बल

बल व बलाचे वर्गीकरण

निसर्गात आढळणाऱ्या आणि परस्परांपासून भिन्न असणाऱ्या सर्व बलांचे चार मुख्य गटांत वर्गीकरण करता येते.
›› गुरुत्वबल
›› विद्युत चुंबकीय बल
›› केंद्रकीय बल
›› क्षीण बल


गुरुत्वबल (Gravitational Force)

  • सफरचंद खालीच का पडले? या प्रश्नाच्या उत्तराच्या शोधात न्यूटन यांनी गुरुत्वबलाचा शोध घेतला.
  • न्यूटनच्या म्हणण्यानुसार विश्वातील प्रत्येक वस्तू दुसऱ्या वस्तूला स्वत:कडे ओढते. या प्रकारे प्रयुक्त आकर्षणबलास ‘गुरुत्वबल’ असे म्हणतात.
  • हे बल परस्परांकडे आकर्षित होणाऱ्या दोन वस्तूंच्या वस्तुमानावर अवलंबून असते. ओढणाऱ्या वस्तूंचे वस्तुमान जास्त असेल तर बलाचे परिमाणही जास्त असते.
  • एखाद्या वस्तूवर समान अंतरावर पृथ्वीचे गुरुत्वबल हे चंद्राच्या गुरुत्वबलापेक्षा अधिक असते; कारण चंद्राचे वस्तुमान पृथ्वीच्या वस्तुमानापेक्षा कमी असते.
  • गुरुत्वबल दोन वस्तूंमधील अंतरावरदेखील अवलंबून असते. जर दोन वस्तूंमधील अंतर कमी असेल तर त्यांच्यातील गुरुत्वबल जास्त असते.
  • न्यूटनचा गुरुत्वाकर्षणाचा नियम असे सांगतो की, विश्वातील कोणत्याही दोन वस्तू कोठेही असल्या तरी त्यांच्या परस्परांना आकर्षित करणारे गुरुत्वबल प्रयुक्त असते. हे बल त्या वस्तूंच्या वस्तुमानाच्या गुणाकाराशी समानुपाती व वस्तूंमधील अंतराच्या वर्गाच्या व्यस्तानुपाती असते.
  • F=G m1 m2 /r2 G = विश्वगुरुत्व स्थिरांक
  • SI पद्धतीत G = 6.67 × 10-11 Nm2/kg2
  • CGS पद्धतीत G = 6.67 × 10-8 dyne.cm2/g2

पृथ्वीचे गुरुत्व त्वरण

  • एखादी वस्तू विशिष्ट उंचीवरून हवेतून खाली सोडली तर ती सरळ खाली येते. खाली येताना वेग वाढतो. याचा अर्थ त्याच्यात त्वरण निर्माण होते. यालाच ‘गुरुत्व त्वरण’ असे म्हणतात.
  • पिसा येथील झुलत्या मनोऱ्यावरून एकाच वेळी वेगवेगळ्या वस्तुमानाचे दगड गॅलिलिओने खाली सोडले आणि असा निष्कर्ष काढला की, गुरुत्व त्वरण हे वस्तूच्या वस्तुमानावर अवलंबून नसते.
  • गुरुत्व त्वरण हे फक्त पृथ्वीच्या वस्तुमानावर व वस्तूच्या उंचीवर अवलंबून आहे; पण वस्तूच्या वस्तुमानावर नाही.

गुरुत्व त्वरण = 9.8 m/s2(सरासरी)

  • पृथ्वीच्या त्रिज्या ध्रुवाजवळ कमी आहे. विषुववृत्ताजवळ जास्त आहे.
  • g चे मूल्य ध्रुवावर 9.83m/s2 आहे.
  • g चे मूल्य विषुववृत्तावर 9.78m/s2 आहे.

वस्तुमान (Mass)

  • कोणत्याही वस्तूचे वस्तुमान म्हणजे त्यामध्ये असणारा द्रव्यसंचय होय.
  • वस्तुमान सगळीकडे सारखेच आहे. ते कधीही बदलत नाही. वस्तुमान कधीही शून्य होत नाही.
  • जितके वस्तुमान जास्त, तितके जडत्वही जास्त असते. दुकानामधील तराजू फक्त वस्तुमानांची तुलना करू शकतो.

वजन (Weight)

  • एखाद्या वस्तूला पृथ्वी ज्या बलाने आपल्या केंद्राच्या दिशेने ओढते त्याला वस्तूचे वजन म्हणतात.
  • वस्तूचे वजन हे वस्तूवर कार्यरत असणारे पृथ्वीचे गुरुत्वबल होय.
  • वजन ही सदिश राशी आहे.(w=mg)
  • g ची किंमत सगळीकडे सारखी नाही. त्यामुळे वजनसुद्धा सगळीकडे सारखे नाही.
  • वस्तूचे वजन ध्रुवावर जास्तीत जास्त तर विषुववृत्तावर सर्वांत कमी राहील.
  • गुरुत्वबलाच्या प्रभावापासून मुक्त अवकाशयानात अंतराळवीरांना वजनरहित अवस्थेचा प्रत्यय येतो. तो वजनदार वस्तू सहज उचलू शकतो; कारण तेथे प्रत्येक वस्तूचे वजन शून्य असते.

