यह तुलना न्यूटन के दूसरे नियम, जो बताता है कि जब कोई चीज़ फ़ोर्स लगाती है तो उसकी गति कैसे बदलती है, और तीसरे नियम, जो दो इंटरैक्ट करने वाली चीज़ों के बीच फ़ोर्स के आपसी नेचर को समझाता है, के बीच के अंतर को देखती है। ये दोनों मिलकर क्लासिकल डायनामिक्स और मैकेनिकल इंजीनियरिंग की नींव बनाते हैं।
मुख्य बातें
दूसरा नियम बल को किसी वस्तु की वेलोसिटी में बदलाव से जोड़ता है।
तीसरा नियम कहता है कि बल हमेशा बराबर और विपरीत जोड़ों में होते हैं।
एक्सेलरेशन सेकंड लॉ इक्वेशन का मुख्य आउटपुट है।
आपसी बातचीत तीसरे नियम का बुनियादी सिद्धांत है।
न्यूटन का दूसरा नियम क्या है?
किसी एक चीज़ के लिए फ़ोर्स, मास और एक्सेलरेशन के बीच के संबंध पर फ़ोकस करता है।
सामान्य नाम: त्वरण का नियम
मुख्य सूत्र: F = ma
सिस्टम फोकस: सिंगल ऑब्जेक्ट एनालिसिस
मापन इकाई: न्यूटन (N)
कोर वेरिएबल: एक्सेलरेशन (a)
न्यूटन का तीसरा नियम क्या है?
दो चीज़ों के बीच इंटरेक्शन बताता है, और बताता है कि फ़ोर्स हमेशा पेयर में होते हैं।
सामान्य नाम: क्रिया और प्रतिक्रिया का नियम
मुख्य अवधारणा: बल जोड़े
सिस्टम फोकस: दो बॉडीज़ के बीच इंटरेक्शन
दिशा: बराबर और विपरीत
कोर वेरिएबल: इंटरेक्शन फोर्स
तुलना तालिका
विशेषता
न्यूटन का दूसरा नियम
न्यूटन का तीसरा नियम
प्राथमिक फोकस
एक वस्तु पर बल का प्रभाव
दो वस्तुओं के बीच परस्पर क्रिया की प्रकृति
गणितीय निरूपण
बल = द्रव्यमान गुणा त्वरण
A का B पर बल = -B का A पर बल
शामिल वस्तुओं की संख्या
एक (त्वरित की जा रही वस्तु)
दो (परस्पर क्रिया करने वाले निकाय)
कानून का परिणाम
शरीर की गति की भविष्यवाणी करता है
यह सुनिश्चित करता है कि गति संरक्षित रहे
कारण बनाम प्रभाव
'प्रभाव' (त्वरण) की व्याख्या करता है
फोर्स (इंटरैक्शन) की 'ओरिजिन' बताता है
वेक्टर दिशा
एक्सेलरेशन नेट फोर्स की ही दिशा में होता है
बल बिल्कुल विपरीत दिशाओं में कार्य करते हैं
विस्तृत तुलना
व्यक्तिगत गति बनाम पारस्परिक संपर्क
न्यूटन के दूसरे नियम का इस्तेमाल किसी खास चीज़ के व्यवहार को ट्रैक करने के लिए किया जाता है। अगर आपको कार का मास और उसके इंजन का फ़ोर्स पता है, तो दूसरा नियम आपको बताता है कि वह कितनी तेज़ी से चलेगी। लेकिन, तीसरा नियम इस इंटरेक्शन की बड़ी तस्वीर को देखता है; यह बताता है कि जैसे ही कार के टायर सड़क पर धक्का देते हैं, सड़क भी उतने ही फ़ोर्स से टायरों पर वापस धक्का देती है।
मात्रात्मक गणना बनाम सममिति
दूसरा नियम असल में मैथमेटिकल है, जो F=ma फ़ॉर्मूला के ज़रिए इंजीनियरिंग और बैलिस्टिक्स के लिए ज़रूरी सही वैल्यू देता है। तीसरा नियम फ़िज़िकल सिमिट्री का एक स्टेटमेंट है, जो कहता है कि आप किसी चीज़ को तब तक नहीं छू सकते जब तक वह आपको वापस न छुए। जबकि दूसरा नियम हमें यह कैलकुलेट करने देता है कि किसी खास नतीजे के लिए कितना फ़ोर्स चाहिए, तीसरा नियम यह गारंटी देता है कि हर फ़ोर्स का एक ट्विन होता है।
आंतरिक बनाम बाहरी दृष्टिकोण
