गती म्हणजे काय?
जर एखाद्या वस्तूचे स्थान इतर वस्तूंच्या सापेक्ष वेळेनुसार बदलले तर त्या वस्तूच्या या अवस्थेला गती म्हणतात. सोप्या शब्दात, एखाद्या वस्तूच्या स्थितीतील बदलाला गती म्हणतात.
गति (Motion) – जर एखादी वस्तू तिच्या सभोवतालच्या वस्तूंच्या संदर्भात तिची स्थिती सतत बदलत असेल तर त्या वस्तूच्या या स्थितीला गती म्हणतात. उदाहरणार्थ, धावणारी रेल्वे, हवेत उडणारे विमान इ.
गतीचे प्रमुख प्रकार
(1) रेखीय गती – जेव्हा एखादी वस्तू सरळ रेषेने किंवा कार्य रेषेने पुढे सरकते तेव्हा अशा गतीला रेखीय गती म्हणतात.
(२) वर्तुळाकार गती – जेव्हा एखादी वस्तू वर्तुळाकार मार्गावर फिरत असते तेव्हा अशा गतीला वर्तुळाकार गती म्हणतात.
(3) दोलन गती – जेव्हा एखादी वस्तू एका विशिष्ट बिंदूभोवती मागे-पुढे किंवा वर-खाली फिरते तेव्हा अशा गतीला दोलन गती म्हणतात.
(4) हार्मोनिक मोशन – ज्या गतीमध्ये कण ठराविक कालावधीनंतर पुनरावृत्ती करतो, अशा गतीला हार्मोनिक गती म्हणतात.
(५) अनियमित गती – जेव्हा एखादी वस्तू आपल्या गतीची दिशा अनियमितपणे बदलत राहते तेव्हा अशा गतीला अनियमित गती म्हणतात.
(६) घूर्णन गती – ज्या गतीने कण एखाद्या बिंदूभोवती त्याचे स्थान न बदलता फिरतो, त्या गतीला रोटेशनल गती म्हणतात.
काही व्याख्या
विस्थापन (Displacement) – एका विशिष्ट दिशेने दोन बिंदूंमधील लंब अंतराला विस्थापन म्हणतात. हे वेक्टर प्रमाण आहे. त्याची S.I. युनिट मीटर आहे. विस्थापन सकारात्मक, नकारात्मक किंवा शून्य असू शकते.
वेग (Speed) – एखाद्या वस्तूच्या अंतराच्या दराला गती म्हणतात. म्हणजे गती = अंतर / वेळ हे एक स्केलर प्रमाण आहे. त्याची S.I. युनिट मीटर/सेकंद आहे.
प्रवेग Velocity) – एखाद्या वस्तूच्या विस्थापनाच्या दराला किंवा एखाद्या वस्तूचे प्रति सेकंद विशिष्ट दिशेने विस्थापन होण्याच्या दराला वेग म्हणतात. हे एक वेक्टर प्रमाण आहे. त्याची S.I. युनिट मीटर/सेकंद आहे. संवेग: एखाद्या वस्तूचे वस्तुमान आणि वेग यांच्या गुणाकाराला त्या वस्तूचा संवेग म्हणतात.
संवेग = वेग × वस्तुमान
SI युनिट – kg × m/s
त्वरण (Acceleration) – एखाद्या वस्तूच्या वेगातील बदलाच्या दराला प्रवेग म्हणतात. त्याची S.I. एकक m/s2 आहे.
बल
कोणतीही वस्तू आपणहून जागा बदलत नाही. वस्तू हलवण्यासाठी बलाची आवश्यकता असते. गतिमान वस्तूची दिशा बदलण्यासाठी, तिला थांबवण्यासाठी बलाचा वापर होतो. वस्तूचा आकार बदलण्यासाठी बलाची आवश्यकता असते. कोणतीही क्रिया करण्यासाठी वस्तूवर जोर लावण्याची आवश्यकता असते. वस्तूवर कोणत्याही प्रकारे ओढणे व ढकलण्यासाठी लावलेल्या जोरास बल म्हणतात.
बलाचे प्रकार
१. स्नायू बलन (Muscular force)
पळणे, उचलणे, फेकणे इत्यादी क्रियांमध्ये शरीरातील हाडे व स्नायूंच्या साहाय्याने हालचाली घडून येतात.
पण रोजच्या जीवनात स्नायू बलाचा वापर करून अनेक कामे करतो.
२. यांत्रिक बल (Mechanical force)
अनेक कामे करण्यासाठी आपण वेगवेगळ्या यंत्रांचा वापर करतो. काही यंत्रे चालवण्यासाठी स्नायू बलाचा वापर होतो. काही यंत्रे ही विजेचा अथवा इंधनांचा वापर करून चालवली जातात. अशा यंत्रांना ‘स्वयंचलितयंत्रे’ (automaticmachines) म्हणतात. कारण या ठिकाणी यांत्रिक बल वापरले जाते. उदाहरणार्थ, शिलाई मशीन, विद्युत पंप,वॉशिंग मशीन, मिक्सर इत्यादी. यंत्रांचा वापर करून आपण अनेक कामे करतो.
यंत्रामार्फत लावल्या गेलेल्या बलाला यांत्रिक बल म्हणतात.
३. गुरुत्वीय बल (Gravitational force)
- एखादी वस्तू बल लावून वर फेकली, की थोड्या उंचीवर जाऊन ती परत खाली येते. असे का होते?झाडावरील फळे जमिनीवर का पडतात? पृथ्वी सर्व वस्तू स्वतःकडे खेचते.
