કક્કા ૭ માં, તમે શીખ્યા છો કે પદાર્થો કેવી રીતે ગતિ કરે છે. શું તમને યાદ છે કે આપણે કેવી રીતે નક્કી કરી શકીએ કે એક પદાર્થ બીજા પદાર્થ કરતાં ઝડપથી ગતિ કરે છે? પદાર્થ દ્વારા એકમ સમયમાં કાપેલું અંતર શું સૂચવે છે? તમે એ પણ જાણો છો કે જમીન પર લથડતી ચંદુક જેવી ગતિમાન વસ્તુ ધીમી પડે છે. કેટલીકવાર તે તેની ગતિની દિશા બદલી શકે છે. એ પણ શક્ય છે કે ચંદુક ધીમી પડે અને તેની દિશા પણ બદલે. શું તમે ક્યારેય વિચાર્યું છે કે શું એક પદાર્થને ધીમો પાડે છે અથવા ઝડપી બનાવે છે, અથવા તેની ગતિની દિશા બદલે છે?

ચાલો આપણા કેટલાક રોજિંદા અનુભવો યાદ કરીએ. ફૂટબોલને ગતિમાન કરવા માટે તમે શું કરો છો? ગતિમાન ચંદુકને વધુ ઝડપથી ગતિ કરાવવા માટે તમે શું કરો છો? ગોલકીપર ચંદુકને કેવી રીતે રોકે છે? હોકી ખેલાડી સ્ટિકના ઝટકાથી ગતિમાન ચંદુકની દિશા બદલે છે. ફીલ્ડરો બેટ્સમેન દ્વારા મારેલી ચંદુકને કેવી રીતે રોકે છે? (ફિગ. ૮.૧). આ બધી પરિસ્થિતિઓમાં ચંદુકને કાં તો વધુ ઝડપથી અથવા ધીમી ગતિ કરાવવામાં આવે છે અથવા તેની ગતિની દિશા બદલવામાં આવે છે.

જ્યારે ચંદુકને લાત મારવામાં આવે છે, ધકેલવામાં આવે છે, ફેંકવામાં આવે છે અથવા ઝટકો આપવામાં આવે છે ત્યારે આપણે ઘણીવાર કહીએ છીએ કે ચંદુક પર બળ લાગુ કરવામાં આવ્યું છે. બળ શું છે? જે પદાર્થો પર તે લાગુ કરવામાં આવે છે તેના પર તે શું કરી શકે છે? આવા પ્રશ્નોના જવાબ આપણે આ પ્રકરણમાં શોધીશું.

૮.૧ બળ - એક ધકેલાટ અથવા ખેંચાટ

પસંદ કરવું, ખોલવું, બંધ કરવું, લાત મારવી, મારવું, ઉપાડવું, ઝટકો આપવો, ધકેલવું, ખેંચવું જેવી ક્રિયાઓનો ઉપયોગ ઘણીવાર ચોક્કસ કાર્યોનું વર્ણન કરવા માટે થાય છે. આ દરેક ક્રિયાઓનું પરિણામ સામાન્ય રીતે પદાર્થની ગતિની સ્થિતિમાં કોઈ પ્રકારનો ફેરફાર થાય છે. શું આ શબ્દોને એક અથવા વધુ શબ્દો સાથે બદલી શકાય? ચાલો જાણીએ.

પ્રવૃત્તિ ૮.૧

કોષ્ટક ૮.૧ પદાર્થોની ગતિ સંબંધિત પરિચિત પરિસ્થિતિઓના કેટલાક ઉદાહરણો આપે છે. તમે આવી વધુ પરિસ્થિતિઓ ઉમેરી શકો છો અથવા અહીં આપેલી પરિસ્થિતિઓ બદલી શકો છો. દરેક કિસ્સામાં સામેલ ક્રિયાને ધકેલાટ અથવા/અને ખેંચાટ તરીકે ઓળખવાનો પ્રયાસ કરો અને તમારા અવલોકનો નોંધો. તમારી મદદ માટે એક ઉદાહરણ આપવામાં આવ્યું છે.