एक आइसोलेटेड सिस्टम में, दूसरा नियम बाहरी नेट फोर्स से होने वाले इंटरनल एक्सेलरेशन को बताता है। तीसरा नियम बताता है कि कोई चीज़ सिर्फ़ इंटरनल फोर्स का इस्तेमाल करके खुद को क्यों नहीं हिला सकती। क्योंकि हर इंटरनल पुश उल्टी दिशा में एक बराबर इंटरनल खिंचाव पैदा करता है, तीसरा नियम दिखाता है कि कोई इंसान अपने बालों से खुद को ऊपर क्यों नहीं खींच सकता या कार को अंदर से बूस्ट क्यों नहीं कर सकता।
प्रणोदन में अनुप्रयोग
रॉकेट जैसे प्रोपल्शन सिस्टम एक साथ दोनों नियमों पर निर्भर करते हैं। तीसरा नियम इस मैकेनिज्म को समझाता है: रॉकेट एग्जॉस्ट गैस को नीचे की ओर धकेलता है, और गैस रॉकेट को ऊपर की ओर धकेलती है। दूसरा नियम फिर नतीजे में मिलने वाली परफॉर्मेंस तय करता है, यह कैलकुलेट करके कि जहाज के मास और उस इंटरैक्शन से पैदा होने वाले थ्रस्ट (फोर्स) के आधार पर रॉकेट कितनी तेजी से एक्सेलरेट करेगा।
लाभ और हानि
न्यूटन का दूसरा नियम
लाभ
+ट्रैजेक्टरी कैलकुलेशन के लिए ज़रूरी
+शारीरिक प्रयास की मात्रा
+वस्तु व्यवहार की भविष्यवाणी करता है
+मैकेनिकल इंजीनियरिंग की नींव
सहमत
−सटीक मास डेटा की आवश्यकता है
−गणित जटिल हो सकता है
−एकल-शरीर फोकस तक सीमित
−सभी बलों की पहचान करना आवश्यक है
न्यूटन का तीसरा नियम
लाभ
+बताता है कि मूवमेंट कैसे शुरू होता है
+संवेग संरक्षण सुनिश्चित करता है
+इंटरैक्शन विश्लेषण को सरल बनाता है
+प्रकृति में सार्वभौमिक रूप से लागू
सहमत
−मोशन वैल्यू नहीं देता
−अक्सर छात्रों द्वारा गलत समझा जाता है
−संतुलन के साथ भ्रमित होना आसान है
−केवल बल युग्मों का वर्णन करता है
सामान्य भ्रांतियाँ
मिथ
एक्शन और रिएक्शन फोर्स एक दूसरे को कैंसल कर देते हैं।
वास्तविकता
फोर्स तभी कैंसल होते हैं जब वे एक ही चीज़ पर काम करते हैं। क्योंकि एक्शन और रिएक्शन फोर्स अलग-अलग चीज़ों पर काम करते हैं (A, B पर और B, A पर), वे कभी एक-दूसरे को कैंसल नहीं करते, बल्कि चीज़ों को हिलाते या उनका आकार बिगाड़ देते हैं।
मिथ
'रिएक्शन' फोर्स, 'एक्शन' फोर्स के थोड़ा बाद आता है।
वास्तविकता
दोनों फोर्स एक साथ लगते हैं। एक्शन और रिएक्शन के बीच कोई टाइम डिले नहीं होता; वे एक ही इंटरेक्शन के दो पहलू हैं जो तब तक मौजूद रहते हैं जब तक ऑब्जेक्ट इंटरैक्ट कर रहे होते हैं।
मिथ
F=ma में, फोर्स वह है जो ऑब्जेक्ट में 'होता है' या 'ले जाता है'।
वास्तविकता
किसी चीज़ में फ़ोर्स नहीं होता; उसमें मास और एक्सेलरेशन होता है। फ़ोर्स, चीज़ पर डाला गया एक बाहरी असर है, जैसा कि सेकंड लॉ के मैथमेटिकल रिलेशन से साफ़ होता है।
मिथ
टक्कर में भारी चीज़ें हल्की चीज़ों के मुकाबले ज़्यादा ज़ोर से धक्का देती हैं।
वास्तविकता
तीसरे नियम के अनुसार, अगर कोई ट्रक तितली से टकरा भी जाए, तो ट्रक तितली पर जो फ़ोर्स लगाता है, वह तितली द्वारा ट्रक पर लगाए गए फ़ोर्स के बराबर होता है। 'डैमेज' में अंतर दूसरे नियम के कारण होता है, क्योंकि तितली का कम वज़न बहुत ज़्यादा एक्सेलरेशन की ओर ले जाता है।
अक्सर पूछे जाने वाले सवाल
अगर कोई चीज़ हिल रही है तो एक्शन-रिएक्शन पेयर कैसे काम करते हैं?
