बल और दाब | Force and pressure | Mathwayy
F = m × a
P = F / A
1 Pa = 1 N/m²
P = hρg
बल और दाब
NCERT कक्षा 8 विज्ञान - अध्याय 8
बल और दाब (Force & Pressure)
बल के प्रकार, दाब और इसके दैनिक जीवन में अनुप्रयोग
परिचय (Introduction)
बल और दाब हमारे दैनिक जीवन में होने वाली अनेक घटनाओं के मूल में हैं। जब हम कोई वस्तु धक्का देते हैं, खींचते हैं, उठाते हैं या फेंकते हैं, तो हम बल लगा रहे होते हैं। दाब वह बल है जो किसी इकाई क्षेत्रफल पर लगता है। इस अध्याय में हम बल के विभिन्न प्रकार, उनके प्रभाव, दाब की अवधारणा और इसके व्यावहारिक उपयोगों के बारे में अध्ययन करेंगे।
F = ma
मुख्य अवधारणा
बल किसी वस्तु की गति की अवस्था या आकृति में परिवर्तन ला सकता है। बल को न्यूटन (N) में मापा जाता है। दाब बल प्रति इकाई क्षेत्रफल है और इसे पास्कल (Pa) में मापा जाता है। (दाब = बल / क्षेत्रफल)
बल के प्रकार (Types of Force)
संपर्क बल
वस्तुओं के सीधे संपर्क में आने से लगने वाला बल।
• मांसपेशीय बल: मानव या जानवरों की मांसपेशियों द्वारा।
• घर्षण बल: सतहों के बीच गति का विरोध।
Contact Force
असंपर्क बल
बिना सीधे संपर्क के लगने वाला बल।
• गुरुत्वाकर्षण बल: पृथ्वी द्वारा आकर्षण।
• चुंबकीय बल: चुंबक द्वारा लोहे को आकर्षित करना।
Non-Contact Force
वायुमंडलीय दाब
वायुमंडल के वजन के कारण पृथ्वी की सतह पर लगने वाला दाब।
• समुद्र तल पर: 101,325 Pa
Atmospheric Pressure
द्रव दाब
द्रव के भार के कारण लगने वाला दाब।
• पास्कल का नियम: दाब सभी दिशाओं में समान रूप से संचरित होता है।
Liquid Pressure
असंपर्क बल — गुरुत्वाकर्षण
बल और दाब में अंतर
| गुण | संतुलित बल (Balanced) | असंतुलित बल (Unbalanced) |
|---|---|---|
| परिभाषा | जब किसी वस्तु पर लगने वाले सभी बल एक-दूसरे को निरस्त कर देते हैं | जब किसी वस्तु पर लगने वाले बल एक-दूसरे को निरस्त नहीं करते |
| वस्तु की गति | विरामावस्था में रहती है या एकसमान गति से चलती रहती है | वस्तु की गति की अवस्था में परिवर्तन होता है |
| नियम | न्यूटन का प्रथम गति नियम | न्यूटन का द्वितीय गति नियम |
| उदाहरण | मेज पर रखी पुस्तक | गेंद को लात मारना |
बल की गणना का उदाहरण
2 किलोग्राम द्रव्यमान की एक वस्तु 5 m/s² के त्वरण से गति कर रही है। वस्तु पर लगने वाले बल की गणना कीजिए।
हल:
द्रव्यमान (m) = 2 kg, त्वरण (a) = 5 m/s²
बल (F) = m × a = 2 × 5 = 10 N
हल:
द्रव्यमान (m) = 2 kg, त्वरण (a) = 5 m/s²
बल (F) = m × a = 2 × 5 = 10 N
दाब और बल के सूत्र (Formulas)
दाब (Pressure)
P = F / A
दाब = बल ÷ क्षेत्रफल
ठोस सतहों पर
तरल दाब (Liquid Pressure)
P = h × ρ × g
दाब = ऊँचाई × घनत्व × गुरुत्व
द्रवों में
वायुमंडलीय दाब
1 atm = 101,325 Pa
समुद्र तल पर मानक दाब
Standard Pressure
दाब बढ़ाना या घटाना
दाब बढ़ाने के लिए क्षेत्रफल घटाना या बल बढ़ाना पड़ता है। वहीं दाब घटाने के लिए बल घटाना या क्षेत्रफल बढ़ाना होता है।
बल के मुख्य प्रभाव
गति लाना
बल स्थिर वस्तु को गतिमान कर सकता है और गतिमान को रोक सकता है।
दिशा बदलना
बल वस्तु की गति की दिशा या उसकी चाल को बदल सकता है।
आकार बदलना
बल लगाकर किसी भी वस्तु की आकृति में परिवर्तन किया जा सकता है।
वायुमंडलीय दाब के अनुप्रयोग
सोडा स्ट्रॉ: स्ट्रॉ से हवा निकालने पर दाब पेय को ऊपर धकेलता है।
सिरिंज: प्लंजर खींचने पर वायुमंडलीय दाब द्रव को अंदर धकेलता है।
सक्शन कप: कप की हवा निकल जाने पर वायुमंडलीय दाब उसे दबाए रखता है।
दैनिक जीवन में दाब के अनुप्रयोग
चाकू की धार (दाब बढ़ाना)