કોષ્ટક ૮.૧ : ક્રિયાઓને ધકેલાટ અથવા ખેંચાટ તરીકે ઓળખવી

શું તમે નોંધો છો કે દરેક ક્રિયાઓને ખેંચાટ અથવા ધકેલાટ અથવા બંને તરીકે જૂથબદ્ધ કરી શકાય છે? શું આમાંથી આપણે અનુમાન લગાવી શકીએ કે પદાર્થને ગતિમાન કરવા માટે, તેને ધકેલવો અથવા ખેંચવો પડે છે?

વિજ્ઞાનમાં, પદાર્થ પરનો ધકેલાટ અથવા ખેંચાટને બળ કહેવામાં આવે છે. આમ, આપણે કહી શકીએ કે પદાર્થોને આપવામાં આવેલી ગતિ બળની ક્રિયાને કારણે હતી. બળ ક્યારે કાર્યરત થાય છે? ચાલો જાણીએ.

મેં કક્કા ૬ માં શીખ્યો કે ચુંબક તેના તરફ લોખંડના ટુકડાને આકર્ષે છે. શું આકર્ષણ પણ એક પ્રકારનું ખેંચાટ છે? બે ચુંબકોના સમાન ધ્રુવો વચ્ચેનું અપાકર્ષણ શું છે? શું તે ખેંચાટ છે કે ધકેલાટ?

૮.૨ બળો ક્રિયાપ્રતિક્રિયાને કારણે ઉદ્ભવે છે

માની લો કે એક માણસ સ્થિર કારની પાછળ ઊભો છે [ફિગ.૮.૨(એ)]. શું તેની હાજરીને કારણે કાર ખસેડશે? માની લો કે માણસ હવે કારને ધકેલવાનું શરૂ કરે છે [ફિગ.૮.૨(બી)], એટલે કે, તે તેના પર બળ લગાવે છે. કાર લાગુ કરેલા બળની દિશામાં ગતિ કરવાનું શરૂ કરી શકે છે. નોંધો કે કારને ગતિમાન કરવા માટે માણસે તેને ધકેલવી પડે છે.

ફિગ. ૮.૨(એ) : સ્થિર કારની પાછળ ઊભેલો માણસ

ફિગ. ૮.૨ (બી) : માણસ દ્વારા ધકેલાતી કાર

ફિગ. ૮.૩ (એ): કોણ કોને ધકેલે છે?

ફિગ. ૮.૩ તમને પરિચિત હોઈ શકે તેવી ત્રણ પરિસ્થિતિઓ દર્શાવે છે. શું તમે આ કિસ્સાઓમાં કોણ ખેંચે છે અને કોણ ધકેલે છે તે નક્કી કરી શકો છો? ફિગ. ૮.૩ (એ) માં, બંને છોકરીઓ એકબીજાને ધકેલતી દેખાય છે જ્યારે

ફિગ. ૮.૩ (બી) : કોણ કોને ખેંચે છે?

ફિગ. ૮.૩ (બી) માંની છોકરીઓની જોડી એકબીજાને ખેંચવાનો પ્રયાસ કરી રહી છે. તે જ રીતે, ફિગ. ૮.૩ (સી) માંની ગાય અને માણસ એકબીજાને

ફિગ. ૮.૩ (સી) : કોણ કોને ખેંચે છે?

ખેંચતા દેખાય છે. અહીં દર્શાવેલી બે પરિસ્થિતિઓમાં છોકરીઓ એકબીજા પર બળ લગાવી રહી છે. શું તે માણસ અને ગાય માટે પણ સાચું છે?

આ ઉદાહરણોમાંથી, આપણે અનુમાન લગાવી શકીએ કે બળ કાર્યરત થવા માટે ઓછામાં ઓછા બે પદાર્થોની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા જરૂરી છે. આમ, એક પદાર્થની બીજા પદાર્થ સાથેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના પરિણામે બંને પદાર્થો વચ્ચે બળ ઉત્પન્ન થાય છે.

