न्यूटन के गति के तीन नियम

गति के तीन नियम न्यूटन द्वारा खोजे गए थे, इसलिए इन नियमों को न्यूटन के गति के तीन नियम भी कहा जाता है। गति के इन नियमों की खोज ने न्यूटन को भौतिकी की एक शाखा यांत्रिकी का जनक कहा जाता है।न्यूटन ने सर्वप्रथम गुरुत्वाकर्षण बल की खोज 1666 AD में की जिसके बाद गति के तीन नियमों की खोज उन्होने 1686 AD में की। गति के तीन नियम मिडिल और हायर सेकेंडरी स्कूल की भौतिकी की किताब का एक महत्वपूर्ण भाग हैं। यहाँ न्यूटन के प्रत्येक नियम को एक अनुभवी भौतिकी शिक्षक द्वारा खूबसूरती से समझाया गया है।

न्यूटन के गति के पहले नियम से जडत्व की अवधारणा का पता चलता है, जडत्व पदार्थ का भौतिक गुण है जो अपनी मूल स्थिति में परिवर्तन का विरोध करता है, पृथ्वी के चारों ओर चंद्रमा की एकसमान गति इसका उदाहरण है। गति का दूसरा नियम कहता है कि वस्तु पर कार्यरत बल संवेग परिवर्तन की दर के बराबर होता है,इस नियम से बल,द्रव्य और त्वरण के बीच संबन्ध का पता चलता है जो F=ma है, इससे यह पता लगता है कि एक स्थिर बल के कारण किसी वस्तु पर त्वरण वस्तु के द्रव्यमान के व्युत्क्रमानुपाती होता है गति के दूसरे नियम का उदाहरण है चंद्रमा और पृथ्वी दोनों एक ही बल द्वारा एक दूसरे को समान बल से एक दूसरे को आकर्षित कर रहे हैं लेकिन चंद्रमा पृथ्वी के चारों ओर चक्कर लगा रहा है। न्यूटन के गति के तीसरे नियम में कहा गया है कि प्रत्येक क्रिया के प्रति समान और विपरीत प्रतिक्रिया होती है, इसका उदाहरण अंतरिक्ष में रॉकेट का अंतरिक्ष में प्रक्षेपण है, रॉकेट में इसके ईंधन कक्ष में कई रसायन होते हैं जिनके दहन से इसके पीछे से गैस बहुत बलपूर्वक तेजी से निकलती है। यह बल रॉकेट में आकाश की ओर समान परिमाण का एक और बल उत्पन्न करता है, इस प्रकार रॉकेट अंतरिक्ष में ऊपर जाता है।

विषयसूची

गति का पहला नियम
जड़त्व
जड़त्व का अनुप्रयोग
गति का दूसरा नियम
गति के द्वितीय नियम का अनुप्रयोग
गति का तीसरा नियम
गति के तीसरे नियम का अनुप्रयोग
संवेग संरक्षण
न्यूटन के गति के तीन नियमों के बारे में अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

गति का पहला नियम:

संपूर्ण ब्रह्मांड कुछ संतुलन बलों द्वारा स्थूल और सूक्ष्म रूप से नियंत्रित किया जाता है। ब्रह्मांड में सभी खगोलीय पिण्ड अपनी अनोखी स्थिति में व्यवस्थित है, या फिर हम कह सकते हैं कि ब्रह्मांड एक मैट्रिक्स में व्यवस्थित है। सभी खगोलीय पिंड एक निश्चित संतुलित गुरुत्वाकर्षण बल से बंधे होते हैं और एक पदार्थ के सभी कण भी अंतर-आणविक और स्थिर वैधुत बलों के संतुलन से बंधे होते हैं। ब्रह्मांड में इन पिंडों या कणो की स्थिति तब तक नहीं बदली जा सकती जब तक कि उन पर कोई बाहरी बल न लगाया जाए इसलिए न्यूटन के गति के पहले नियम को इस आधार पर बताया गया है।

कोई वस्तु तब तक अपनी स्थिति में रहती है जब तक उस पर कोई बाहरी बल नहीं लगाया जाता है,इस नियम को न्यूटन की गति का पहला नियम कहा जाता है।

