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LearnInShort · General Science
गति, बल एवं ऊर्जा
3 topics · 18 cards
बल और गति के नियम
Force and Laws of Motion — Introduction
Force is a push or pull that can change the state of rest or motion of an object.
Sir Isaac Newton formulated three laws of motion that describe the relationship between force and motion.
These laws are fundamental to classical mechanics and frequently appear in BPSC TRE-4 General Science questions.
बल और गति के नियम — परिचय
बल एक धक्का या खिंचाव है जो किसी वस्तु की विराम या गति की अवस्था बदल सकता है।
सर आइजैक न्यूटन ने गति के तीन नियम बनाए जो बल और गति के संबंध को बताते हैं।
ये नियम शास्त्रीय यांत्रिकी की नींव हैं और BPSC TRE-4 सामान्य विज्ञान प्रश्नों में अक्सर आते हैं।
Newton's First Law — Law of Inertia
> An object at rest stays at rest, and an object in motion continues moving at constant speed in a straight line unless acted upon by an external force.
Inertia is the tendency of an object to resist any change in its state of rest or motion.
This law is also called the Law of Inertia.
न्यूटन का पहला नियम — जड़त्व का नियम
> कोई वस्तु विराम में रहती है या एकसमान गति से सीधी रेखा में चलती रहती है, जब तक कोई बाहरी बल न लगे।
जड़त्व वस्तु की वह प्रवृत्ति है जो इसके विराम या गति की अवस्था में परिवर्तन का विरोध करती है।
इसे जड़त्व का नियम भी कहते हैं।
Newton's Second Law — Law of Force
The acceleration of an object is directly proportional to the net force applied and inversely proportional to its mass.
Formula: F = ma
Also expressed as: F = Δp / Δt (rate of change of momentum)
Momentum (p) = m × v — SI unit: kg·m/s
This law defines force quantitatively and is the basis for most numerical problems in BPSC.
न्यूटन का दूसरा नियम — बल का नियम
किसी वस्तु का त्वरण लगाए गए बल के सीधे अनुपात में और द्रव्यमान के व्युत्क्रम अनुपात में होता है।
सूत्र: F = ma
साथ ही: F = Δp / Δt (संवेग के परिवर्तन की दर)
संवेग (p) = m × v — SI इकाई: kg·m/s
यह नियम बल को मात्रात्मक रूप से परिभाषित करता है और BPSC के संख्यात्मक प्रश्नों की नींव है।
Newton's Third Law — Action & Reaction
> For every action, there is an equal and opposite reaction.
Examples:
This law is the principle behind rocket propulsion and jet engines.
न्यूटन का तीसरा नियम — क्रिया और प्रतिक्रिया
> प्रत्येक क्रिया के बराबर और विपरीत प्रतिक्रिया होती है।
उदाहरण:
यह नियम रॉकेट प्रणोदन और जेट इंजन का आधार है।
Momentum & Conservation of Momentum
Momentum (p) = mass × velocity = m × v
Law of Conservation of Momentum:
If no external force acts on a system, the total momentum remains constant.
p_before = p_after
Example: When two balls collide, the total momentum before collision equals total momentum after collision.
Impulse = F × t = Δp (change in momentum)
संवेग और संवेग संरक्षण
संवेग (p) = द्रव्यमान × वेग = m × v
संवेग संरक्षण का नियम:
यदि किसी निकाय पर कोई बाहरी बल न लगे, तो कुल संवेग नियत रहता है।
p_पहले = p_बाद
उदाहरण: दो गेंदों के आपस में टकराने पर, टकराने से पहले और बाद का कुल संवेग समान रहता है।
आवेग = F × t = Δp (संवेग में परिवर्तन)
Points to Remember
स्मरणीय बिंदु
कार्य, ऊर्जा और शक्ति
Work, Energy & Power — Introduction
These three concepts form the backbone of mechanics in physics.
All three are inter-related: energy enables work, and power measures how fast work happens.
They appear frequently in BPSC TRE-4 General Science questions — especially formulas, units, and types of energy.
कार्य, ऊर्जा और शक्ति — परिचय
ये तीन अवधारणाएँ भौतिकी में यांत्रिकी की नींव हैं।
तीनों आपस में जुड़े हैं: ऊर्जा कार्य को संभव बनाती है, और शक्ति मापती है कि कार्य कितने तेजी से होता है।
ये BPSC TRE-4 सामान्य विज्ञान प्रश्नों में — विशेषकर सूत्रों, इकाइयों और ऊर्जा के प्रकारों में — अक्सर आते हैं।
Work — Definition & Formula
Work is done when a force applied on an object causes displacement in the direction of the force.