૮.૩ બળોની શોધખોળ

ચાલો બળો વિશે વધુ જાણવાનો પ્રયાસ કરીએ.

પ્રવૃત્તિ ૮.૨

એક ભારે પદાર્થ પસંદ કરો જેમ કે ટેબલ અથવા બોક્સ, જેને તમે માત્ર જોરથી ધકેલીને જ ખસેડી શકો છો. તેને તમારા દ્વારા જ ધકેલવાનો પ્રયાસ કરો. શું તમે તેને ખસેડી શકો છો? હવે તમારા એક મિત્રને તે જ દિશામાં ધકેલવામાં તમારી મદદ કરવા કહો [ફિગ. ૮.૪(એ)]. શું હવે તેને ખસેડવું સરળ છે? તમે સમજાવી શકો છો કે શા માટે?

હવે તે જ પદાર્થને ધકેલો, પરંતુ તમારા મિત્રને તેને વિરુદ્ધ દિશામાંથી ધકેલવા કહો [ફિગ. ૮.૪ (બી)]. શું પદાર્થ ખસે છે? જો ખસે છે, તો તે જે દિશામાં ખસે છે તે નોંધો. શું તમે અનુમાન લગાવી શકો છો કે તમારામાંથી કોણ વધુ બળ લગાવી રહ્યું છે?

ફિગ. ૮.૪ : બે મિત્રો ભારે ભાર ધકેલે છે (એ) સમાન દિશામાં, (બી) વિરુદ્ધ દિશામાં

શું તમે ક્યારેય રસ્સાકષીનો ખેલ જોયો છે? આ ખેલમાં બે ટીમો રસ્સાને વિરુદ્ધ દિશામાં ખેંચે છે (ફિગ. ૮.૫). બંને ટીમોના સભ્યો રસ્સાને પોતાની દિશામાં ખેંચવાનો પ્રયાસ કરે છે. કેટલીકવાર રસ્સો ખસતો જ નથી. શું તે ફિગ. ૮.૩ (બી) માં દર્શાવેલ પરિસ્થિતિ જેવી નથી? જે ટીમ વધુ જોરથી ખેંચે છે, એટલે કે, વધુ બળ લગાવે છે, તે છેવટે ખેલ જીતે છે.

આ ઉદાહરણો બળની પ્રકૃતિ વિશે શું સૂચવે છે?

પદાર્થ પર સમાન દિશામાં લાગુ કરેલા બળો એકબીજામાં ઉમેરાય છે. હવે પ્રવૃત્તિ ૮.૨ માં જ્યારે તમે અને તમારા મિત્રે ભારે બોક્સને સમાન દિશામાં ધકેલ્યો ત્યારે શું થયું તે યાદ કરો.

જો બે બળો પદાર્થ પર વિરુદ્ધ દિશામાં કાર્ય કરે છે, તો તેના પર કાર્ય કરતું કુલ બળ બે બળો વચ્ચેનો તફાવત છે. જ્યારે તમે બંને વિરુદ્ધ દિશાઓમાંથી ભારે બોક્સને ધકેલતા હતા ત્યારે પ્રવૃત્તિ ૮.૨ માં તમે શું અવલોકન કર્યું?

યાદ કરો કે રસ્સાકષીમાં જ્યારે બે ટીમો સમાન બળથી ખેંચે છે, ત્યારે રસ્સો કોઈ પણ દિશામાં ખસતો નથી.

તેથી, આપણે શીખીએ છીએ કે એક બળ બીજા બળ કરતાં મોટું અથવા નાનું અથવા સમાન હોઈ શકે છે. બળની તીવ્રતા સામાન્ય રીતે તેના પરિમાણ દ્વારા વ્યક્ત કરવામાં આવે છે. આપણે બળ જે દિશામાં કાર્ય કરે છે તે પણ સ્પષ્ટ કરવું પડે છે. એટલું જ નહીં, જો લાગુ કરેલા બળની દિશા અથવા પરિમાણ બદલાય છે, તો તેની અસર પણ બદલાય છે.

