Unit I - Physics

Syllabus and Study Resources (NCERT) 

कार्य, बल एवं ऊर्जाः- गुरुत्वाकर्षण बल, घर्षण, वायुमंडलीय दबाव एवं कार्य। •Work, Power and Energy- Gravitational Force, Friction, Atmospheric Pressure and Work. Chapter 11, 12 Science VIII, Chapter 09, 10, 11 Science IX

 

इकाइयाँ और माप, दैनिक जीवन के उदाहरण। •Units and Measurement, Example from daily life.

 

गति, वेग, त्वरण •Speed, Velocity , Acceleration Chapter 13 Science VII, Chapter 08 Science IX

 

ध्वनिः- परिभाषा, प्रसार का माध्यम, श्रव्य और अश्रव्य ध्वनि, शोर और संगीत। ध्वनि संबंधित शब्दावली- आयाम, तरंग-लंबाई, कंपन की आवृत्ति। •Sound:- Definition, Medium of Propagation, Audible and Inaudible sound, Noise and Music. Terminology related with Sound:- Amplitude, Wave Length, Frequency of Vibration. Chapter 13 Science VII, Chapter 12 Science IX

विद्युतः- विभिन्न प्रकार के सेल, परिपथ। •Electricity:- Different types of Cell, Circuit. Chapter 12 Science VI, Chapter 14 Science VII, Chapter 12 Science X

चुंबकः- गुण, कृत्रिम चुंबक का निर्माण एवं उपयोग। •Magnet:- Properties, preparation and uses of artificial magnet. Chapter 13 Science VI, Chapter 13 Science X

प्रकाशः- परावर्तन, अपवर्तन, दर्पण एवं लेंस, प्रतिबिंब निर्माण। 

•Light:- Reflection, Refraction, Mirrors and Lenses , Image Formation Chapter 15 Science VII, Chapter 10,11 Science X

 

ऊष्माः- ताप मापन, थर्मामीटर, ऊष्मा का रूपान्तरण। •Heat: Measuring Temperature, Thermometers, Transformation of Heat. Chapter 04 Science VII

 

1.इकाईयॉ और माप, दैनिक जीवन के उदाहरण (Units and Measurement, Example from daily life)

 

1.1इकाईयॉ और माप

किसी भी भौतिक मात्रा के मापन में जो घटक सदैव शामिल रहता है, वह है अंतरराष्ट्रीय स्तर पर निर्धारित एवं समस्‍त हितधारकों द्वारा अंगीकृत एक संदर्भ या मूल मानक जिसे इकाई (unit) कहा जाता है। यदि‍ हम अपने चारों ओर देखें तो हमें भौतिक राशियों की बहुत बड़ी संख्या मिलेगी, मगर हमें केवल सीमित संख्या में इकाइयों की आवश्यकता है, क्‍योंकि अधिकतर भौतिक राशियॉ पारस्‍परिक रूप से एक दूसरे से संबंधित होती हैं (उदाहरणार्थ, गति वास्‍तव में दूरी और समय से सम्‍बद्ध होती है) और ऐसी सीमित संख्या में इकाइयों को मूलभूत या आधार इकाई (fundamental or base units) कहा जाता है। आधार इकाइयों के संयोजन के अधार पर अन्य सभी भौतिक राशियों की इकाइयाँ व्यक्त की जा सकती हैं। आधार इकाइयों के ऐसे संयोजन से उत्‍पन्‍न ऐसी इकाइयों को व्युत्पन्न इकाइयाँ (derived units) कहा जाता है। आधार इकाइयों और व्युत्पन्न इकाइयों से जनित इन इकाइयों के समूह को इकाइयों की प्रणाली (system of units) के रूप में जाना जाता है।

1.2 लम्‍बाई, द्रव्‍यमान और समय, जो मूल इकाईयॉ हैं, के मूल मात्रक हेतु 1971 तक तीन प्रणालियॉ थीं:

