सामान्य विज्ञान – भौतिकी: गति के नियम, बल, कार्य, ऊर्जा, शक्ति, दाब और घनत्व के सिद्धांत

Sarkari Service Prep™ | अगस्त 11, 2025
सामान्य विज्ञान - भौतिकी (मूल सिद्धांत) | Sarkari Service Prep

सामान्य विज्ञान - भौतिकी (मूल सिद्धांत)

विषय सूची

1. परिचय

भौतिकी विज्ञान की वह शाखा है जो प्रकृति के मूलभूत नियमों और सिद्धांतों का अध्ययन करती है। यह ब्रह्मांड में घटित होने वाली विभिन्न घटनाओं की व्याख्या करती है। इस लेख में हम भौतिकी के तीन महत्वपूर्ण विषयों - गति के नियम, बल-कार्य-ऊर्जा-शक्ति, और दाब-घनत्व का विस्तृत अध्ययन करेंगे।

महत्वपूर्ण: भौतिकी के ये मूल सिद्धांत सभी प्रतियोगी परीक्षाओं जैसे UPSC, SSC, Railways आदि में अत्यंत महत्वपूर्ण हैं।

2. गति के नियम (Laws of Motion)

गति के नियम सर आइजक न्यूटन द्वारा प्रतिपादित किए गए हैं। ये तीन नियम गति की प्रकृति और कारणों को समझाते हैं।

2.1 न्यूटन का प्रथम नियम (जड़त्व का नियम)

कथन: कोई भी वस्तु तब तक विराम अवस्था में या एकसमान गति की अवस्था में रहती है, जब तक कि उस पर कोई बाहरी बल न लगाया जाए।

जड़त्व (Inertia): वस्तु का वह गुण जिसके कारण वह अपनी अवस्था में परिवर्तन का विरोध करती है।

जड़त्व के प्रकार:

  1. विराम जड़त्व: विराम अवस्था में रहने की प्रवृत्ति
  2. गति जड़त्व: एकसमान गति में रहने की प्रवृत्ति
  3. दिशा जड़त्व: गति की दिशा बनाए रखने की प्रवृत्ति

उदाहरण:

  • चलती गाड़ी के अचानक रुकने पर यात्री आगे की ओर झुक जाता है
  • रुकी गाड़ी के अचानक चलने पर यात्री पीछे की ओर झुक जाता है
  • गोली चलाने पर बंदूक पीछे की ओर झटका देती है

2.2 न्यूटन का द्वितीय नियम (संवेग परिवर्तन का नियम)

कथन: वस्तु के संवेग में परिवर्तन की दर उस पर लगाए गए बल के समानुपाती होती है तथा परिवर्तन उसी दिशा में होता है जिस दिशा में बल लगाया जाता है।

सूत्र:
F = ma
F = dp/dt
जहाँ F = बल, m = द्रव्यमान, a = त्वरण, p = संवेग

बल की इकाई:

  • SI इकाई: न्यूटन (N)
  • CGS इकाई: डाइन
  • संबंध: 1 न्यूटन = 10⁵ डाइन

2.3 न्यूटन का तृतीय नियम (क्रिया-प्रतिक्रिया का नियम)

कथन: प्रत्येक क्रिया के लिए एक समान और विपरीत प्रतिक्रिया होती है।

उदाहरण:

  • चलते समय पैर से जमीन पर बल (क्रिया), जमीन से पैर पर बल (प्रतिक्रिया)
  • तैराक का पानी को पीछे धकेलना और पानी का तैराक को आगे धकेलना
  • रॉकेट का उड़ना - गैसों को नीचे फेंकना (क्रिया), रॉकेट का ऊपर जाना (प्रतिक्रिया)

3. बल, कार्य, ऊर्जा और शक्ति

3.1 बल (Force)

बल वह भौतिक राशि है जो वस्तु की अवस्था में परिवर्तन लाती है या लाने की प्रवृत्ति रखती है।

बल के प्रकार:

  1. संपर्क बल: घर्षण बल, तनाव बल, प्रत्यास्थ बल
  2. असंपर्क बल: गुरुत्वाकर्षण बल, चुंबकीय बल, विद्युत बल

बल के प्रभाव:

  • वस्तु की गति की दिशा में परिवर्तन
  • वस्तु की गति की चाल में परिवर्तन
  • वस्तु के आकार में परिवर्तन

3.2 कार्य (Work)

जब कोई बल किसी वस्तु पर लगाया जाता है और वस्तु उस बल की दिशा में विस्थापित होती है, तो कार्य हुआ कहते हैं।