શું તેનો અર્થ એ છે કે જો પદાર્થ પર વિરુદ્ધ દિશામાં કાર્ય કરતાં બે બળો સમાન હોય તો પદાર્થ પરનું કુલ બળ શૂન્ય છે?

સામાન્ય રીતે, એક પદાર્થ પર એક કરતાં વધુ બળ કાર્ય કરી શકે છે. જો કે, પદાર્થ પરની અસર તેના પર કાર્ય કરતા કુલ બળને કારણે હોય છે.

૮.૪ બળ ગતિની સ્થિતિ બદલી શકે છે

ચાલો હવે જાણીએ કે જ્યારે પદાર્થ પર બળ કાર્ય કરે છે ત્યારે શું થાય છે.

પ્રવૃત્તિ ૮.૩

એક રબરની ચંદુક લો અને તેને ટેબલ ટોપ અથવા કોંક્રિટ ફ્લોર જેવી સપાટ સપાટી પર મૂકો. હવે, ચંદુકને સપાટ સપાટી સાથે હળવેથી ધકેલો (ફિગ. ૮.૬). શું ચંદુક ગતિ કરવાનું શરૂ કરે છે? ચંદુક હજી ગતિમાન હોય ત્યારે ફરીથી ધકેલો. શું તેની ઝડપમાં કોઈ ફેરફાર થાય છે? તે વધે છે કે ઘટે છે?

પછી, તમારી હથેળીને ગતિમાન ચંદુકની સામે મૂકો. જ્યારે ગતિમાન ચંદુક તેને સ્પર્શે ત્યારે તરત જ તમારી હથેળી દૂર કરો. શું તમારી હથેળી ચંદુક પર બળ લગાવે છે? હવે ચંદુકની ઝડપ શું થાય છે? તે વધે છે કે ઘટે છે? જો તમે તમારી હથેળીને ગતિમાન ચંદુકને પકડવા દો તો શું થશે?

ફિગ. ૮.૬ : જ્યારે તેના પર બળ લાગુ કરવામાં આવે છે ત્યારે વિશ્રામમાં રહેલી ચંદુક ગતિ કરવાનું શરૂ કરે છે

તમને સમાન પરિસ્થિતિઓ યાદ આવી શકે છે. ઉદાહરણ તરીકે, ફૂટબોલમાં પેનલ્ટી કિક લેતી વખતે, ખેલાડી ચંદુક પર બળ લગાવે છે. માર પડતા પહેલા, ચંદુક વિશ્રામમાં હતી અને તેથી તેની ઝડપ શૂન્ય હતી. લાગુ કરેલ બળ ચંદુકને ગોલ તરફ ગતિ કરાવે છે. માની લો કે, ગોલકીપર ગોલ બચાવવા માટે ડાઇવ મારે છે અથવા ઉપર ઊછળે છે. તેની ક્રિયા દ્વારા ગોલકીપર ગતિમાન ચંદુક પર બળ લગાવવાનો પ્રયાસ કરે છે. તેના દ્વારા લાગુ કરેલ બળ ચંદુકને રોકી શકે છે અથવા વળાંક આપી શકે છે, જેથી ગોલ થતું અટકાવે છે. જો ગોલકીપર ચંદુકને રોકવામાં સફળ થાય છે, તો તેની ઝડપ શૂન્ય સુધી ઘટે છે.

આ અવલોકનો સૂચવે છે કે પદાર્થ પર લાગુ કરેલ બળ તેની ઝડપ બદલી શકે છે. જો પદાર્થ પર લાગુ કરેલ બળ તેની ગતિની દિશામાં હોય, તો પદાર્થની ઝડપ વધે છે. જો બળ ગતિની દિશાની વિરુદ્ધ દિશામાં લાગુ કરવામાં આવે છે, તો તેના પરિણામે પદાર્થની ઝડપ ઘટે છે.

