प्राथमिक और माध्यमिक विद्यालय भौतिकी · Grades 1–9
12धक्के और खिंचाव: बल
दरवाज़ा खोलना, ज़िप चढ़ाना, गेंद को ठोकर मारना, स्लेज खींचना: तुम्हारा पूरा दिन धकेलने और खींचने में बीतता है। भौतिकी इन सबको एक शानदार नाम के नीचे इकट्ठा कर लेती है — बल — और दो सीधे सवाल पूछती है: बल कर क्या सकता है, और वह किस ओर काम करता है?
12.1 हर जगह धक्के और खिंचाव
परिभाषा 12.1 (बल)
बल यानी कोई धक्का या कोई खिंचाव। झूला धकेलना, ठेला खींचना, घंटी दबाना, रबर बैंड तानना, आटा गूँधना: इनमें से हर एक काम पर लगा हुआ बल है। हर बल की एक ताक़त होती है — हल्की या ज़ोरदार — और एक दिशा: वह किसी ओर धकेलता या खींचता है।
उदाहरण 12.2 (धक्का या खिंचाव?)
अपने दिन को छाँटो: गेंद को ठोकर मारना — पैर से लगाया गया धक्का। दराज़ खोलना — खिंचाव। उसे बंद करना — धक्का। जैकेट की ज़िप चढ़ाना — खिंचाव। आटा गूँधना — कई छोटे-छोटे धक्के। रस्साकशी — दो टोलियाँ एक ही रस्सी को उलटी दिशाओं में खींचती हुईं।
विधि 12.3 (बल को तीर से बनाना)
भौतिकी वाले बल को एक तीर से बनाते हैं:
- तीर वहाँ से शुरू होता है जहाँ धक्का या खिंचाव वस्तु को पकड़ता है;
- वह उसी ओर इशारा करता है जिस ओर बल काम करता है;
- ज़्यादा ताक़तवर बल को लंबा तीर मिलता है।
एक नन्हा तीर पूरी कहानी कह देता है: कहाँ, किस ओर, कितने ज़ोर से। ये तीर हम आने वाले कई वर्षों तक बनाते रहेंगे।
12.2 बल करते क्या हैं
प्रतिज्ञप्ति 12.4 (बल के चार काम)
बल किसी वस्तु के साथ चार काम कर सकता है:
- उसे चलना शुरू करा सकता है — ठोकर ठहरी हुई गेंद को भेज देती है;
- उसे रोक सकता है — गोलकीपर के हाथ शॉट को रोक लेते हैं;
- उसे मोड़ सकता है — बग़ल से लगी एक थपकी लुढ़कती गेंद की राह मोड़ देती है;
- उसका आकार बदल सकता है — दबाने से स्पंज पिचक जाता है, खींचने से रबर बैंड तन जाता है।
बल नहीं, तो इन चारों में से कुछ नहीं: जिस वस्तु को पूरी तरह अकेला छोड़ दिया जाए, वह ठीक वही करती रहती है जो वह कर रही थी।
उदाहरण 12.5 (ज़्यादा ताक़तवर बल, ज़्यादा बड़ा असर)
काँच की गोली को हल्के-से ठेलो: वह लुढ़ककर मेज़ के किनारे तक जाती है। उसे ज़ोर से झटका दो: वह पूरे कमरे को पार कर जाती है। वही गोली, वही उँगली — बस धक्के की ताक़त बदली, और गोली की उड़ान उसके साथ बदल गई। हल्का बल, हल्का असर; ज़ोरदार बल, ज़ोरदार असर।
उदाहरण 12.6 (इसे करके देखो: आकार बदलने वाले)
एक स्पंज, एक रबर बैंड, प्लास्टिसीन का एक लोंदा और लकड़ी का एक गुटका इकट्ठा करो। हर एक को दबाओ और खींचो। छोड़ते ही स्पंज वापस अपने आकार में आ जाता है; रबर बैंड भी। प्लास्टिसीन अपना नया आकार बनाए रखती है — तुम्हारे बल ने हमेशा के लिए एक गड्ढा बना दिया। और गुटका? तुम्हारे सबसे ज़ोरदार दबाव से भी उसमें (दिखने लायक) कोई बदलाव नहीं आता! चीज़ें बल का जवाब अपने-अपने ढंग से देती हैं।
12.3 छुए बिना लगने वाले बल
उदाहरण 12.7 (पृथ्वी का खिंचाव)
चम्मच छोड़ो: वह नीचे गिरता है। गेंद जितनी ऊँची चाहो उछालो: वह वापस नीचे आती है। पत्ते, बारिश की बूँदें, टुकड़े — जो भी छोड़ा जाए वह नीचे की ओर गिरता है। कोई है जो इन सबको हर पल, बिना छुए, खींच रहा है: ख़ुद पृथ्वी। पृथ्वी का खिंचाव तुम्हारे जीवन का सबसे टिकाऊ बल है — वह कभी हाथ नहीं छोड़ता, और इसीलिए पूरे मैदान में “नीचे” का मतलब हर जगह एक ही होता है।
टिप्पणी 12.8 (पुराने दोस्त)
छुए बिना लगने वाला एक बल तुम पहले से जानते हो: चुंबक, जो हवा के एक अंतराल के पार अपनी क्लिप को खींच लेता है। चुंबक और पृथ्वी का खिंचाव — तुम्हारे रोज़मर्रा के जीवन के छुए बिना लगने वाले यही दो बल हैं — और ये दुर्लभ तथा क़ीमती अपवाद हैं, क्योंकि बाक़ी हर धक्के या खिंचाव को छूना पड़ता है। दोनों आगे चलकर इस पाठ्यक्रम के बड़े अध्याय बनेंगे।
12.4 अभ्यास
अभ्यास 12.1 ★
धक्का या खिंचाव? दरवाज़े की घंटी बजाना; दराज़ खोलना; फ़ुटबॉल को सिर मारना; स्लेज को चढ़ाई पर खींचना; टूथपेस्ट दबाना।
हल
हल — अभ्यास 12.1.