सूत्र:
W = F × s × cos θ
जहाँ W = कार्य, F = बल, s = विस्थापन, θ = बल और विस्थापन के बीच कोण

कार्य की इकाई:

  • SI इकाई: जूल (J)
  • CGS इकाई: अर्ग
  • संबंध: 1 जूल = 10⁷ अर्ग

कार्य के प्रकार:

  1. धनात्मक कार्य: θ < 90°
  2. ऋणात्मक कार्य: θ > 90°
  3. शून्य कार्य: θ = 90°

3.3 ऊर्जा (Energy)

ऊर्जा वस्तु की कार्य करने की क्षमता है। यह एक अदिश राशि है।

ऊर्जा के प्रकार:

  1. गतिज ऊर्जा (Kinetic Energy):
    KE = ½mv²
    जहाँ m = द्रव्यमान, v = वेग
  2. स्थितिज ऊर्जा (Potential Energy):
    PE = mgh
    जहाँ m = द्रव्यमान, g = गुरुत्वीय त्वरण, h = ऊंचाई

ऊर्जा संरक्षण का नियम:

ऊर्जा न तो बनाई जा सकती है और न ही नष्ट की जा सकती है। यह केवल एक रूप से दूसरे रूप में परिवर्तित हो सकती है।

3.4 शक्ति (Power)

कार्य करने की दर को शक्ति कहते हैं।

सूत्र:
P = W/t = F × v
जहाँ P = शक्ति, W = कार्य, t = समय, F = बल, v = वेग

शक्ति की इकाई:

  • SI इकाई: वाट (W)
  • अन्य इकाई: हॉर्स पावर (HP)
  • संबंध: 1 HP = 746 वाट

4. दाब और घनत्व

4.1 दाब (Pressure)

एकांक क्षेत्रफल पर लगने वाले बल को दाब कहते हैं।

सूत्र:
P = F/A
जहाँ P = दाब, F = बल, A = क्षेत्रफल

दाब की इकाई:

  • SI इकाई: पास्कल (Pa) या N/m²
  • अन्य इकाइयां: बार, वायुमंडलीय दाब (atm), mmHg
  • संबंध: 1 atm = 101325 Pa = 760 mmHg

द्रव दाब के नियम:

  1. द्रव का दाब सभी दिशाओं में समान होता है
  2. द्रव का दाब गहराई के साथ बढ़ता है
  3. समान गहराई पर सभी बिंदुओं पर दाब समान होता है
द्रव दाब का सूत्र:
P = ρgh
जहाँ ρ = द्रव का घनत्व, g = गुरुत्वीय त्वरण, h = गहराई

पास्कल का नियम:

बंद पात्र में भरे द्रव के किसी भाग पर दाब लगाने पर वह दाब द्रव के सभी भागों में समान रूप से संचारित होता है।

आर्किमीडीज का सिद्धांत:

जब कोई वस्तु द्रव में डुबोई जाती है, तो उस पर ऊपर की ओर एक बल लगता है जो वस्तु द्वारा विस्थापित द्रव के भार के बराबर होता है।

4.2 घनत्व (Density)

किसी पदार्थ के एकांक आयतन के द्रव्यमान को घनत्व कहते हैं।

सूत्र:
ρ = m/V
जहाँ ρ = घनत्व, m = द्रव्यमान, V = आयतन

घनत्व की इकाई:

  • SI इकाई: kg/m³
  • CGS इकाई: g/cm³
  • संबंध: 1 g/cm³ = 1000 kg/m³

सापेक्षिक घनत्व (Relative Density):

किसी पदार्थ के घनत्व और 4°C पर पानी के घनत्व के अनुपात को सापेक्षिक घनत्व कहते हैं।

सापेक्षिक घनत्व = पदार्थ का घनत्व / पानी का घनत्व
पदार्थ घनत्व (kg/m³)
पानी 1000
बर्फ 917
लोहा 7870
सोना 19300
हवा 1.3

