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अपकेंद्रीय बल

1650

Christiaan Huygens
Isaac Newton
Gottfried Wilhelm Leibniz

(यह छवि केवल उदाहरण के लिए बनाई गई है)

अपकेंद्रीय बल एक जड़त्वीय या काल्पनिक बल है जो घूर्णनशील संदर्भ फ्रेम में देखने पर किसी द्रव्यमान पर कार्य करता हुआ प्रतीत होता है। यह घूर्णन अक्ष से त्रिज्या के अनुसार बाहर की ओर निर्देशित होता है। यह बल कोई मूलभूत अंतःक्रिया नहीं है, बल्कि वस्तु की जड़ता से उत्पन्न होता है, जो कि जड़त्वीय फ्रेम में सीधी रेखा में गति बनाए रखने की उसकी प्रवृत्ति है।

शास्त्रीय यांत्रिकी में, अपकेंद्रीय बल एक आभासी बाह्य बल है जो घूर्णनशील पिंड को घूर्णन केंद्र से दूर खींचता है। यह पिंड की जड़ता के कारण होता है। न्यूटन के यांत्रिकी में, इस शब्द का प्रयोग दो अलग-अलग अवधारणाओं के लिए किया जाता है: एक जड़त्वीय बल (जिसे 'काल्पनिक बल' भी कहा जाता है) जो एक गैर-जड़त्वीय संदर्भ फ्रेम में देखा जाता है, और एक अभिकेन्द्रीय बल के अनुरूप प्रतिक्रिया बल। यह अवधारणा अक्सर भ्रम का कारण बनती है। एक जड़त्वीय (गैर-घूर्णनशील) संदर्भ फ्रेम में, वृत्ताकार गति में कोई वस्तु वृत्त के केंद्र की ओर निरंतर त्वरित होती है। यह त्वरण अभिकेन्द्रीय बल द्वारा प्रदान किया जाता है, जो किसी बाह्य वस्तु द्वारा लगाया गया एक वास्तविक बल है। इस फ्रेम में कोई बाह्य अपकेंद्रीय बल नहीं होता है। हालांकि, जब इसे एक सह-घूर्णनशील संदर्भ फ्रेम से देखा जाता है, तो वस्तु स्थिर प्रतीत होती है। इस जड़त्वहीन फ्रेम में न्यूटन के नियमों को लागू करने के लिए, काल्पनिक बलों को शामिल करना आवश्यक है। अपकेंद्रीय बल ऐसा ही एक बल है, जिसे वास्तविक अभिकेंद्रीय बल को संतुलित करने के लिए शामिल किया जाता है, जिससे घूर्णनशील फ्रेम में वस्तु के स्थिर संतुलन की व्याख्या होती है। यह दृष्टिकोण घूर्णनशील प्रणालियों में कई गणनाओं को सरल बनाता है।

Historically, the concept emerged from the study of circular motion. Christiaan Huygens was the first to provide a quantitative analysis in his 1659 manuscript and later in his 1673 book *Horologium Oscillatorium*. Isaac Newton and Gottfried Wilhelm Leibniz also contributed to its understanding, framing it within their broader mechanical theories. The distinction between inertial and non-inertial frames, and the formalization of fictitious forces, was further clarified by later physicists like Euler and d’Alembert.

एयरोस्पेस, इंजीनियरिंग, तरल यांत्रिकी, यांत्रिकी, भौतिकी

UNESCO Nomenclature: 2210

– मैकेनिक्स

Type

सार प्रणाली

व्यवधान

मूलभूत

उपयोग

व्यापक उपयोग

शगुन

गैलीलियो का जड़त्व का सिद्धांत
न्यूटन के गति के नियम
ग्रहों की गति के केप्लर के नियम
डेसकार्टेस की सीधी रेखा में गति की अवधारणा

आवेदन

पदार्थों को अलग करने के लिए सेंट्रीफ्यूज
इंजन की गति नियंत्रण के लिए अपकेंद्री गवर्नर
घूर्णनशील अंतरिक्ष स्टेशनों में कृत्रिम गुरुत्वाकर्षण
रोलर कोस्टर डिजाइन
सड़कों और रेलवे पटरियों की ढलान बनाना

पेटेंट:

संभावित नवाचार विचार

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संबंधित शब्द: अपकेंद्रीय बल, काल्पनिक बल, जड़त्वीय बल, घूर्णनशील संदर्भ फ्रेम, शास्त्रीय यांत्रिकी, न्यूटन की यांत्रिकी, जड़त्व, अभिकेन्द्रीय बल, वृत्ताकार गति, गैर-जड़त्वीय फ्रेम।

ऐतिहासिक संदर्भ

हाइड्रोस्टैटिक दबाव

जलस्थैतिक दाब वह दाब है जो गुरुत्वाकर्षण बल के कारण किसी द्रव के संतुलन में स्थित होने पर उसके भीतर किसी दिए गए बिंदु पर लगता है। सतह से गहराई के अनुपात में यह दाब बढ़ता है क्योंकि ऊपर से नीचे की ओर बल लगाने वाले द्रव का भार बढ़ता जाता है। इसका सूत्र है [latex]p = rho gh[/latex], जहाँ [latex]rho[/latex] द्रव का घनत्व है।

द्रव यांत्रिकी में मैनोमीटर से दबाव मापने वाली 17वीं सदी की प्रयोगशाला।.

