दाब आणि बल

दाब (Pressure)

दाब हा बलाचा एक प्रकार आहे. एकक क्षेत्रफळावर लंब दिशेत प्रयुक्‍त असणाऱ्या बलास दाब (Pressure) असे म्‍हणतात. जेवढे क्षेत्रफळ जास्त असेल तेवढा कमी दाब असतो.

  • दाबाचे SI पद्धतीचे एकक N/M (Pa) आहे.
  • दाबाच्या एककाला “ब्लेस पास्कल” या फ्रेंच भौतिकशास्त्रज्ञाच्या स्मरणार्थ पास्कल असे म्हणतात.

उदा. स्‍क्रूच्‍या टोकाचे क्षेत्रफळ 0.5 mm असून त्‍याचे वजन 0.5 N आहे. तर स्‍क्रूने लाकडी फळीवर प्रयुक्‍त केलेला दाब काढा ( Pa मध्ये).

उत्तर – क्षेञफळ = 0.5 x10 -6 m 2 , स्‍क्रूचे वजन= 0.5 N, दाब =?

दाब = वजन/क्षेञफळ = (0.5 N) / (0.5 x10 -6 m 2) = 106 N/m = 106 pa.

प्लावी बल(Buoyant Force)

एखादी वस्तू द्रवात बुडाली असता द्रव वस्तूला वर ढकलते, म्हणजेच द्रव वस्तूवर वरच्या दिशेने लंब बल प्रयुक्त करते यालाच प्लावी बल म्हणतात.

  • द्रवात बुडालेल्या वस्तूचे वजन प्लावक बलामुळेच कमी जाणवते.
  • द्रवाच्या लंबरूपाने वर बल प्रयुक्त होण्याच्या गुणधर्मास प्लावक्ता (Buoyancy) म्हणतात.
  • प्लावी बल पुढील दोन गोष्टींवर अवलंबून असते –
    1. वस्तूचे आकारमान = जेवढे जास्त आकारमान तेवढे प्लावी बल जास्त असते.
    2. द्रवाची घनता = जेवढी जास्त घनता तेवढे प्लावी बल जास्त असते.

प्लावी बल आणि वस्तूचे वजन –

  1. जर प्लावी बल वस्तूच्या वजनापेक्षा जास्त असेल तर वस्तू तरंगते.
  2. जर प्लावी बल वस्तूच्या वजनापेक्षा कमी असेल तर वस्तू बुडते.
  3. जर प्लावी बल वस्तूच्या वजनाइतकाच असेल तर वस्तू अर्धवट भाग बुडते व अर्धवट भाग तरंगते.

आर्किमिडीजचे तत्व

आर्किमिडिज हे ग्रीक शास्‍त्रज्ञ आणि प्रखर बुद्‍धीचे गणिती होते. π चे मूल्य त्यांनी आकडेमोड करून काढले. भौतिकशास्‍त्रात तरफा, कप्‍पी, चाक
यासंबधीचे त्‍यांचे ज्ञान ग्रीक सैन्‍याला रोमन सैन्‍याशी लढताना उपयोगी ठरले. भूमिती व यांत्रिकीमधील त्‍यांचे काम त्‍यांना प्रसिद्धी देऊन गेले. बाथटबमध्‍ये स्‍नानासाठी उतरल्‍यावर बाहेर सांडणारे पाणी पाहून त्‍यांना वरील तत्त्‍वाचा शोध लागला.

”जेंव्हा एखादी वस्तू द्रवामध्ये पूर्णतः किंवा अंशतः बुडवली जाते तेंव्हा वस्तूने विस्थापित केलेल्या द्रवाच्या वजनाइतकेच बल वरच्या दिशेने प्रयुक्त होते.”

  • जर आपण एखादी वस्तू पाण्यात पूर्णतः बुडवली असेल किंवा अंशतः बुडवली असेल तर, ती वस्तू पाण्याची जागा घेते.
  • ती वस्तू तिच्या आकारमानाइतके पाणी बाजूला सरते, अथवा विस्थापित करते.
  • जेवढे पाणी बाजूला सरले तेवढेच बल, पाणी वस्तूवर वरच्या दिशेने प्रयुक्त करते.

आर्किमिडीजच्या तत्वाचे दैनंदिन उपयोग –

१. पाणबुडी

पाणबुडीच्या दोन्ही टोकाला मोठ्या टाक्या जोडलेल्या असतात. जेंव्हा पाणबुडीला पाण्याच्या पृष्ठभागाखाली राहायचे असते तेंव्हा टाकीमध्ये पाणी भरले जाते जेणेकरून जहाजाचे वजन वाढेल आणि पाणबुडी पाण्यांत बुडेल. तसेच जेंव्हा पाण्यावर तरंगायचे असते तेव्हा या टाक्या रिकाम्या केल्या जातात. वजन कमी झाल्यामुळे ते जहाज पाण्यावर तरंगू लागते. म्हणजेच आवश्यकतेनुसार टाकीतले पाणी कमी जास्त करून जहाज तरंगवले अथवा बुडवले जाते.

२. विविध उपकरणे

आर्किमिडिजच्‍या तत्त्‍वाची उपयुक्‍तता मोठी आहे. जहाजे, पाणबुड्या यांच्‍या रचनेत हे तत्त्‍व वापरलेले असते. ‘दुग्‍धतामापी’ व ‘आर्द्रतामापी’ ही उपकरणे ह्या तत्त्‍वावर आधारित आहेत.

घनता (Density)

“घनता म्हणजे वस्तूच्या वस्तुमानाचे व आकारमानाचे गुणोत्तर.”

  • सूत्र : घनता = वस्तुमान/आकारमान
  • SI एकक kg/m
  • पदार्थाची शुद्‍धता ठरवताना घनता हा गुणधर्म उपयोगी ठरतो.
  • जर पदार्थाची घनता द्रवापेक्षा जास्त असेल तर ती द्रवात बुडते व जर पदार्थाची घनता द्रवापेक्षा कमी असेल तर ती द्रवात तरंगते.
  • पदार्थाची घनता त्या पदार्थासाठी ठराविक असते.

सापेक्ष घनता (Relative Density)

पाण्याची घनता एकक मानून इतर पदार्थांची घनता मोजली तर त्यास सापेक्ष घनता म्हणतात. कोणत्याही पदार्थाच्या घनतेचे पाण्याच्या घनतेशी असलेले गुणोत्तर म्हणजे सापेक्ष घनता होय.

  • सूत्र : सापेक्ष घनता = (पदार्थाची घनता)/(पाण्याची घनता)
  • हे समान राशींचे गुणोत्‍तर प्रमाण असल्‍याने यास एकक नाही.
  • सापेक्ष घनतेलाच पदार्थाचे ‘विशिष्‍ट गुरुत्‍व’ म्‍हणतात.

उदा. १) जर पाण्याची घनता 10 kg/m आणि लोखंडाची घनता 7.85 x 10 3 kg/m 3 असेल तर लोखंडाची सापेक्ष घनता काढा.

उत्तर – पाण्याची घनता = 10 kg/m , लोखंडाची घनता = 7.85 x 10 3 kg/m 3

लोखंडाची सापेक्ष घनता = ?
लोखंडाची सापेक्ष घनता = (लोखंडाची घनता)/(पाण्याची घनता) = (7.85 x 10 3 kg/m 3) /(10 3 kg/m 3) = 7.85

म्हणून लोखंडाची सापेक्ष घनता 7.85 एवढी असेल.