- पृथ्वी जे बल लावून वस्तूंना आपल्याकडे खेचते त्यास गुरुत्वीय बल म्हणतात.
- गुरुत्वाकर्षणाचा शोध सर आयझक न्यूटन यांनी १७ व्या शतकात लावला.
- पृथ्वीचे गुरुत्वीय बल हे नेहमी वर जाणा-या वस्तूच्या विरुद्ध दिशेने असते. त्यामुळे वर फेकलेल्या वस्तूची गती कमी कमी होत जाते व शेवटी ती शून्य होते. मग ती वस्तू आणखी वर न जाता खाली पडायला लागते.
- खाली पडताना तिच्या गतीत गुरुत्वीय बलामुळेच सतत वाढ होत जाते.
- समजा एक लहान पोते आहे, तर दुसरे मोठे आहे. दोन्ही पोती उचलताना काय फरक दिसतो ? लहान पोत्यावरील गुरुत्वीय बल कमी आहे म्हणजेच त्याचे वजन कमी आहे. मोठ्या पोत्यावरील गुरुत्वीय बल जास्त आहे म्हणजेच त्याचे वजन जास्त आहे.
- जास्त वजन उचलण्यासाठी जास्त बल लावावे लागते.
- वस्तूचे वजन करण्यासाठी वस्तू ताणकाट्याच्या हुकाला टांगतात. टांगलेली वस्तू पृथ्वीच्या गुरुत्वीय बलाने खाली ओढली जाते. त्याच वेळी स्प्रिंगच्या ताणाचे बल हे वस्तूला सतत वर ओढत असते. ज्यावेळी स्प्रिंगचा ताण आणि पृथ्वीचे गुरुत्वीय बल समसमान होतात, त्यावेळी वस्तू स्थिरावते. या स्थितीत काठावरील मोजपट्टी वरून गुरुत्वीय बल समजते, म्हणजेच वस्तूचे वजन समजते.
- वस्तूवरील गुरुत्वीय बल म्हणजे त्या वस्तूचे वजन होय.
- सूर्यमालेतील सूर्य आणि ग्रह यांमध्ये गुरुत्वाकर्षण बल कार्यरत असते. त्यामुळे ग्रह सूर्याभोवती सतत फिरत असतात. त्याचबरोबर ग्रह आणि उपग्रह यांमध्येही गुरुत्वाकर्षण बल कार्यरत असते.
४. चुंबकीय बल (Magnetic force)
टेबलावर एक चुंबक ठेवा. एक मोठा लोखंडी खिळा चुंबकाजवळ न्या. तो चुंबकाला चिकटतो. चुंबकामुळे लावल्या गेलेल्या बलाला ‘चुंबकीय बल’ म्हणतात.
५. घर्षण बल
कॅरमच्या सोंगटीला हळूच टिचकी मारली. ती कॅरम बोर्डवरून घसरत पुढे जाते, परंतु अंतरावर जाऊन थांबते. सपाट जमिनीवरून घरंगळणारा चेंडू काही अंतरावर जाऊन थांबतो. असे का होते?
दोन पृष्ठभाग एकमेकांवर घासत असताना त्यांमध्ये घर्षण बल कार्य करू लागते. ते नेहमी गतीच्या विरोधात कार्य करते. सायकल चालवताना ब्रेक लावला की थोड्या अंतरावर जाऊन सायकल थांबते. ब्रेक कसा लागतो , कोणत्या भागांमध्ये घर्षण निर्माण होते ? कॅरम खेळताना कॅरम बोर्डवर पावडर का टाकली जाते ? ते आता आपल्याला समजले असेल. गुळगुळीत पृष्ठभाग एकमेकांवरून सहज घासता येतात कारण त्यांमध्ये घर्षण बल कमी असते, तर खडबडीत पृष्ठभाग एकमेकांवरून सहज घासता येत नाहीत कारण त्यांमधील घर्षण बल (frictional force) जास्त असते.
उर्जा
एखाद्या पदार्थात असलेली कार्य करण्याची क्षमता म्हणजेच ऊर्जा.
SI पद्धतीत ऊर्जेचे एकक ज्युल आहे.
CGS पद्धतीत ऊर्जेचे एकक अर्ग आहे.
ऊर्जेचे प्रकार
1. गतिज ऊर्जा
पदार्थाच्या गतिमान अवस्थेमुळे पदर्थास प्राप्त झालेल्या उर्जेस गतिज ऊर्जा म्हणतात.
जर वेग दुप्पट झाला तर गतिज उर्जा चौपट होते.
2. स्थितीज ऊर्जा
पदार्थाच्या विशिष्ट स्थितीमुळे त्यात जी ऊर्जा सामावलेली असते त्याला स्थितीज ऊर्जा म्हणतात.
उदा.
दबलेल्या स्प्रिंग मधील ऊर्जा.
धनुष्यबाण ताणला असता त्यात निर्माण झालेली ऊर्जा.
स्थितीज ऊर्जा = mgh
M= वस्तुमान
g = गुरुत्वत्वरन
h = पदार्थाची जमिनीपासून उंची.
कार्य
कार्य म्हणजे बल व विस्थपण यांचा गुणाकार.
कार्य = बल × विस्थापान
कार्य ही अदिष राशी आहे.
कार्याचे SI एकक ज्यूल आहे.
CGS पद्धतीत एकक अर्ग आहे.
कार्य धन, ऋण किंवा शून्य असू शकते.
शक्ती
कार्य करण्याचा दर म्हणजे शक्ती.
SI पद्धतीत शक्तीचे एकक वॉट
1कीलो WAT= 1000 WAT
1अश्व शक्ती = 746 WAT