  1. MKS प्रणाली – लम्‍बाई के लिये मीटर, द्रव्‍यमान के लिये किलोग्राम और समय के लिये सेकेन्‍ड

  2. CGS प्रणाली – लम्‍बाई के लिये सेंटीमीटर, द्रव्‍यमान के लिये ग्राम और समय के लिये सेकेन्‍ड

  3. FPS प्रणाली – लम्‍बाई के लिये फुट, द्रव्‍यमान के लिये पाउंड और समय के लिये सेकेन्‍ड

 

इकाइयों की प्रणाली जो वर्तमान में अंतरराष्ट्रीय स्तर पर मापन के लिए स्वीकार की गई है, सिस्टेम इंटरनेशनेल डि यूनिट्स (फ्रेंच भाषा में मात्रकों की अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली) {Système Internationale d’ Unites (French for International System of Units)} है, जिसे संक्षिप्त रूप में या संकेताक्षर में SI लिखा जाता है। SI प्रतीकों, मात्रकों और उनके संकेताक्षरों की योजना 1971 में, मापतोल के महा सम्मेलन द्वारा विकसित कर, वैज्ञानिक, तकनीकी, औद्यौगिक एवं व्यापारिक कार्यों में अंतर्राष्ट्रीय स्तर पर उपयोग हेतु अनुशंसित और अनुमोदित की गई। SI मात्रकों की 10 की घातों पर आधरित (दाश्मिक) प्रकृति के कारण, इस प्रणाली के अंतर्गत रूपांतरण अत्यंत सुगम एवं सुविधजनक है। SI प्रणाली में निम्‍नानुसार मूलभूत या आधार इकाई वाली कुल सात भौतिक राशियों को समाहित किया गया है:

लंबाई की मापन के कुछ प्रत्यक्ष तरीके हैं। उदाहरण के लिए, मीटर स्केल का उपयोग 10–3 मीटर (अर्थात एक मिमी) से 102 मीटर तक की लंबाई के लिए किया जाता है। लम्‍बाई 10–4 मीटर तक की सटीकता के लिये एक वर्नीयर कैलिपर्स (vernier calipers) लंबाई के लिए प्रयोग किया जाता है। बहुत छोटी परिसर की लम्‍बाईयॉ यथा 10–5 मीटर को नापने के लिये एक स्‍क्रूगेज (screw gauge) और स्फेरोमीटर (spherometer) का उपयोग किया जा सकता है। परन्‍तु बहुत अधिक दूरियों को मापने के लिए हम कुछ विशेष मापकों का उपयोग करते हैं।

1. प्रकाश वर्ष (Light Year)

प्रकाश वर्ष खगोलीय दूरियों की एक इकाई है। यह वह दूरी है जो प्रकाश द्वारा एक वर्ष में तय की जाती है। प्रकाश प्रत्येक सेकंड में लगभग 300,000 किलोमीटर (किमी) के वेग से चलता है। इसलिए एक वर्ष में, यह लगभग 10 ट्रिलियन किमी की यात्रा कर सकता है। ज्यादा ठीक तरह से (more precisely) कहें तो एक प्रकाश वर्ष 9,500,000,000,000 किलोमीटर के बराबर है।

एक प्रकाश वर्ष = 9,500,000,000,000 किलोमीटर = 9.5 x  Km = 9.5 x 10^15 मीटर = 10^16 मीटर (approximately)।

2. पारसेक (Parsec)

एक पारसेक दूरी एक प्रकाश वर्ष से भी अधिक होती है। वस्‍तुत: एक पारसेक = 3.25 प्रकाश वर्ष।

इकाईयों और माप के दैनिक जीवन में अनेकानेक उपयोग हैं:

 

  • हम अपने घर से अपने कार्यस्थल या स्‍कूल तक की दूरी तय करते हैं। हमें मालूम होता है किय यह कितनी दूरी है और इसे पूर्ण करने में कितना समय लगता है1