चाकू की धार पतली होने से क्षेत्रफल कम हो जाता है, जिससे कम बल लगाने पर भी अधिक दाब उत्पन्न होता है और चीजें आसानी से कट जाती हैं।
नुकीली कीलें (दाब बढ़ाना)
कील का सिरा नुकीला होता है ताकि कम क्षेत्रफल के कारण दीवार में ठोकने पर अधिकतम दाब लगे।
चौड़े टायर (दाब घटाना)
ट्रक या ट्रैक्टर में चौड़े टायर लगाए जाते हैं ताकि वाहन का भार अधिक क्षेत्रफल पर फैले और सड़क या मिट्टी पर दाब कम हो।
स्कूल बैग के पट्टे (दाब घटाना)
बैग के पट्टे चौड़े बनाए जाते हैं ताकि बैग का भार कंधों के अधिक क्षेत्रफल पर फैले और दाब कम महसूस हो।
अतिरिक्त उदाहरण और गणनाएँ
दाब की गणना का उदाहरण
जूतों का दाब
एक व्यक्ति का भार 600 N है। यदि उसके जूते का तल 0.02 m² क्षेत्रफल का है तो जूतों द्वारा धरती पर डाला गया दाब ज्ञात कीजिए।
हल:
बल (F) = 600 N
क्षेत्रफल (A) = 0.02 m²
दाब (P) = F / A = 600 / 0.02 = 30,000 Pa
हल:
बल (F) = 600 N
क्षेत्रफल (A) = 0.02 m²
दाब (P) = F / A = 600 / 0.02 = 30,000 Pa
द्रव दाब का उदाहरण
टंकी का दाब
एक टंकी में 10 मीटर ऊँचाई तक पानी भरा है। पानी का घनत्व 1000 kg/m³ है। टंकी के तल पर दाब की गणना कीजिए। (g = 10 m/s²)
हल:
ऊँचाई (h) = 10 m, घनत्व (ρ) = 1000 kg/m³, गुरुत्व (g) = 10 m/s²
दाब (P) = hρg = 10 × 1000 × 10 = 100,000 Pa
हल:
ऊँचाई (h) = 10 m, घनत्व (ρ) = 1000 kg/m³, गुरुत्व (g) = 10 m/s²
दाब (P) = hρg = 10 × 1000 × 10 = 100,000 Pa
1
द्रव बैरोमीटर: वायुमंडलीय दाब में परिवर्तन द्रव स्तंभ की ऊँचाई से मापा जाता है।
2
उबलते पानी का तापमान: ऊँचाई पर कम दाब के कारण पानी कम तापमान पर उबलता है।
3
स्की का चौड़ा आधार: स्की का आधार चौड़ा रखा जाता है ताकि व्यक्ति का भार बर्फ के अधिक क्षेत्रफल पर फैले।
महत्वपूर्ण प्रश्न (Q&A)
Q1. बल क्या है? इसके प्रकार और उदाहरण दें।
उत्तर: बल वह बाह्य कारक है जो किसी वस्तु की विरामावस्था या गति में परिवर्तन लाता है।
मांसपेशीय: साइकिल चलाना, बैलगाड़ी खींचना।
घर्षण: ब्रेक लगाना, जूतों और सड़क के बीच घर्षण।
गुरुत्वाकर्षण: पेड़ से फल का गिरना।
चुंबकीय: फ्रिज पर मैग्नेट चिपकाना।
Q2. दाब कम करने के लिए क्षेत्रफल क्यों बढ़ाते हैं?
उत्तर: सूत्र P = F/A के अनुसार, दाब और क्षेत्रफल एक-दूसरे के व्युत्क्रमानुपाती (Inversely proportional) होते हैं।
इसलिए यदि बल स्थिर रहे, तो क्षेत्रफल (A) बढ़ाने पर दाब (P) घट जाता है।
इसी कारण भारी ट्रकों में चौड़े टायर और ऊँची इमारतों की नींव चौड़ी बनाई जाती है।
रोचक तथ्य (Interesting Facts)
ऊँचाई और दाब
जैसे-जैसे आप पहाड़ों पर ऊपर जाते हैं, वायुमंडलीय दाब कम होता जाता है, जिससे साँस लेने में तकलीफ हो सकती है।
गहराई और दाब
समुद्र की गहराइयों में पानी का दाब बहुत अधिक होता है, इसीलिए पनडुब्बियों को बहुत मज़बूत धातु से बनाया जाता है।
पास्कल का नियम (Pascal's Law)
फ्रांसीसी गणितज्ञ ब्लेज़ पास्कल के अनुसार, किसी बंद द्रव पर लगाया गया दाब सभी दिशाओं में बिना घटे समान रूप से संचरित होता है। हाइड्रोलिक लिफ्ट और कार के ब्रेक इसी सिद्धांत पर काम करते हैं।
प्रत्येक क्रिया की सदैव समान एवं विपरीत दिशा में प्रतिक्रिया होती है।
अध्याय का सारांश
इस अध्याय में हमने बल के प्रकार (संपर्क और असंपर्क), बल के 5 प्रभाव, दाब की अवधारणा (P=F/A) और वायुमंडलीय एवं द्रव दाब के दैनिक जीवन में अनुप्रयोगों का विस्तार से अध्ययन किया।
बल (Force)
F = ma (Newton)
दाब (Pressure)
P = F/A (Pascal)
संपर्क बल
मांसपेशीय, घर्षण
असंपर्क बल
गुरुत्व, चुंबकीय
अगला अध्ययन करें
अगले अध्याय में हम घर्षण (Friction) और इसके फायदों-नुकसान का विस्तृत अध्ययन करेंगे।