दैनिक जीवन में भौतिकी

दैनिक जीवन में भौतिकी हमारे रोज़मर्रा के कार्यों और साधनों में गहराई से जुड़ी हुई है। भौतिकी के सिद्धांत हमें बिजली, चुंबकत्व, ध्वनि, प्रकाश और गति जैसे अनेक घटनाओं को समझने और उनका उपयोग करने में मदद करते हैं। इस प्रकार, भौतिकी हमारे जीवन को सरल और सुविधाजनक बनाने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है।

विगत वर्षों में पूछे गए प्रश्न

वर्ष	प्रश्न	अंक
2023	ठोस कार्बन डाई-ऑक्साइड को “शुष्क बर्फ” क्यों कहा जाता है ? भ्रमर-डंक, दर्द एवं जलन क्यों कारित करता है ?	2M
2016	पूर्ण आंतरिक परावर्तन से आप क्‍या समझते हैं ? हीरे की चमक को पूर्ण आंतरिक परावर्तन के आधार पर समझाइए ?	5M
2016 Special exam	एक हलकी व एक भारी वस्तु का संवेग समान है। इनमें से किसकी गतिज ऊर्जा अधिक होगी ?	2M
2013	वाहनों में पश्च दृश्य हेतु उत्तल दर्पण उपयोग में क्यों लिये जाते हैं ?	2M

थ्रस्ट एवं दाब

• क्या तुमने कभी सोचा है कि ऊंट रेगिस्तान में आसानी से क्यों दौड़ सकता है?
• सेना का टैंक, जो हजारों टन से अधिक वजनी होता है, एक सतत चेन पर क्यों टिका होता है?
• ट्रक या मोटरबस के टायर इतने चौड़े क्यों होते हैं?
• काटने वाले औजारों के किनारे इतने नुकीले क्यों होते हैं?

दाब (प्रेशर):

• परिभाषा: दाब वह बल है, जो किसी एकांक क्षेत्रफल पर लंबवत रूप से कार्य करता है। यह एक अदिश राशि है और दिशा पर निर्भर नहीं करता।
• इकाई: दाब की मानक SI इकाई पास्कल (Pa) है, जो एक न्यूटन प्रति वर्ग मीटर (N/m²) के बराबर होती है।
• गणना: दाब की गणना बल को क्षेत्रफल से विभाजित करके की जाती है। 
• गणितीय रूप से:

P= F/A

थ्रस्ट :

• किसी वस्तु पर सतह के लंबवत कार्य करने वाला बल थ्रस्ट कहलाता है।

दाब = थ्रस्ट/क्षेत्रफल

तुम ढीली रेत पर खड़े हो। तुम्हारे पैर रेत में गहराई तक चले जाते हैं। अब, रेत पर लेट जाओ। तुम पाओगे कि तुम्हारा शरीर रेत में उतना गहरा नहीं जाएगा। ऐसा क्यों?

• जब तुम ढीली रेत पर खड़े होते हो, तो तुम्हारे शरीर का वजन, जो बल का प्रतिनिधित्व करता है, तुम्हारे पैरों के आकार के क्षेत्रफल पर कार्य करता है। इसके विपरीत, जब तुम लेटते हो, तो वही बल तुम्हारे पूरे शरीर के बड़े क्षेत्रफल पर कार्य करता है।
• इसके परिणामस्वरूप बल के कार्य करने वाले क्षेत्रफल में अंतर के कारण प्रभाव भिन्न होता है। यद्यपि दोनों परिस्थितियों में थ्रस्ट स्थिर रहता है, प्रभाव भिन्न होता है, जो यह दर्शाता है कि थ्रस्ट का प्रभाव उस क्षेत्रफल पर निर्भर करता है, जिस पर यह कार्य करता है।

एक ही बल छोटे क्षेत्रफल पर अधिक दाब और बड़े क्षेत्रफल पर कम दाब उत्पन्न करता है। यही कारण है कि कील का सिरा नुकीला होता है, चाकू के किनारे तेज होते हैं, और इमारतों की नींव चौड़ी होती है।

द्रव (Fluids)

द्रवों में दाब: सभी द्रव और गैसें द्रव हैं। द्रवों का वजन होता है, और वे अपने पात्र के आधार और दीवारों पर सभी दिशाओं में दाब डालते हैं।

उत्प्लावन (BUOYANCY)

• क्या तुमने कभी पूल में तैरते समय हल्का महसूस किया है?
• क्या तुमने कभी कुएं से पानी खींचते समय यह महसूस किया कि पानी की बाल्टी पानी से बाहर निकलने पर अधिक भारी होती है?
• क्या तुमने कभी सोचा कि लोहे और इस्पात से बनी एक जहाज समुद्र के पानी में क्यों नहीं डूबती, जबकि उतनी ही मात्रा में लोहा और इस्पात एक शीट के रूप में डूब जाएगा?