धक्का; खिंचाव; धक्का; खिंचाव; धक्का (दबाना दोनों ओर से धकेलना ही है)।
अभ्यास 12.2 ★
बल वाला तीर बल के बारे में कौन-सी तीन बातें बताता है?
हल
हल — अभ्यास 12.2.
बल वस्तु को कहाँ पकड़ता है, किस ओर काम करता है, और कितना ताक़तवर है (तीर की लंबाई से)।
अभ्यास 12.3 ★
बल के चार काम गिनाओ, और हर एक का अपना उदाहरण दो — अध्याय वाले उदाहरणों से अलग।
हल
हल — अभ्यास 12.3.
शुरू करना, रोकना, मोड़ना, आकार बदलना। उदाहरण अलग-अलग होंगे — जैसे: काँच की गोली को झटका देना (शुरू), फ़्रिस्बी लपकना (रोकना), गेंद को दीवार से टकराकर लौटाना (मोड़ना), हिम का गोला दबाना (आकार)।
अभ्यास 12.4 ★
काँच की एक गोली सीधे तुम्हारी ओर लुढ़क रही है। सिर्फ़ एक उँगली से तुम उसे कैसे: रोकोगे? तेज़ करोगे? बग़ल की ओर मोड़ोगे? हर बार बताओ कि तुम्हारी उँगली किस ओर धकेलती है।
हल
हल — अभ्यास 12.4.
रोकना: उसकी चाल के उलटी ओर धकेलो, उँगली गोली की ओर। तेज़ करना: जिस ओर वह पहले से लुढ़क रही है उसी ओर, पीछे से धकेलो। मोड़ना: उसकी राह के पार, बग़ल से धकेलो।
अभ्यास 12.5 ★
इनमें से कौन वापस अपने आकार में आ जाता है और कौन गड्ढा बनाए रखता है: स्पंज; प्लास्टिसीन; रबर बैंड; नरम हिम?
हल
हल — अभ्यास 12.5.
वापस अपने आकार में: स्पंज और रबर बैंड। गड्ढा बनाए रखते हैं: प्लास्टिसीन और नरम हिम।
अभ्यास 12.6 ★
एक डिब्बे को दाईं ओर हल्के-से धकेलते हुए बनाओ, और उसी डिब्बे को बाईं ओर ज़ोर से धकेलते हुए। तुम्हारे दोनों तीरों में क्या फ़र्क़ है?
हल
हल — अभ्यास 12.6.
हल्का धक्का: दाईं ओर इशारा करता छोटा तीर। ज़ोरदार धक्का: बाईं ओर इशारा करता लंबा तीर। अलग-अलग लंबाई, उलटी दिशाएँ।
अभ्यास 12.7 ★
छोड़ी गई हर चीज़ को कौन-सा बल गिराता है? क्या उसे गिरते चम्मच को छूना पड़ता है? वह हमेशा किस ओर खींचता है?
हल
हल — अभ्यास 12.7.
पृथ्वी का खिंचाव। उसे छूने की ज़रूरत नहीं — वह चम्मच को हवा में से ही खींच लेता है, और हमेशा नीचे की ओर।
अभ्यास 12.8 ★
छुए बिना लगने वाले वे दो बल बताओ जिनसे तुम मिल चुके हो, और हर एक के साथ घर में देखा हुआ एक उदाहरण।
अभ्यास 12.9 ★★
रस्साकशी में दोनों टोलियाँ पूरी ताक़त से खींचती हैं, फिर भी रस्सी पर बँधा रिबन कभी-कभी ज़रा भी नहीं हिलता। रस्सी और दोनों टोलियों के तीर बनाओ। रिबन के ठहरे रहने पर दोनों खिंचावों के बारे में क्या सच होना चाहिए? और जिस पल एक टोली ज़्यादा ज़ोर लगाती है, तब क्या होता है?
हल
हल — अभ्यास 12.9.
रस्सी पर बराबर लंबाई के दो तीर, उलटी दिशाओं में। रिबन तभी ठहरा रहता है जब दोनों खिंचाव बराबर ताक़तवर हों — वे एक-दूसरे को काट देते हैं। जिस पल एक टोली ज़्यादा ज़ोर लगाती है, उसका तीर जीत जाता है और रिबन उसी ओर सरक जाता है।
अभ्यास 12.10 ★★
सीधे ऊपर उछाली गई गेंद धीमी पड़ती है, पलक झपकने भर को ठहरती है, और फिर वापस गिरती है। ऊपर जाते समय, सबसे ऊपर, और नीचे आते समय — किस पर कौन-सा बल काम कर रहा है? क्या वह कभी खींचना बंद करता है? (तीनों पलों के लिए तीर बनाओ।)
हल
हल — अभ्यास 12.10.
तीनों बार वही एक बल: पृथ्वी का खिंचाव, तीर सीधे नीचे की ओर — ऊपर जाते समय (गेंद को धीमा करता हुआ), सबसे ऊपर (उसे वापस लाने को तैयार), और नीचे आते समय (उसे तेज़ करता हुआ)। वह एक पल के लिए भी खींचना बंद नहीं करता।