दबाव की मूलभूत परिभाषा

दाब को किसी वस्तु की सतह पर प्रति इकाई क्षेत्रफल (A) पर लगने वाले लंबवत बल (F) के रूप में परिभाषित किया जाता है, जिस पर वह बल वितरित होता है। इसका सूत्र है: π = F/A। यह एक अदिश राशि है, जिसका अर्थ है कि इसमें परिमाण तो होता है लेकिन दिशा नहीं होती। दाब की SI इकाई पास्कल (Pa) है, जो एक न्यूटन प्रति वर्ग मीटर के बराबर होती है।

अपकेंद्रीय बल

17वीं सदी की प्रयोगशाला, तनन परीक्षण के उपकरणों और सामान्यीकृत हूक के नियम के समीकरणों के साथ।.

सामान्यीकृत हुक का नियम

सामान्यीकृत हुक का नियम रैखिक प्रत्यास्थ पदार्थों के लिए संघटक समीकरण है, जो बताता है कि प्रतिबल टेंसर, विकृति टेंसर के रैखिक रूप से समानुपाती होता है। इस संबंध को [latex]sigma = C : varepsilon[/latex] के रूप में व्यक्त किया जाता है, जहाँ [latex]sigma[/latex] प्रतिबल टेंसर है, [latex]varepsilon[/latex] विकृति टेंसर है, और [latex]C[/latex] पदार्थ के प्रत्यास्थ स्थिरांकों को समाहित करने वाला चतुर्थ-कोटि कठोरता टेंसर है।

ऐतिहासिक प्रयोगशाला के परिवेश में आइसक न्यूटन गुरुत्वाकर्षण बल की गणना करते हुए।.

न्यूटन का सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण का नियम

यह नियम बताता है कि ब्रह्मांड में प्रत्येक कण दूसरे कण को आकर्षित करता है। यह बल उनके द्रव्यमानों के गुणनफल के सीधे समानुपाती और उनके केंद्रों के बीच की दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होता है। सूत्र है [latex]F = G frac{m_1 m_2}{r^2}[/latex], जहाँ [latex]G[/latex] गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक है। इसने स्थलीय और खगोलीय यांत्रिकी को एकीकृत किया।

भौतिकी प्रयोगशाला में टकराती गाड़ियों के साथ संवेग के संरक्षण का प्रदर्शन करते शोधकर्ता।.

संवेग का संरक्षण

पृथक संचलन में कुल संवेग स्थिर रहता है। पृथक संचलन वह होता है जिस पर कोई बाह्य बल नहीं लगता। यह सिद्धांत न्यूटन के गति के नियमों से सिद्ध होता है। कणों के किसी संचलन के लिए, यदि कुल बाह्य बल शून्य हो तो कुल संवेग [latex]vec{p}_{text{total}} = sum_{i} m_i vec{v}_i[/latex] संरक्षित रहता है। यह टक्करों के विश्लेषण के लिए मूलभूत है।

द्रव यांत्रिकी में गतिशील दाब मापने के लिए पिटोट ट्यूब सहित विंड टनल सेटअप।.

गतिज दबाव

गतिशील दाब, जिसे q या Q से दर्शाया जाता है, किसी द्रव की प्रति इकाई आयतन गतिज ऊर्जा है। इसे q = 1/2 ρu² सूत्र द्वारा परिभाषित किया जाता है, जहाँ ρ द्रव का स्थानीय घनत्व है और u द्रव का वेग है। द्रव गतिकी में द्रव गति से उत्पन्न दाब को मापने के लिए यह मात्रा मूलभूत है।

पारंपरिक यांत्रिकी में अपकेन्द्री बल को दर्शाता ऐतिहासिक प्रयोगशाला दृश्य।.

अपकेंद्री बल सूत्र

कोणीय वेग [latex]boldsymbol{omega}[/latex] से घूर्णन कर रहे एक संदर्भ फ्रेम में, मूल बिंदु से [latex]mathbf{r}[/latex] स्थिति सदिश पर स्थित [latex]m[/latex] द्रव्यमान की वस्तु पर लगने वाला अपकेंद्रीय बल [latex]mathbf{F}_{mathrm{cf}}[/latex] निम्न सदिश सूत्र द्वारा दिया जाता है: [latex]mathbf{F}_{mathrm{cf}} = -m boldsymbol{omega} times (boldsymbol{omega} times mathbf{r})[/latex]। यह सूत्र दर्शाता है कि बल घूर्णन अक्ष के लंबवत और बाहर की ओर निर्देशित होता है।

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बॉयल का नियम

बॉयल का नियम कहता है कि एक निश्चित तापमान पर रखी गई आदर्श गैस की एक निश्चित मात्रा के लिए, दाब (P) और आयतन (V) व्युत्क्रमानुपाती होते हैं। इसका अर्थ है कि उनका गुणनफल एक स्थिरांक (k) होता है। गणितीय रूप से, इसे P → 1/V या PV = k के रूप में व्यक्त किया जाता है।

द्रव यांत्रिकी अनुप्रयोगों में पास्कल के नियम का प्रदर्शन करने वाला हाइड्रोलिक लिफ्ट।.