Formula: W = F × d × cos θ
Key points:
कार्य — परिभाषा और सूत्र
कार्य तब होता है जब किसी वस्तु पर लगाया गया बल इसे बल की दिशा में विस्थापित करे।
सूत्र: W = F × d × cos θ
Energy — Types & Formulas
Energy is the ability to do work. SI unit: Joule (J).
Kinetic Energy (KE): Energy of a moving object.
Potential Energy (PE): Stored energy due to position.
Law of Conservation of Energy: Energy can neither be created nor destroyed — only converted from one form to another.
Total mechanical energy = KE + PE = constant (in absence of friction)
ऊर्जा — प्रकार और सूत्र
ऊर्जा कार्य करने की क्षमता है। SI इकाई: जूल (J)।
गतिज ऊर्जा (KE): गतिमान वस्तु की ऊर्जा।
Power — Definition & Formula
Power is the rate of doing work.
Formula: P = W / t
Also: P = F × v (force × velocity)
Units of Power:
Power is a scalar quantity.
The unit kilowatt-hour (kWh) is used to measure electrical energy, not power.
शक्ति — परिभाषा और सूत्र
शक्ति कार्य करने की दर है।
Work-Energy Theorem
The Work-Energy Theorem states:
> The net work done on an object equals the change in its kinetic energy.
W_net = ΔKE = ½mv² − ½mu²
Practical meaning: If you push a stationary car and it starts moving, the work done by you equals the KE gained by the car.
This theorem is key for BPSC numerical-type questions involving force, mass, and velocity.
कार्य-ऊर्जा प्रमेय
कार्य-ऊर्जा प्रमेय कहता है:
> किसी वस्तु पर किया गया कुल कार्य इसकी गतिज ऊर्जा में परिवर्तन के बराबर होता है।
W_net = ΔKE = ½mv² − ½mu²
व्यावहारिक अर्थ:
Points to Remember
स्मरणीय बिंदु
गुरुत्वाकर्षण
Gravitation — Introduction
Gravitation is the natural phenomenon by which all objects with mass attract each other.
Newton's Law of Universal Gravitation states:
> Every particle in the universe attracts every other particle with a force that is directly proportional to the product of their masses and inversely proportional to the square of the distance between them.
Formula: F = G × m₁ × m₂ / r²
Gravitation was discovered by Sir Isaac Newton (inspired by falling apple, ~1687).
गुरुत्वाकर्षण — परिचय
गुरुत्वाकर्षण वह प्राकृतिक घटना है जिसमें सभी द्रव्यमान वाली वस्तुएँ एक-दूसरे को आकर्षित करती हैं।
न्यूटन का सार्वत्रिक गुरुत्वाकर्षण का नियम कहता है:
> ब्रह्मांड में प्रत्येक कण अन्य प्रत्येक कण को एक ऐसे बल से आकर्षित करता है जो उनके द्रव्यमानों के गुणनफल के सीधे अनुपात में और उनके बीच की दूरी के वर्ग के व्युत्क्रम में होता है।
सूत्र: F = G × m₁ × m₂ / r²
गुरुत्वाकर्षण की खोज सर आइजैक न्यूटन ने की (~1687, गिरते सेब से प्रेरणा)।
Acceleration due to Gravity (g)
When an object falls freely under gravity, it accelerates at a rate called acceleration due to gravity (g).
g = GM / R²
Value of g on Earth's surface: g ≈ 9.8 m/s² (often approximated as 10 m/s²)
Key properties of g:
Weight = m × g (force with which Earth attracts an object)
गुरुत्वीय त्वरण (g)
जब कोई वस्तु गुरुत्वाकर्षण के अधीन स्वतंत्र रूप से गिरती है, तो वह एक त्वरण से गति करती है जिसे गुरुत्वीय त्वरण (g) कहते हैं।
g = GM / R²
Variation of g
g decreases as you move:
- g decreases because r increases in g = GM/r²
- At very high altitude, g → 0
- g is less on mountains than at sea level
- g also decreases as you go deeper into the Earth.
