बल व बलाचे वर्गीकरण
Must Read (नक्की वाचा):
- निसर्गात आढलाणाऱ्या आणि परस्परांपासून भिन्न असणाऱ्या सर्व बलांचे 4 मुख्य गटात वर्गीकरण करता येते.
- गुरुत्व बाल
- विधुत चुंबकीय बाल
- केंद्रकीय बल
- क्षीण बल
गुरुत्वबल (Gravitational Force) :
- सफरचंद खालीच का पडले ? या प्रश्नाच्या उत्तराच्या शोधात न्यूटन यांनी गुरुत्वबलाचा शोध घेतला.
- न्यूटनच्या म्हणण्यानुसार विश्वातील प्रत्येक वस्तु दुसर्या वस्तूला स्वत:कडे ओढते. या प्रकारे प्रयुक्त आकर्षणबलास ‘गुरुत्वबल’ असे म्हणतात.
- हे बल परस्परांकडे आकर्षित होणार्‍या दोन वस्तूंच्या वस्तुमानावर अवलंबून असते. ओढणार्‍या वस्तूंचे वस्तूमान जास्त असेल तर बलाचे परिमाणही जास्त असते.
- एखाधा 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 वस्तु कोठेही असल्या तरी त्यांच्या परस्परांना आकर्षित करणारे गुरुत्वबल प्रयुक्त असते. हे बल त्या वस्तूंच्या वस्तुमानाच्या गुणकाराशी 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 वस्तु 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 मनोर्यातवरून एकाच वेळी वेगवेगळ्या वस्तूमानाचे दगड गॅलिलियोने खाली सोडले व असा निष्कर्ष काढला की गुरुत्व त्वरण हे वस्तूच्या वस्तुमानवर अवलंबून नसते.
- गुरुत्वत्वरण हे फक्त पृथ्वीच्या वस्तुमानावर व वस्तूच्या उंचीवर अवलंबून आहे, पण वस्तूच्या व्स्तुमानावर नाही.
- गुरुत्व त्वरण g = 9.8 m/s2 (सरासरी)
- पृथ्वीच्या त्रिज्या ध्रुवांजवळ कमी आहे. तर 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 हो अदिश राशि असून SI एकक kg आहे.
- 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-
- एखाधा 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 विषुवृत्तावर सर्वात कमी राहील.
- गुरुत्व बलाच्या प्रभावापासून मुक्त अवकाशयानात अंतराळवीरांना वजनरहित अवस्थेचा प्रत्यय येतो. तो वजनदार वस्तु सहज उचलू शकतो. कारण तेथे प्रत्येक वस्तूचे वजन w 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. खर्यात अर्थाने मुक्त पतन हे फक्त निर्वातातच शक्य आहे.
विद्युत चुंबकीय बल (Electromagnetic Force) :
- सामान्य पदार्थातील अणूंना व रेणूंना एकत्रित ठेवणार्याप बलास ‘विद्युत चुंबकीय बल’ असे म्हणतात.
- विधूतचुंबकीय बल गुरुत्वबलापेक्षा अनेक पटींनी मोठे आहे. उदा. हायड्रोजनच्या अनुमधील इलेक्ट्रॉन व प्रोटॉनमधील विधुत चुंबकीय बल जवळजवळ 10-7N असते.
इलेक्ट्रॉन व प्रोटॉन यांच्यावर प्रयुक्त गुरुत्वबल क्रमश: जवळपास 10-41N आणि 10-34N एवढे असते.
- विधुतचुंबकीय बलामुळेच नुकत्याच वापरलेल्या कंगव्याने कागदाचे बारीक कपटे ओढले जातात.
- लोखंडी खिळ्यावर लोहचुंबकामुळे प्रयुक्त झालेले बल हा विधुतचुंबकीय बलाचा प्रकार आहे.
- आपण निसर्गातील जी बहुतांश बले अनुभवतो, ती विधुत चुंबकीय बलेच असतात.
- धनप्रभारीत आणि ऋणप्रभारीत असे दोन प्रकारचे कण विधूतचुंबकीय बलात भाग घेतात.
- स्थिर विधुतकण गतीमान असतील तरच चुंबकीयबल प्रयुक्त होते. विधुतचुंबकीय बल आकर्षणबल किंवा प्रतिकर्षणबल असे शकते.
- अनुमधील इलेक्ट्रॉन आणि प्रोटॉन यांच्यातील परस्पर आकर्षणाला कारणीभूत बल हे विधूतचुंबकीय बलच असते. त्यामुळे अणूंचे अस्तित्व टिकून असते.
- गुरुत्वबल आणि विधुतचुंबकीय बल ही दोन्ही बले दोन वस्तु बऱ्याच अंतरावर असतानासुद्धा कार्यरत असतात. या दोन्ही बलांना दीर्घमर्यादा क्षेत्र असलेली किंवा लांब पल्ल्याची बले असे म्हणतात.
केंद्रकीय बल (Nuclear Force) :
- अणूचे जवळजवळ सर्व वस्तूमान केंद्रकात साठवलेले असते.
- अणूच्या केंद्रकात असणाऱ्या वेगवेगळ्या कणांवर कार्यरत गुरुत्व किंवा विधुत 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 कनांमधील अंतर 10-15m पेक्षा कमी असल्यासच केंद्रकीय बल क्रिया करते.
- केंद्रकीय बलाचे परिमाण विधुत चुंबकीय बलाच्या 100 पट असते.
क्षीण बल (Weak Force) :
- इलेक्ट्रॉन, प्रोटॉन आणि न्युट्रॉन यांच्यात होणार्याअ अन्योन्यक्रियामध्ये प्रयुक्त होणारे बल हे चौथ्या प्रकारचे आहे. याला क्षीण बल म्हणतात.
- हे बल अत्यंत लहान मर्यादा क्षेत्र असलेले बल आहे.
- निसर्गात सापडणार्‍या किरणोत्सर्गी पदार्थांमध्ये हे बल प्रथम आढळले.