पास्कल का नियम

पास्कल का नियम, या द्रव दाब संचरण का सिद्धांत, यह बताता है कि किसी भी सीमित, असंपीड्य द्रव में किसी भी बिंदु पर दाब परिवर्तन द्रव के सभी बिंदुओं तक बिना किसी कमी के संचारित होता है। यह सिद्धांत द्रव यांत्रिकी का आधार है और इसे गणितीय रूप से हाइड्रोलिक प्रणालियों में बल गुणन कारक द्वारा व्यक्त किया जाता है: [latex]frac{F_2}{A_2} = frac{F_1}{A_1}[/latex]।

इतिहासिक प्रयोगशाला में प्रिज़्मों और प्रकाश के साथ वर्णक्रमीय प्रयोग करते हुए आइज़ैक न्यूटन।.

स्पेक्ट्रोस्कोपी

स्पेक्ट्रोस्कोपी पदार्थ और विद्युत चुम्बकीय विकिरण के बीच अंतःक्रिया का अध्ययन है, जो विकिरण की तरंग दैर्ध्य या आवृत्ति के एक फलन के रूप में होता है। एक स्पेक्ट्रोस्कोपिक उपकरण अपनी तरंग दैर्ध्य के अनुसार विकिरण को फैलाकर एक स्पेक्ट्रम उत्पन्न करता है। यह स्पेक्ट्रम दर्शाता है कि पदार्थ विकिरण को कैसे अवशोषित, उत्सर्जित या बिखेरता है, जिससे पदार्थ की संरचना, बनावट और भौतिक गुणों के बारे में जानकारी मिलती है।

ऐतिहासिक परिवेश में क्लासिकल मैकेनिक्स का अध्ययन करते हुए आइज़ैक न्यूटन।.

न्यूटन के गति के नियम

तीन भौतिक नियम शास्त्रीय यांत्रिकी का आधार बनते हैं। पहला नियम (जड़त्व) कहता है कि कोई वस्तु तब तक स्थिर या एकसमान गति में रहती है जब तक उस पर कोई बाह्य बल न लगे। दूसरा नियम बल को द्रव्यमान गुणा त्वरण के रूप में परिभाषित करता है, [latex]vec{F} = mvec{a}[/latex]। तीसरा नियम कहता है कि प्रत्येक क्रिया की एक समान और विपरीत प्रतिक्रिया होती है।

संद्राव मापन के लिए द्रव यांत्रिकी प्रयोगशाला में विस्कॉमीटर।.

न्यूटन का श्यानता का नियम

न्यूटन के नियम के अनुसार, किसी द्रव का अपरूपण तनाव अपरूपण विकृति की दर के सीधे समानुपाती होता है। इस रैखिक संबंध को न्यूटन के श्यानता नियम द्वारा परिभाषित किया जाता है: [latex]tau = mu frac{du}{dy}[/latex], जहाँ [latex]tau[/latex] अपरूपण तनाव है, [latex]mu[/latex] गतिशील श्यानता (समानुपाती स्थिरांक) है, और [latex]frac{du}{dy}[/latex] अपरूपण दर या वेग प्रवणता है।

उड्डयन में लिफ्ट उत्पन्न करने के लिए द्रव यांत्रिकी में बर्नौली के सिद्धांत का प्रदर्शन करने वाला विमान का पंख।.

बरनौली का सिद्धांत

बर्नौली का सिद्धांत कहता है कि किसी अश्यान प्रवाह के लिए, द्रव की गति में वृद्धि के साथ-साथ दाब में कमी या उसकी स्थितिज ऊर्जा में कमी होती है। यह गतिशील द्रव के लिए ऊर्जा संरक्षण का कथन है, जिसे सामान्यतः धारा रेखा के अनुदिश [latex]p + frac{1}{2}rho v^2 + rho gh = text{स्थिरांक}[/latex] के रूप में व्यक्त किया जाता है।

तरल यांत्रिकी

द्रव यांत्रिकी अनुप्रयुक्त यांत्रिकी की वह शाखा है जो तरल पदार्थों और गैसों के स्थैतिकी (विरामावस्था में द्रव) और गतिकी (गति में द्रव) से संबंधित है। यह द्रव के व्यवहार का विश्लेषण और भविष्यवाणी करने के लिए द्रव्यमान, संवेग और ऊर्जा संरक्षण के मूलभूत सिद्धांतों को लागू करती है। इसके अनुप्रयोग बहुत व्यापक हैं, जिनमें वायुगतिकी और जल विज्ञान से लेकर मौसम विज्ञान और समुद्र विज्ञान तक शामिल हैं।

(यदि तिथि अज्ञात है या प्रासंगिक नहीं है, उदाहरण के लिए "द्रव यांत्रिकी", तो इसके उल्लेखनीय उद्भव का एक अनुमानित आंकड़ा प्रदान किया गया है)