  • हम अपने घर में भोजन की तैयारी करने के लिये सब्‍जी और गेहॅू खरीदते हैं, मगर हमें हमेशा यह ध्‍यान रहता है कि चार लोगों के परिवार के लिये एक बार में 50 किलो गेहॅू क्रय किया जा सकता है, परन्‍तु 50 किलो हरा धनिया नहीं खरीदा जा सकता है।

  • घर को पेंट करने के लिए आवश्यक पेंट की मात्रा का आंक‍लन किया जा सकता है।

  • हमें अपने वाहन में भराने वाले पैट्रोल की मात्रा का ज्ञान है।

  • हम बाज़ार से अनके फल और सब्जियां वजन से खरीदते हैं और इसके लिये एक तराजू का उपयोग होता है।

  • हम केले और अंडे को दर्जन के भाव पर खरीदते हैं।

  • मैं अपनी चाय में एक चम्‍मच चीनी लेता हॅूं।

  • इस कमरे में एक टन क्षमता वाले एसी की आवश्‍यक्‍ता है।

  • स्कूल बस सुबह 8:00 बजे आ जाती है।

  • स्‍कूल जाने से पहले हम सुबह 7 बजे नाश्ता करते हैं।

  • मोबाईल की बैट्री 4000 मिली-एम्पियर की होती है, घर में आने वाली विद्युत 5 एम्पियर और इससे अधिक ही होती है।

  • घर में जलने वाले बल्‍बों की क्षमता अलग अलग वाटेज की होती है।

  • फुटबॉल मैच दोपहर में 3:30 बजे शुरू होगा।

  • वर्ष 2020 में आयोजित होने वाले ओलम्पिक खेलों को 2021 के लिये स्थगित कर दिया गया है।

  • समय को मापने का उपकरण घड़ी है। एक घड़ी का उपयोग एक दिन से कम के समय के अंतराल को मापने के लिए किया जाता है, जबकि महीने के दिनों, स्कूल के दिनों, जन्मदिन, त्योहारों, आयोजनों और गतिविधियों की जानकारी रखने में हमारी मदद करने की द्रष्टि से कैलेंडर का उपयोग होता है।

अदिश और सदिश राशियों की अवधारणाऐं (The concepts of Scalar and Vector Quantities)

 

एक अदिश राशि (Scalar quantity) मात्र परिमाण (magnitude) में ही व्‍यक्‍त की जाती है। उदाहरणार्थ, लंबाई, समय, दूरी, क्षेत्रफल, गति, तापमान, ऊर्जा, शक्ति और द्रव्यमान।

दूसरी ओर, एक सदिश राशि (Vector quantity) में परिमाण (magnitude) और दिशा (Direction) दोनों ही होते हैं। उदाहरणार्थ, विस्थापन, वेग, त्वरण, भार और संवेग।

गति, वेग और त्‍वरण (Speed , Velocity and Acceleration)

 

समय के साथ व समय के सापेक्ष किसी वस्तु की स्थिति में बदलाव को गति कहते हैं। गति, स्‍पष्‍ट है कि, वस्‍तु द्वारा तय की गई दूरी और इसमें व्‍यतीत हुये समय पर निर्भर है। दूसरी बात यह है कि गति, प्रेक्षक के सापेक्ष होती है। एक चलती हुई बस में बैठे हुये दो सहयात्री एक दूसरे को स्थिर प्रतीत होंगे परन्‍तु नीचे पृथ्‍वी पर खड़े किसी भी प्रेक्षक को ये दोनों यात्री बस के साथ ही यात्रा करते हुये पायेगा।

गति, भौतिकी की वह अवधारणा है जिसमें दो बुनियादी मापदण्ड शामिल हैं, स्थिति और समय। क्‍योंकि गतिवान वस्‍तु प्रत्‍येक बीतते समय के साथ अपना स्‍थान बदलती है, गति के सन्‍दर्भ के लिये चलायमान वस्‍तु के लिये स्थान-निरूपण या निर्देश-बिन्‍दु (location) का निर्धारण एक महती आवश्‍यक्‍ता है।