5. प्रश्नोत्तरी

प्रश्न 1: न्यूटन के प्रथम नियम को क्या कहते हैं?
उत्तर: न्यूटन के प्रथम नियम को जड़त्व का नियम कहते हैं।
प्रश्न 2: बल की SI इकाई क्या है?
उत्तर: बल की SI इकाई न्यूटन (N) है।
प्रश्न 3: कार्य का सूत्र लिखिए।
उत्तर: कार्य का सूत्र W = F × s × cos θ है।
प्रश्न 4: गतिज ऊर्जा का सूत्र क्या है?
उत्तर: गतिज ऊर्जा का सूत्र KE = ½mv² है।
प्रश्न 5: दाब की परिभाषा दीजिए।
उत्तर: एकांक क्षेत्रफल पर लगने वाले बल को दाब कहते हैं। इसका सूत्र P = F/A है।
प्रश्न 6: आर्किमीडीज का सिद्धांत क्या है?
उत्तर: जब कोई वस्तु द्रव में डुबोई जाती है, तो उस पर ऊपर की ओर एक बल लगता है जो वस्तु द्वारा विस्थापित द्रव के भार के बराबर होता है।
प्रश्न 7: ऊर्जा संरक्षण का नियम क्या है?
उत्तर: ऊर्जा न तो बनाई जा सकती है और न ही नष्ट की जा सकती है। यह केवल एक रूप से दूसरे रूप में परिवर्तित हो सकती है।
प्रश्न 8: शक्ति की परिभाषा और इकाई बताइए।
उत्तर: कार्य करने की दर को शक्ति कहते हैं। इसकी SI इकाई वाट (W) है। सूत्र: P = W/t
प्रश्न 9: जड़त्व के कितने प्रकार हैं?
उत्तर: जड़त्व के तीन प्रकार हैं: (1) विराम जड़त्व (2) गति जड़त्व (3) दिशा जड़त्व
प्रश्न 10: पास्कल का नियम बताइए।
उत्तर: बंद पात्र में भरे द्रव के किसी भाग पर दाब लगाने पर वह दाब द्रव के सभी भागों में समान रूप से संचारित होता है।
प्रश्न 11: 1 न्यूटन कितने डाइन के बराबर होता है?
उत्तर: 1 न्यूटन = 10⁵ डाइन
प्रश्न 12: घनत्व की परिभाषा और सूत्र लिखिए।
उत्तर: किसी पदार्थ के एकांक आयतन के द्रव्यमान को घनत्व कहते हैं। सूत्र: ρ = m/V
प्रश्न 13: स्थितिज ऊर्जा का सूत्र क्या है?
उत्तर: स्थितिज ऊर्जा का सूत्र PE = mgh है।
प्रश्न 14: कब कार्य शून्य होता है?
उत्तर: जब बल और विस्थापन के बीच कोण 90° होता है तो कार्य शून्य होता है।
प्रश्न 15: द्रव दाब किन बातों पर निर्भर करता है?
उत्तर: द्रव दाब निम्न बातों पर निर्भर करता है: (1) द्रव का घनत्व (2) गहराई (3) गुरुत्वीय त्वरण

6. निबंधात्मक प्रश्न

प्रश्न 1: न्यूटन के गति के नियमों की विस्तार से व्याख्या करें तथा प्रत्येक के दो-दो उदाहरण दें।
उत्तर:

न्यूटन का प्रथम नियम (जड़त्व का नियम): यह नियम कहता है कि कोई भी वस्तु तब तक विराम अवस्था में या एकसमान गति की अवस्था में रहती है, जब तक कि उस पर कोई बाहरी बल न लगाया जाए। यह जड़त्व की अवधारणा पर आधारित है।

उदाहरण:

  1. चलती गाड़ी के अचानक रुकने पर यात्री आगे की ओर झुक जाता है
  2. मेज पर रखी पुस्तक तब तक वहीं रहती है जब तक कोई उसे न हटाए

न्यूटन का द्वितीय नियम: वस्तु के संवेग में परिवर्तन की दर उस पर लगाए गए बल के समानुपाती होती है। इससे F = ma सूत्र प्राप्त होता है।

उदाहरण:

  1. गेंद को जोर से फेंकने पर वह तेज गति से जाती है
  2. भारी वस्तु को धकेलने के लिए अधिक बल की आवश्यकता होती है

न्यूटन का तृतीय नियम: प्रत्येक क्रिया के लिए एक समान और विपरीत प्रतिक्रिया होती है।

उदाहरण:

  1. बंदूक से गोली चलाने पर बंदूक पीछे की ओर झटका देती है
  2. नाव से किनारे पर कूदने पर नाव विपरीत दिशा में चली जाती है
प्रश्न 2: कार्य, ऊर्जा और शक्ति की परिभाषा देते हुए इनके मध्य संबंध स्थापित करें।
उत्तर:

कार्य: जब कोई बल किसी वस्तु पर लगाया जाता है और वस्तु उस बल की दिशा में विस्थापित होती है, तो कार्य हुआ कहते हैं। सूत्र: W = F × s × cos θ