- At Earth's centre: g = 0
- g is greater at poles (Earth is slightly flattened there → smaller radius → stronger gravity)
- g is less at equator (greater radius + rotation effect)
Summary: g is maximum at poles and decreases towards equator and at greater altitude or depth.
g का परिवर्तन
g कम होता है जब आप जाते हैं:
- g घटता है क्योंकि g = GM/r² में r बढ़ता है
Escape Velocity & Orbital Velocity
Escape Velocity:
The minimum velocity needed for an object to escape Earth's gravitational field and never return.
vₑ = √(2GM/R) = √(2gR)
Escape velocity from Earth ≈ 11.2 km/s (≈ 11,200 m/s)
Orbital Velocity:
Velocity needed by a satellite to orbit Earth at a given height.
v₀ = √(GM/r)
पलायन वेग और कक्षीय वेग
पलायन वेग:
वह न्यूनतम वेग जो किसी वस्तु को पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र से बाहर निकलने और कभी न लौटने के लिए चाहिए।
vₑ = √(2GM/R) = √(2gR)
पृथ्वी से पलायन वेग ≈ 11.2 km/s (≈ 11,200 m/s)
Kepler's Laws of Planetary Motion
Johannes Kepler (1571–1630) gave three laws:
First Law (Law of Orbits):
Every planet revolves around the Sun in an elliptical orbit with the Sun at one focus.
Second Law (Law of Areas):
A line joining the planet to the Sun sweeps equal areas in equal times — a planet moves faster when it is closer to the Sun.
Third Law (Law of Periods):
The square of the period (T²) of revolution is proportional to the cube of the mean orbital radius (r³).
T² ∝ r³
These laws were later explained by Newton's Law of Gravitation.
केप्लर के ग्रहीय गति के नियम
योहान्स केप्लर (1571–1630) ने तीन नियम दिए:
पहला नियम (कक्षाओं का नियम):
प्रत्येक ग्रह सूर्य के चारों ओर एक दीर्घवृत्तीय कक्षा में परिक्रमा करता है, जिसके एक नाभि पर सूर्य होता है।
दूसरा नियम (क्षेत्रफलों का नियम):
Points to Remember
स्मरणीय बिंदु
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मुख्य बिंदु:
स्थितिज ऊर्जा (PE): स्थिति के कारण संचित ऊर्जा।
ऊर्जा संरक्षण का नियम: ऊर्जा न तो उत्पन्न होती है, न नष्ट — केवल एक रूप से दूसरे रूप में बदलती है।
कुल यांत्रिक ऊर्जा = KE + PE = नियत (घर्षण की अनुपस्थिति में)
साथ ही: P = F × v (बल × वेग)
शक्ति की इकाइयाँ:
शक्ति एक अदिश राशि है।
किलोवाट-घंटा (kWh) विद्युत ऊर्जा मापने के लिए उपयोग होता है, न कि शक्ति के लिए।
यह प्रमेय बल, द्रव्यमान और वेग से जुड़े BPSC संख्यात्मक प्रश्नों के लिए महत्त्वपूर्ण है।
पृथ्वी की सतह पर g का मान: g ≈ 9.8 m/s² (प्रायः 10 m/s² लिया जाता है)
g के मुख्य गुण:
भार = m × g (वह बल जिससे पृथ्वी वस्तु को आकर्षित करती है)
- पहाड़ों पर समुद्र तल की अपेक्षा g कम होता है
- पृथ्वी के अंदर जाने पर g घटता है।
- पृथ्वी के केंद्र पर: g = 0
- ध्रुवों पर g अधिक (पृथ्वी वहाँ थोड़ी चपटी है → छोटी त्रिज्या → अधिक गुरुत्वाकर्षण)
- भूमध्य रेखा पर g कम (बड़ी त्रिज्या + घूर्णन प्रभाव)
सारांश: g ध्रुवों पर अधिकतम है और भूमध्य रेखा, अधिक ऊँचाई या गहराई की ओर घटता है।
कक्षीय वेग:
किसी दी गई ऊँचाई पर पृथ्वी की परिक्रमा के लिए उपग्रह को आवश्यक वेग।
v₀ = √(GM/r)
ग्रह को सूर्य से जोड़ने वाली रेखा समान समय में समान क्षेत्रफल बनाती है — जब ग्रह सूर्य के निकट होता है तो तेज चलता है।
तीसरा नियम (आवर्तकालों का नियम):
परिक्रमा काल का वर्ग (T²) माध्य कक्षीय त्रिज्या के घन (r³) के अनुपाती होता है।
T² ∝ r³
इन नियमों की बाद में न्यूटन के गुरुत्वाकर्षण के नियम से व्याख्या हुई।