मुक्तपतन

  • झाडाचे वाळलेले पान, पिकलेले फळ हे केवळ गुरुत्वाकर्षणामुळे खाली येतात. त्याला आपण मुक्तपतन असे म्हणतो.
  • मुक्तपतनाच्या वेळी हवा या वस्तूला विरोध करते; कारण वस्तूचे आणि हवेचे घर्षण होते. खऱ्या अर्थाने मुक्तपतन हे फक्त निर्वातातच शक्य आहे.

विद्युत चुंबकीय बल (Electromagnetic Force)

  • सामान्य पदार्थातील अणूंना व रेणूंना एकत्रित ठेवणाऱ्या बलास ‘विद्युत चुंबकीय बल’ असे म्हणतात.
  • विद्युत चुंबकीय बल गुरुत्वबलापेक्षा अनेक पटींनी मोठे आहे. उदा. हायड्रोजनच्या अणूमधील इलेक्ट्रॉन व प्रोटॉनमधील विद्युत चुंबकीय बल जवळजवळ 10-7N असते.
  • इलेक्ट्रॉन व प्रोटॉन यांच्यावर प्रयुक्त गुरुत्वबल क्रमश: जवळपास 10-41N आणि 10-34N एवढे असते.
  • विद्युत चुंबकीय बलामुळेच नुकत्याच वापरलेल्या कंगव्याने कागदाचे बारीक कपटे ओढले जातात.
  • लोखंडी खिळ्यावर लोहचुंबकामुळे प्रयुक्त झालेले बल हा विद्युत चुंबकीय बलाचा प्रकार आहे.
  • आपण निसर्गातील जी बहुतांश बले अनुभवतो, ती विद्युत चुंबकीय बलेच असतात.
  • धनप्रभारित आणि ऋणप्रभारित असे दोन प्रकारचे कण विद्युत चुंबकीय बलात भाग घेतात.
  • स्थिर विद्युतकण गतिमान असतील तरच चुंबकीय बल प्रयुक्त होते. विद्युत चुंबकीय बल आकर्षण बल किंवा प्रतिकर्षण बल असे असते.
  • अणूमधील इलेक्ट्रॉन आणि प्रोटॉन यांच्यातील परस्पर आकर्षणाला कारणीभूत बल हे विद्युत चुंबकीय बलच असते. त्यामुळे अणूंचे अस्तित्व टिकून असते.
  • गुरुत्वबल आणि विद्युत चुंबकीय बल ही दोन्ही बले दोन वस्तू बऱ्याच अंतरावर असतानासुद्धा कार्यरत असतात. या दोन्ही बलांना दीर्घ मर्यादा क्षेत्र असलेली किंवा लांब पल्ल्याची बले असे म्हणतात.
  • अणूचे जवळजवळ सर्व वस्तुमान केंद्रकात साठवलेले असते.

केंद्रकीय बल (Nuclear Force)

  • अणूच्या केंद्रकात असणाऱ्या वेगवेगळ्या कणांवर कार्यरत गुरुत्व किंवा विद्युत चुंबकीय या दोन बलाव्यतिरिक्त वेगळे बल केंद्रकात कार्यरत असते. या बलाला केंद्रकीय बल असे म्हणतात.
  • या बलाची व्याप्ती केंद्रकापुरतीच मर्यादित असते. केंद्रकीय बल केंद्रकातील कणांना एकत्र ठेवते.
  • केंद्रकीय बल अगदी लहान मर्यादा क्षेत्र असणारे बल आहे.
  • दोन कणांमधील अंतर १०-१५ पेक्षा कमी असल्यासच केंद्रकीय बल क्रिया करते.
  • केंद्रकीय बलाचे परिमाण विद्युत चुंबकीय बलाच्या १०० पट असते.

क्षीण बल (Weak Force) :

  • इलेक्ट्रॉन, प्रोटॉन आणि न्युट्रॉन यांच्यात होणाऱ्या अन्योन्य क्रियामध्ये प्रयुक्त होणारे बल हे चौथ्या प्रकारचे आहे. याला क्षीण बल म्हणतात.
  • हे बल अत्यंत लहान मर्यादा क्षेत्र असलेले बल आहे.
  • निसर्गात सापडणाऱ्या किरणोत्सर्गी पदार्थांमध्ये हे बल प्रथम आढळले.

 

Posted in IMPORTANT TOPICS.