यदि उत्प्लावन बल वस्तु के वजन से अधिक हो, तो वस्तु तैरेगी। {यदि कम हो → डूबेगी}

उत्प्लावन बल:

• उत्प्लावन बल वह ऊपर की ओर कार्य करने वाला बल है, जो किसी द्रव (द्रव या गैस) द्वारा उसमें रखी गई वस्तु पर लगाया जाता है। यह बल वस्तु के वजन का विरोध करता है और उत्प्लावन प्रभाव के लिए उत्तरदायी होता है, जिसके कारण वस्तुएं तैरती हैं।
• सिद्धांत: आर्किमिडीज़ का सिद्धांत कहता है कि कोई वस्तु जो द्रव में आंशिक या पूर्ण रूप से डूबी हो, उस पर ऊपर की ओर एक बल कार्य करता है, जो उसके द्वारा विस्थापित द्रव के वजन के बराबर होता है।

निर्धारक:

• उत्प्लावन बल द्रव की घनत्व और विस्थापित द्रव की मात्रा पर निर्भर करता है।
• यदि वस्तु का वजन उत्प्लावन बल से कम हो, तो वह तैरती है; यदि अधिक हो, तो डूबती है।

अनुप्रयोग:

• जहाजों और पनडुब्बियों के डिजाइन में उपयोग।
• लैक्टोमीटर, जो दूध के नमूने की शुद्धता निर्धारित करने के लिए उपयोग होता है, और हाइड्रोमीटर, जो द्रवों की घनत्व मापने के लिए उपयोग होता है, इस सिद्धांत पर आधारित हैं।

लोहे की कील डूबती है और कॉर्क तैरता है, जब उन्हें पानी की सतह पर रखा जाता है:

• कॉर्क:
  • कॉर्क का घनत्व < पानी का घनत्व।
  • पानी का उत्प्लावन बल (उत्थित बल) कॉर्क के वजन से अधिक होता है।
  • परिणाम: कॉर्क तैरता है, क्योंकि उत्प्लावन बल उसके वजन से अधिक है।
• लोहे की कील:
  • लोहे की कील का घनत्व > पानी का घनत्व।
  • पानी का उत्प्लावन बल (उत्थित बल) कील के वजन से कम होता है।
  • परिणाम: लोहे की कील डूबती है, क्योंकि उसका वजन उत्प्लावन बल से अधिक है।

वस्तुएं पानी की सतह पर क्यों तैरती या डूबती हैं?

• जिन वस्तुओं का घनत्व उस द्रव से कम होता है, जिसमें वे डूबी होती हैं, वे द्रव की सतह पर तैरती हैं। यदि वस्तु का घनत्व उस द्रव के घनत्व से अधिक हो, जिसमें वह डूबी है, तो वह द्रव में डूब जाती है।

जहाज का डिजाइन:

• जहाज को इस तरह डिजाइन किया जाता है कि वह पानी की बड़ी मात्रा को विस्थापित करे, जिससे उत्प्लावन बल उसके वजन से अधिक हो।
• जहाज के पतवार (हल) का आकार, जो खोखला होता है और पानी की बड़ी मात्रा को विस्थापित करने के लिए डिजाइन किया जाता है, इसकी उत्प्लावन में योगदान देता है।
• जब तुम्हारे पास लोहे और इस्पात की उतनी ही मात्रा एक शीट के रूप में होती है, तो विस्थापित पानी की मात्रा बहुत कम होती है। उत्प्लावन बल सामग्री के वजन को संतुलित करने के लिए पर्याप्त नहीं हो सकता, जिसके कारण शीट डूब जाती है।
  सिद्धांत: आर्किमिडीज़ का सिद्धांत