाई जहाज़ उड़ान भरने के लिए तैयार होता है, तो उसे आगे बढ़ने के लिए धक्का की ज़रूरत होती है। इस धक्के को प्रणोद बल कहा जाता है। जेट इंजन वाले विमान हवा को खींचकर, उसे ईंधन के साथ मिलाकर, तथा प्रज्वलित करके यह प्रणोद पैदा करते हैं। इससे इंजन के पीछे से हवा का जोरदार झोंका निकलता है। इससे विमान आगे बढ़ता है।

दूसरी ओर, प्रोपेलर वाले विमान प्रोपेलर को तेजी से घुमाकर प्रणोद प्राप्त करते हैं। जब ये प्रोपेलर घूमते हैं, तो वे हवा को पीछे की ओर धकेलते हैं। हवा को पीछे की ओर धकेलने की यह क्रिया विमान को आगे की ओर गति प्रदान करती है। हम यह भी कह सकते हैं कि पीछे की ओर धकेली गई हवा आगे की दिशा में जोर पैदा करती है।

संपर्क बल से तात्पर्य किसी भी ऐसे बल से है जो दो objects के बीच परस्पर क्रिया के कारण उत्पन्न होता है जब वे प्रत्यक्ष स्पर्श या सम्पर्क में होते हैं। संपर्क बल केवल तभी कार्य करते हैं जब दो परस्पर क्रियाशील प्रणालियाँ एक दूसरे को भौतिक रूप से स्पर्श कर रही हों। संपर्क बल कई प्रकार के होते हैं। क्या आप संपर्क बल का कोई उदाहरण दे सकते हैं?।

खैर, घर्षण संपर्क बल का एक उदाहरण है। हम जानते हैं कि घर्षण एक बल है जो किसी object की गति का प्रतिरोध करता है। उदाहरण के लिए, मान लीजिए एक गेंद ज़मीन पर घूम रही है। कुछ समय बाद गेंद चलना बंद हो जाती है। ऐसा इसलिए है क्योंकि गेंद और जमीन के बीच घर्षण बल गेंद की गति के विपरीत कार्य कर रहा है। इससे गेंद रुक जाती है। यह घर्षण बल केवल तब उत्पन्न होता है जब गेंद ज़मीन के संपर्क में होती है। हम कह सकते हैं कि घर्षण एक संपर्क बल है।

खिंचाव बल भी संपर्क बल का एक उदाहरण है। उदाहरण के लिए, जब आप साइकिल चला रहे होते हैं तो हवा आपको पीछे की ओर धकेलने की कोशिश करती है। आपकी गति के विरुद्ध हवा का यह धक्का ड्रैग बल कहलाता है। हवा और आपके शरीर के बीच एक भौतिक संपर्क होता है। इस खिंचाव बल को हम संपर्क बल कह सकते हैं।

मान लीजिए कि आप फुटबॉल खेल रहे हैं। जब आप गेंद को किक मारते हैं, तो गेंद आगे बढ़ती है। यह बल के कारण है। यह बल आपके पैर और गेंद के बीच भौतिक संपर्क के कारण उत्पन्न होता है। अतः हम इस बल को संपर्क बल भी कह सकते हैं।

क्या आप ऐसा कोई बल बता सकते हैं जिसमें दो objects के बीच कोई भौतिक-संपर्क शामिल न हो?। या सरल शब्दों में, क्या ऐसा कोई बल है जो संपर्क बल न हो?। gravity बल कोई संपर्क बल नहीं है। जैसा कि हम जानते हैं, gravity किसी object के mass के कारण होता है। उदाहरण के लिए, चंद्रमा gravity बल के कारण पृथ्वी के चारों ओर घूमता है। चंद्रमा और पृथ्वी के बीच कोई भौतिक संपर्क नहीं है। फिर भी पृथ्वी का gravity बल चंद्रमा पर कार्य कर रहा है।

परिणामी बल किसी पिंड पर कार्य करने वाले दो या अधिक बलों का योग होता है। परिणामी बल उस दिशा पर निर्भर करता है जिसमें बल लगाया जाता है। कल्पना कीजिए कि आप टेबल को एक स्थान से दूसरे स्थान पर ले जाना चाहते हैं। आप और आपका मित्र मेज को धकेलने के लिए बल लगाते हैं। यदि आप टेबल को अकेले हिलाते हैं तो इसकी तुलना में टेबल अधिक आसानी से हिलेगी। आप दोनों समान दिशा में बल लगा रहे हैं। इस प्रकार आपका बल और आपके मित्र का बल जुड़ जाता है। परिणामस्वरूप परिणामी बल व्यक्तिगत बलों से अधिक हो जाता है।

अब कल्पना कीजिए कि आप दोनों विपरीत दिशाओं से मेज को धक्का दे रहे हैं?। क्या टेबल तेजी से आगे बढ़ेगी?। नहीं, इस स्थिति में मेज नहीं हिलेगी। इसमें कोई संदेह नहीं कि आप दोनों बल प्रयोग कर रहे हैं। आप दोनों एक दूसरे पर विपरीत दिशा में बल लगा रहे हैं। विपरीत दिशाओं में ये दो बराबर बल एक दूसरे को रद्द कर देते हैं। परिणामस्वरूप परिणामी बल शून्य होता है।