यदि कोई कार एक समान गति से चल रही है, तो वह उसी गति से तब तक चलती रहेगी जब तक उस पर कोई बाहरी बल (अर्थात् ब्रेक या एक्सिलरेटर) नहीं लगाया जाता है।

कोई वस्तु तब तक स्थिर स्थिति में रहती है जब तक उस पर कोई बाहरी बल नहीं लगाया जाता है।

जड़त्व

गति के पहले नियम के अनुसार, एक पिंड तब तक अपनी स्थिति में बना रहता है जब तक कि उस पर कोई बाह्य बल नहीं लगाया जाता है, यह पिंड के द्रव्यमान के कारण होता है जो पिंड की स्थिति में परिवर्तन का विरोध करता है। गति के पहले नियम ने जड़त्व की अवधारणा को जन्म दिया, जड़त्व सभी वस्तुओं का भौतिक गुण है। जड़त्व किसी वस्तु की अपने आप में होने वाले परिवर्तन का विरोध करने की प्रवृत्ति है। जड़त्व किसी वस्तु के द्रव्यमान के समानुपाती होता है।

जड़त्व का अनुप्रयोग: जब चालक अचानक ब्रेक लगाता है तो यात्री का सिर सामने की सीट से टकरा जाता है। ऐसा इसलिए होता क्योंकि यात्री की सीट बस के फर्श पर जुड़ि हुई होती है इसलिए जैसे ही बस रुकती है बस की सीट और यात्री के शरीर का निचला हिस्सा भी रुक जाता है लेकिन उसका ऊपरी हिस्सा कम द्रव्यमान (अर्थात् कम जड़त्व) के कारण अभी भी बस की गति से गतिशील रहता है जिसके परिणामस्वरूप उसका सिर सामने की सीट से टकरा गया।

जब किसी पेड़ के तने को हिलाया जाता है तो पत्तियाँ जमीन पर गिर जाती हैं क्योंकि उच्च जड़त्व के कारण तना तेजी से अपनी पुरानी स्थिति में आ जाता है लेकिन कम जड़त्व के कारण पत्तियाँ अभी भी गतिशील रहती हैं, इसलिए पत्तियों पर असंतुलित बाहरी बल लगता है जो पत्तियों को पेड़ से अलग कर देता है और पेड़ की सतह से पत्तियां जमीन पर गिर जाती हैं।

गति का दूसरा नियम:

न्यूटन ने गति के दूसरे नियम की खोज की, क्योंकि पहले नियम से यह स्पष्ट है कि यदि किसी वस्तु का द्रव्यमान अधिक है, तो उसका जड़त्व अधिक होगा, इसलिए हल्की वस्तु की तुलना में भारी वस्तु को विस्थापित करने के लिए अधिक बल की आवश्यकता होती है।हल्की वस्तु को किसी विशेष बिंदु पर विस्थापित करने की तुलना में भारी वस्तु को उसी बिंदु पर विस्थापित करने में अधिक समय लगता है। तो न्यूटन द्वारा एक और भौतिक मात्रा संवेग (P) की खोज की गई, संवेग द्रव्यमान और वेग का गुणनफल है। न्यूटन ने शोध किया कि किसी वस्तु को एक स्थान से दूसरे स्थान पर विस्थापित करते समय उस पर लगाया गया बल संवेग परिवर्तन की दर के समानुपाती होता है।

माना किसी वस्तु का द्रव्यमान m है, प्रारंभिक वेग u है, अंतिम वेग v है, और वेग v प्राप्त करने में लगने वाला समय t है।

F∝ (mv-mu)/t

F=Km(v-u)/t

F =Km.a [From Newton’s first equation of motion,a =(v-u)/t]

If m =1kg,a =1m/s² and F=1N,then K=1Nkg^-1m^-1s²

∴F =ma

अतः इस समीकरण से हम न्यूटन के गति के द्वितीय नियम की व्याख्या कर सकते हैं कि यदि दो वस्तुओं पर समान नियत बल लगाया जाए तो भारी वस्तु की तुलना में हल्की वस्तु पर त्वरण अधिक होगा।

गति के द्वितीय नियम का अनुप्रयोग:

न्यूटन की गति का दूसरा नियम कहता है कि त्वरण द्रव्यमान के व्युत्क्रमानुपाती होता है।चंद्रमा और पृथ्वी दोनों एक ही बल द्वारा एक दूसरे को समान बल से एक दूसरे को आकर्षित कर रहे हैं लेकिन चंद्रमा पृथ्वी के चारों ओर चक्कर लगा रहा है क्यों कि चंद्रमा कम द्रव्यमान के कारण त्वरित हो रहा है।

गति के द्वितीय नियम का अनुप्रयोग: यदि लगाया गया बल स्थिर है तो भारी वस्तु की तुलना में हल्की वस्तु का त्वरण अधिक होता है।

गति का तीसरा नियम:

न्यूटन ने देखा कि प्रत्येक क्रिया की एक समान और विपरीत प्रतिक्रिया होती है जिसे न्यूटन के गति के तीसरे नियम के रूप में जाना जाता है।

गति के तीसरे नियम का अनुप्रयोग: यदि हम एक गेंद को एक निश्चित बल द्वारा दीवार की ओर फेंकते हैं तो वस्तु दीवार से उसी बल के साथ टकरा कर वापस आती है।

न्यूटन के गति के तीसरे नियम का महान अनुप्रयोग रॉकेट का आविष्कार है। रॉकेट में कई प्रकार के रसायनों का उपयोग किया जाता है, उच्च तापमान और दबाव में इन रसायनों के दहन से गर्म गैसें पैदा होती हैं, ये गैसें रॉकेट के नोज़ल से बहुत अधिक वेग से बाहर निकलती हैं। गैसों का पलायन रॉकेट को समान मात्रा में ऊपर की ओर जोर देता है जो रॉकेट को ऊपर की दिशा में आकाश की ओर ले जाता है।

न्यूटन के गति के तीसरे नियम की सहायता से संवेग के संरक्षण का सत्यापन:

मान लें कि द्रव्यमान m1 की वस्तु A, m2 द्रव्यमान की वस्तु B पर FAB बल लगाती है तो वस्तु B भी वस्तु A FBA पर समान विपरीत बल लगाती है,

F_AB=-F_BA

बल संवेग परिवर्तन की दर के समानुपाती होता है।

F∝ (P_f-P_i)/t

F∝ (mv-mu)/t

(m₁v₁-m₁u₁)/t =-(m₂v₂-m₂u₂)/t

m₁v₁-m₁u₁ =-(m₂v₂-m₂u₂)

m₁v₁-m₁u₁ =-m₂v₂ +m₂u₂

m₁v₁ +m₂v₂ =m₁u₁ +m₂u₂

दोनों वस्तुओं का प्रारंभिक संवेग = दोनों वस्तुओं का अंतिम संवेग

न्यूटन के गति के तीन नियमों के बारे में अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न(FAQ’s)

Q1। न्यूटन की गति का प्रथम नियम क्या है?

उत्तर. न्यूटन के गति के पहले नियम में कहा गया है कि किसी वस्तु की स्थिति तब तक नहीं बदलती जब तक कि उस पर कोई बाहरी बल लागू न किया जाए।

Q2.गति का द्वितीय नियम क्या है?

उत्तर. गति का दूसरा नियम कहता है कि किसी वस्तु का द्रव्यमान त्वरण के व्युत्क्रमानुपाती होता है।

Q3.गति का तीसरा नियम क्या है?

उत्तर. गति का तीसरा नियम कहता है कि प्रत्येक क्रिया की एक समान और विपरीत प्रतिक्रिया होती है।

Q4। गति के प्रथम नियम का अनुप्रयोग क्या है?

उत्तर. गति के प्रथम नियम का अनुप्रयोग जड़त्व है।

Q5.गति के दूसरे नियम का अनुप्रयोग क्या है?

उत्तर. गुरुत्वाकर्षण बल के सार्वभौमिक नियम के अनुसार, सूर्य और पृथ्वी एक ही गुरुत्वाकर्षण बल द्वारा एक दूसरे को आकर्षित करते हैं लेकिन यह पृथ्वी कम द्रव्यमान के कारण सूर्य के सापेक्ष गति करती है और इस प्रकार सूर्य के चारों ओर घूमती है।

Q5.गति के तीसरे नियम का अनुप्रयोग क्या है?

उत्तर. यदि हम एक गेंद को दीवार की सतह पर फेंकते हैं तो दीवार भी गेंद को उसी बल से विपरीत दिशा में वापस उछालती है।