ऊर्जा: ऊर्जा वस्तु की कार्य करने की क्षमता है। यह दो प्रकार की होती है - गतिज ऊर्जा (½mv²) और स्थितिज ऊर्जा (mgh)।

शक्ति: कार्य करने की दर को शक्ति कहते हैं। सूत्र: P = W/t

संबंध:

  1. कार्य और ऊर्जा दोनों की इकाई जूल है
  2. कार्य = ऊर्जा में परिवर्तन
  3. शक्ति = कार्य/समय
  4. ऊर्जा संरक्षण के अनुसार, कुल ऊर्जा नियत रहती है
प्रश्न 3: दाब की अवधारणा को समझाते हुए द्रव दाब के नियम और आर्किमीडीज के सिद्धांत की व्याख्या करें।
उत्तर:

दाब: एकांक क्षेत्रफल पर लगने वाले बल को दाब कहते हैं। सूत्र: P = F/A

द्रव दाब के नियम:

  1. द्रव का दाब सभी दिशाओं में समान होता है
  2. द्रव का दाब गहराई के साथ बढ़ता है (P = ρgh)
  3. समान गहराई पर सभी बिंदुओं पर दाब समान होता है
  4. द्रव तल पर दाब वायुमंडलीय दाब के बराबर होता है

आर्किमीडीज का सिद्धांत: जब कोई वस्तु द्रव में डुबोई जाती है, तो उस पर ऊपर की ओर एक बल (उत्प्लावन बल) लगता है जो वस्तु द्वारा विस्थापित द्रव के भार के बराबर होता है।

अनुप्रयोग:

  1. जहाजों का पानी पर तैरना
  2. हाइड्रोमीटर का कार्य
  3. गुब्बारों का हवा में उड़ना
  4. मछलियों का पानी में तैरना
प्रश्न 4: घनत्व और सापेक्षिक घनत्व में अंतर करते हुए इनके महत्व पर प्रकाश डालें।
उत्तर:

घनत्व: किसी पदार्थ के एकांक आयतन के द्रव्यमान को घनत्व कहते हैं। सूत्र: ρ = m/V, इकाई: kg/m³

सापेक्षिक घनत्व: किसी पदार्थ के घनत्व और 4°C पर पानी के घनत्व के अनुपात को सापेक्षिक घनत्व कहते हैं। यह एक विमाहीन राशि है।

अंतर:

घनत्व सापेक्षिक घनत्व
इकाई होती है इकाई नहीं होती
निरपेक्ष मान तुलनात्मक मान
SI इकाई kg/m³ विमाहीन

महत्व:

  1. पदार्थों की पहचान में उपयोगी
  2. शुद्धता की जांच में सहायक
  3. उत्प्लावन की घटनाओं की व्याख्या
  4. भू-वैज्ञानिक अध्ययन में उपयोगी
© Sarkari Service Prep ™
यह सामग्री केवल शैक्षणिक उद्देश्यों के लिए है। सभी अधिकार सुरक्षित हैं।

Physics Formula Chart – Laws of Motion, Force, Work, Energy, Power, Pressure & Density

Quick reference for RPSC, RAS, UPSC & other competitive exams

Topic Formula Meaning of Symbols
Newton's First Law — An object remains at rest or in uniform motion unless acted upon by external force.
Newton's Second Law F = m × a F = Force (N), m = Mass (kg), a = Acceleration (m/s²)
Newton's Third Law — Every action has an equal and opposite reaction.
Work W = F × d W = Work (J), F = Force (N), d = Displacement (m)
Kinetic Energy KE = ½ m v² KE = Kinetic Energy (J), m = Mass (kg), v = Velocity (m/s)
Power P = W / t P = Power (W), W = Work (J), t = Time (s)
Pressure P = F / A P = Pressure (Pa), F = Force (N), A = Area (m²)
Density ρ = m / V ρ = Density (kg/m³), m = Mass (kg), V = Volume (m³)

© Sarkari Service Prep ™ | Suitable for RPSC RAS Prelims & Mains preparation

Telegram Join Link: https://t.me/sarkariserviceprep

📥 Download Zone:

📌 Useful for Exams:

  • UPSC | RPSC | SSC | REET | Patwar | LDC
  • All India Competitive Exams

✅ Note: Don’t forget to share this post with your friends and join our Telegram for regular updates.

टिप्पणियाँ
‹ नई पोस्ट पुरानी पोस्ट ›