મેં જોયું છે કે બાળકો રબરનું ટાયર અથવા રિંગને ધકેલીને ખસેડવામાં એકબીજા સાથે સ્પર્ધા કરે છે (ફિગ. ૮.૭). હવે હું સમજું છું કે જ્યારે પણ ટાયરને ધકેલવામાં આવે છે ત્યારે તેની ઝડપ શા માટે વધે છે.

ફિગ. ૮.૭ : ટાયરને ઝડપી ગતિ કરાવવા માટે તેને વારંવાર ધકેલવું પડે છે

પહેલીને જાણવાની ઉત્સુકતા છે કે શું બળનો ઉપયોગ માત્ર પદાર્થની ઝડપ બદલી શકે છે. ચાલો જાણીએ.

પ્રવૃત્તિ ૮.૪

પ્રવૃત્તિ ૮.૩ માં કર્યું તેમ એક ચંદુક લો અને તેને સપાટ સપાટી પર મૂકો. તેને ધકેલીને ગતિમાન કરો [ફિગ. ૮.૮(એ)]. હવે ફિગ. ૮.૮(બી) માં દર્શાવ્યા પ્રમાણે તેના માર્ગમાં એક રૂલર મૂકો. આમ કરતાં, તમે ગતિમાન ચંદુક પર બળ લગાવશો. શું ચંદુક રૂલરને અથડાયા પછી તે જ દિશામાં ગતિ કરવાનું ચાલુ રાખે છે? પ્રવૃત્તિનું પુનરાવર્તન કરો અને રૂલરને એવી રીતે મૂકીને ગતિમાન ચંદુકને અવરોધવાનો પ્રયાસ કરો કે તે તેના માર્ગ સાથે વિવિધ ખૂણા બનાવે. દરેક કિસ્સામાં ચંદુક રૂલરને અથડાયા પછી તેની ગતિની દિશા વિશે તમારા અવલોકનો નોંધો.

ફિગ. ૮.૮: (એ) સપાટ સપાટી સાથે ધકેલીને ગતિમાં સેટ કરેલી ચંદુક અને (બી) તેના માર્ગમાં મૂકેલા રૂલરને અથડાયા પછી ચંદુકની ગતિની દિશા

ચાલો કેટલાક વધુ ઉદાહરણો ધ્યાનમાં લઈએ. વોલીબોલના ખેલમાં, ખેલાડીઓ ઘણીવાર ગતિમાન ચંદુકને તેમના ટીમમેટ્સ તરફ ધકેલે છે જેથી જીતની ચાલ ચલાવી શકાય. કેટલીકવાર ચંદુકને ધકેલીને અથવા સ્મેશ કરીને કોર્ટની બીજી બાજુ પર પાછી મોકલવામાં આવે છે. ક્રિકેટમાં, બેટ્સમેન બેટ સાથે ચંદુક પર બળ લગાવીને તેનો શોટ ખેલે છે. શું આ કિસ્સાઓમાં ચંદુકની ગતિની દિશા બદલાય છે? આ બધા ઉદાહરણોમાં ગતિમાન ચંદુકની ઝડપ અને દિશા બળના ઉપયોગને કારણે બદલાય છે. શું તમે આ પ્રકારના કેટલાક વધુ ઉદાહરણો આપી શકો છો?

પદાર્થની ઝડપમાં ફેરફાર, અથવા તેની ગતિની દિશામાં ફેરફાર, અથવા બંને, તેના ગતિની સ્થિતિમાં ફેરફાર તરીકે વર્ણવવામાં આવે છે. આમ, બળ પદાર્થની ગતિની સ્થિતિમાં ફેરફાર લાવી શકે છે.

ગતિની સ્થિતિ

પદાર્થની ગતિની સ્થિતિ તેની ઝડપ અને ગતિની દિશા દ્વારા વર્ણવવામાં આવે છે. વિશ્રામની સ્થિતિને શૂન્ય ઝડપની સ્થિતિ ગણવામાં આવે છે. પદાર્થ વિશ્રામમાં હોઈ શકે છે અથવા ગ