अध्याय - 7

न्यूटन के गति के सिद्धान्त

(Newton's Laws of Motion)

प्रश्न- न्यूटन के गति विषय नियम की उदाहरण सहित व्याख्या कीजिए।

अथवा
न्यूटन के गति सम्बन्धी नियमों का सविस्तार उदाहरण सहित उल्लेख कीजिए। उनकी खेलों में क्या उपयोगिता है?
अथवा
न्यूटन के गति विषयक नियम को खेल के संदर्भ में समझाइये |
अथवा
गति विषयक नियम समझाइए। किसी क्रीड़ा गति को गति विषयक नियम के सन्र्दभ सहित समझाइए।

उत्तर -

न्यूटन के गति विषयक नियम

न्यूटन के गति विषयक नियमों का खेलों में तकनीक तथा कुशलता लाने के लिए बहुत ही महत्त्वपूर्ण है। क्योंकि सभी खेलों में गति की आवश्यकता पड़ती है और ये नियम गति पर ही पूर्ण रूप से आधारित है। शारीरिक शिक्षा एवं खेल में शिक्षक, प्रशिक्षक एवं छात्रों को इसका ज्ञान गुरुमंत्र की तरह ध्यान रखना पड़ता है। सन् (1682-1727) सर इशाक न्यूटन ने गति के लिए तीन नियम दिये जो निम्नलिखित हैं-

1. न्यूटन का प्रथम नियम (जड़त्व का नियम ) - यदि कोई वस्तु विराम अवस्था में है तो वह विराम अवस्था में ही रहेगी और यदि वस्तु गतिमान अवस्था में है तो उसी दिशा में चलती रहेगी जब तक कि उस पर कोई बाह्य बल उसकी वर्तमान अवस्था में परिवर्तन न करे। उपरोक्त के आधार पर जड़त्व को 2 भागों में बाँटा गया है- 

(1) आराम का जड़त्व
(2) गति का जड़त्व

न्यूटन के प्रथम नियम में निम्न समीकरण नीहित है- 

F = ma

F से तात्पर्य बल से हैं, m से तात्पर्य द्रव्यमान से है और a से तात्पर्य त्वरण से है उपरोक्त समीकरण के आधार पर हम कह सकते हैं कि यदि-

F = 0 तो a भी 0 होगा अर्थात् वस्तु विराम अवस्था में है और उस पर बल न लगे तो जड़त्व में भी कोई परिवर्तन नहीं आयेगा और अगर जरा-सा भी वस्तु पर बल लगे तो वस्तु उसी दिशा में उस बल के बराबर चलती रहेगी कहने का तात्पर्य यहाँ वस्तु गति अवस्था में आ जायेगी। उदाहरण के लिए फुटबॉल की गेंद मैदान में पड़ी हुई है तो वह वहीं पर रखी रहेगी और अगर उस पर किसी बल से ठोकर मारी जाये तो वह उस दिशा में बल के मुताबिक गति करेगी।

नोट - उपरोक्त उदाहरण में बॉल कुछ दूर जाकर रुक जायेगी क्योंकि इस पर प्रतिरोधक रूप से बाह्य बल जैसे गुरुत्वाकर्षण बल, घर्षण बल, वायु प्रतिरोध आदि लगेंगे।

2. न्यूटन का द्वितीय नियम (त्वरण का नियम ) - जब संतुलित संवेग बल किसी वस्तु पर लगाया जाता है तो उसमें संवेग उत्पन्न होता है जो संतुलित बल के समानुपाती होता है तथा बल की दिशा में होता है तथा वस्तु के व्युत्क्रमानुपाती होता है। सीधे शब्दों में संवेग बल के सीधे समानुपाती तथा वजन के उल्टे समानुपाती होता है तथा बल की दिशा में होता है दूसरे रूप में हम कह सकते हैं कि किसी पिंड या वस्तु का त्वरण पिंड का बाह्य बल के अनुक्रमानुपाती है। हम · जानते हैं कि बल = द्रव्यमान × त्वरण अर्थात् F = ma इस समीकरण से हम कह सकते हैं कि F = a अर्थात् लगाया गया बल त्वरण के अनुक्रमानुपाती होता है तथा F = 1/M अर्थात् त्वरण (जड़त्वीय) द्रव्यमान के व्युत्क्रमानुपाती होता है। यह नियम वजन, बल तथा संवेग के बीच सम्बन्ध दर्शाता है यह कई खेल दक्षताओं पर लागू होता है जैसे यदि खिलाड़ी शॉट पूट के गोले को तेजी के साथ फेंकना चाहता है या फिर क्रिकेट में खिलाड़ी गेंद को तेजी के साथ विकेट कीपर को वापिस करना चाहता है तब उसको ज्यादा बल लगाना होगा या फिर गोले को या क्रिकेट को गेंद का वजन कम करना होगा क्योंकि बल त्वरण के अनुक्रमानुपाती होता है। अर्थात् जितना अधिक बल होगा उतना ही त्वरण अधिक होगा और वस्तु जितनी भारी होगी उतना त्वरण कम होगा क्योंकि भार त्वरण के व्युत्क्रमानुपाती होता है।

3. न्यूटन का तृतीय नियम अथवा क्रिया प्रतिक्रिया का नियम – जब कोई वस्तु दूसरी वस्तु पर बल लगाती है तो दूसरी वस्तु भी पहली वस्तु पर उसी के बराबर व उतना विपरीत दिशा में बल लगाती है। इन दोनों बलों में से एक बल को क्रिया तथा दूसरी को प्रतिक्रिया कहते हैं। कहने का तत्पर्य प्रत्येक क्रिया के लिए बराबर तथा विपरीत प्रतिक्रिया होती है। प्रत्येक Action Force के लिए बराबर तथा प्रतिक्रिया बल होता है। जैसे—उदाहरण के लिए एक फर्राटा धावक जब स्टॉर्टिंग ब्लाक से स्टार्ट लेता है तो वह स्टार्टिं ब्लॉक को पीछे की तरफ धकेलता है तो ब्लॉक भी उसे विपरीत दिशा में उतने ही बल से पीछे फेंकता है। जैसे कि तैराकी में यदि खिलाड़ी अपना बल पीछे को लगाता है तो उसका शरीर आगे की तरफ गति करता है। खिलाड़ी जब दौड़ता है और जिस बल से जमीन को पीछे धकेलता है तब विपरीत प्रतिक्रिया बल खिलाड़ी को विपरीत दिशा में उसी बल के बराबर धकेलती है।

उदाहरण- 

(1) दौड़ने या कूदने में तल उतने एक समान बल से पीछे की ओर धकेलता है, जितने बल का उपयोग किया जाता है। इस प्रकार शरीर सामने की ओर बढ़ता है, यदि सतह ढीली होती है जैसे रेती सतह तो प्रतिरोधी बल का अधिकांश भाग बिखर जाता है, जिससे कि प्रायोग्य बल सीमित हो जाता है, तथा व्यक्ति को कम प्रणोदी बल मिलता है।

(2) यदि सतह फिसलने वाली या फिर पैर में पहनने वाले उपकरण उचित घर्षण उत्पन्न करने के लिए अपर्याप्त हो, परिणाम उपर्युक्त उदाहरण के समान होंगे।

(3) पोनी शरीर को कड़ी सतह की तुलना में कम प्रतिरोधी प्रदान करता है। इसीलिए कड़ी सतह की बजाय शरीर को प्राप्त प्रणोदी बल पानी में अधिक मिलता है।

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