मूवमेंट इसलिए होता है क्योंकि अलग-अलग बॉडीज़ पर फोर्स काम करते हैं। उदाहरण के लिए, जब आप चलते हैं, तो आपका पैर पृथ्वी को धक्का देता है (एक्शन), और पृथ्वी आपके पैर को धक्का देती है (रिएक्शन)। क्योंकि आपका मास पृथ्वी की तुलना में बहुत कम है, इसलिए थर्ड लॉ फोर्स की वजह से आपकी स्पीड काफी बढ़ जाती है, जबकि पृथ्वी की मूवमेंट का पता नहीं चलता।
क्या दूसरा नियम बदलते मास वाली चीज़ों के लिए काम करता है?
स्टैंडर्ड F=ma फ़ॉर्मूला मानता है कि मास एक जैसा रहता है। रॉकेट जैसी चीज़ों के लिए, जिनका फ्यूल जलने पर मास कम हो जाता है, फ़िज़िसिस्ट सेकंड लॉ का ज़्यादा एडवांस्ड वर्शन इस्तेमाल करते हैं जो समय के साथ मोमेंटम में बदलाव पर फ़ोकस करता है।
तीसरे नियम में दो बल संतुलन क्यों नहीं बनाते?
इक्विलिब्रियम तब होता है जब दो फोर्स एक ही चीज़ पर काम करते हैं और उनका जोड़ ज़ीरो होता है। तीसरा नियम दो अलग-अलग चीज़ों पर काम करने वाले दो फोर्स के बारे में बताता है। इसलिए, वे किसी एक चीज़ पर ज़ीरो नहीं हो सकते और किसी भी चीज़ के लिए इक्विलिब्रियम की स्थिति नहीं बनाते हैं।
एक रॉकेट वैक्यूम में कैसे काम करता है, जहां धक्का देने के लिए कुछ नहीं होता?
यह एक क्लासिक थर्ड लॉ एप्लीकेशन है। रॉकेट हवा के खिलाफ धक्का नहीं देता; यह अपने ही फ्यूल (एग्जॉस्ट) के खिलाफ धक्का देता है। तेज़ स्पीड से गैस को पीछे की ओर निकालकर, गैस रॉकेट पर बराबर और उल्टा फोर्स लगाती है, जिससे यह आस-पास के माहौल की परवाह किए बिना आगे बढ़ता है।
अगर F=ma, तो क्या ज़ीरो एक्सेलरेशन का मतलब ज़ीरो फ़ोर्स है?
इसका मतलब है कि नेट फ़ोर्स ज़ीरो है, इसका मतलब यह नहीं है कि कोई फ़ोर्स है ही नहीं। किसी चीज़ पर कई फ़ोर्स लग सकते हैं, लेकिन अगर वे बैलेंस्ड हैं, तो सेकंड लॉ के अनुसार एक्सेलरेशन ज़ीरो होगा।
इन नियमों में बल की इकाई क्या है?
स्टैंडर्ड यूनिट न्यूटन (N) है। एक न्यूटन को एक किलोग्राम वज़न को एक मीटर प्रति सेकंड स्क्वायर की दर से तेज़ करने के लिए ज़रूरी फ़ोर्स की मात्रा के तौर पर डिफाइन किया जाता है, यह डेफ़िनिशन सीधे सेकंड लॉ से ली गई है।
क्या तीसरा नियम गुरुत्वाकर्षण पर लागू किया जा सकता है?
बिल्कुल। अगर पृथ्वी आपको 700 न्यूटन के ग्रेविटेशनल फोर्स से नीचे खींचती है, तो आप भी उसी समय पृथ्वी को ठीक 700 न्यूटन फोर्स से ऊपर की ओर खींच रहे हैं। आप पृथ्वी की ओर इसलिए बढ़ते हैं क्योंकि आपका मास कम है, जो सेकंड लॉ के लॉजिक के हिसाब से है।
ये कानून कैसे बताते हैं कि बंदूक पीछे क्यों हटती है?
जब बंदूक से गोली चलती है, तो वह गोली को आगे बढ़ाने के लिए उस पर ज़ोर लगाती है (दूसरा नियम)। तीसरे नियम के अनुसार, गोली बंदूक पर उतना ही ज़ोर लगाती है। क्योंकि बंदूक गोली से बहुत भारी होती है, इसलिए वह गोली के आगे बढ़ने की तुलना में कम स्पीड से पीछे की ओर तेज़ी से बढ़ती है (रिकॉइल करती है)।
निर्णय
जब आपको किसी जाने हुए मास की खास चीज़ को हिलाने के लिए ज़रूरी स्पीड, टाइम या फ़ोर्स कैलकुलेट करना हो, तो सेकंड लॉ का इस्तेमाल करें। जब आपको फ़ोर्स के सोर्स को समझना हो या दो अलग-अलग चीज़ों या सतहों के बीच इंटरेक्शन को एनालाइज़ करना हो, तो थर्ड लॉ का इस्तेमाल करें।