బలం మరియు న్యూటన్ చలన నియమాలు

1. బలం అంటే ఏమిటి?

ఒక వస్తువుపై తోపుడు లేదా లాగుడు కలిగించే ప్రభావాన్ని బలం అంటారు.

సరళంగా చెప్పాలంటే, ఒక వస్తువును కదిలించడానికి, ఆపడానికి, దాని వేగాన్ని మార్చడానికి, దిశను మార్చడానికి లేదా ఆకారాన్ని మార్చడానికి కారణమయ్యే ప్రభావాన్ని బలం అంటారు.

ఉదాహరణలు

·        తలుపును తోసి తెరవడం

·        బంతిని కాలితో తన్నడం

·        సైకిల్‌కు బ్రేక్ వేయడం

·        రబ్బరు బ్యాండ్‌ను లాగడం

·        బరువైన వస్తువును పైకి ఎత్తడం

2. బలం వల్ల కలిగే ప్రభావాలు

ఒక బలం వస్తువుపై పనిచేసినప్పుడు కింది మార్పులు సంభవించవచ్చు:

① విశ్రాంతిలో ఉన్న వస్తువును కదిలించవచ్చు

ఉదాహరణకు నేలపై ఉన్న బంతిని తన్నితే అది కదులుతుంది.

② కదులుతున్న వస్తువును ఆపవచ్చు

కదులుతున్న సైకిల్‌కు బ్రేక్ వేస్తే అది ఆగుతుంది.

③ వేగాన్ని మార్చవచ్చు

కారు యాక్సిలరేటర్‌ను నొక్కితే దాని వేగం పెరుగుతుంది.

④ దిశను మార్చవచ్చు

క్రికెట్ బంతిని బ్యాట్‌తో కొట్టినప్పుడు దాని దిశ మారుతుంది.

⑤ ఆకారాన్ని మార్చవచ్చు

రబ్బరు బంతిని నొక్కితే దాని ఆకారం మారుతుంది.

3. బలం ఒక వెక్టర్ పరిమాణం

బలానికి పరిమాణం మరియు దిశ రెండూ ఉంటాయి.

అందువల్ల బలం ఒక వెక్టర్ పరిమాణం.

ఉదాహరణకు ఒక పెట్టెను 20 N బలంతో కుడివైపు తోస్తే, బలం యొక్క:

·        పరిమాణం = 20 N

·        దిశ = కుడివైపు

4. బలం యొక్క SI ప్రమాణం

బలం యొక్క SI ప్రమాణం:

న్యూటన్ (Newton)

దీనిని N అనే సంకేతంతో సూచిస్తారు.

1 న్యూటన్ అంటే ఏమిటి?

1 kg ద్రవ్యరాశి గల వస్తువుకు 1 m/s² త్వరణాన్ని కలిగించడానికి అవసరమైన బలాన్ని 1 న్యూటన్ అంటారు.

[
1N = 1kg \times 1m/s^2
]

అందువల్ల:

[
\boxed{1N = 1kg,m/s^2}
]

5. బలం యొక్క సూత్రం

న్యూటన్ రెండవ చలన నియమం ఆధారంగా:

[
F=ma
]

ఇక్కడ:

·        F = బలం

·        m = ద్రవ్యరాశి

·        a = త్వరణం

అందువల్ల ఒక వస్తువుపై పనిచేసే నికర బలం దాని ద్రవ్యరాశి మరియు త్వరణం యొక్క గుణితం.

ఉదాహరణ

ఒక వస్తువు ద్రవ్యరాశి 5 kg, త్వరణం 2 m/s² అయితే:

[
F=ma
]

[
F=5\times2=10N
]

కాబట్టి బలం = 10 N

6. బలాల రకాలు

బలాలను ప్రధానంగా రెండు రకాలుగా విభజించవచ్చు:

① సంపర్క బలాలు (Contact Forces)

వస్తువుల మధ్య ప్రత్యక్ష సంపర్కం ఉన్నప్పుడు పనిచేసే బలాలు.

ఉదాహరణలు:

·        ఘర్షణ బలం

·        కండర బలం

·        సాధారణ బలం

·        ఉద్రిక్తత బలం

② అసంపర్క బలాలు (Non-contact Forces)

వస్తువుల మధ్య ప్రత్యక్ష సంపర్కం లేకుండానే పనిచేసే బలాలు.

ఉదాహరణలు:

·        గురుత్వాకర్షణ బలం

·        అయస్కాంత బలం

·        విద్యుత్ స్థిర బలం

7. సమతుల్య మరియు అసమతుల్య బలాలు

సమతుల్య బలాలు (Balanced Forces)

ఒక వస్తువుపై పనిచేసే అన్ని బలాల నికర బలం సున్నా అయితే వాటిని సమతుల్య బలాలు అంటారు.

ఇలాంటి సందర్భంలో వస్తువు తన చలన స్థితిని మార్చదు.

ఉదాహరణ

టేబుల్‌పై ఉన్న పుస్తకంపై:

·        క్రిందికి → గురుత్వాకర్షణ బలం

·        పైకి → టేబుల్ నుంచి సాధారణ బలం

ఈ రెండు బలాలు సమతుల్యంగా ఉంటాయి.

అసమతుల్య బలాలు (Unbalanced Forces)

ఒక వస్తువుపై పనిచేసే బలాల నికర ఫలితం సున్నా కాకపోతే వాటిని అసమతుల్య బలాలు అంటారు.

అసమతుల్య బలం వస్తువు యొక్క చలన స్థితిని మార్చగలదు.

8. న్యూటన్ చలన నియమాలు

ప్రఖ్యాత శాస్త్రవేత్త సర్ ఐజాక్ న్యూటన్ చలనానికి సంబంధించిన మూడు ముఖ్యమైన నియమాలను ప్రతిపాదించారు.

అవి:

1.     న్యూటన్ మొదటి చలన నియమం

2.     న్యూటన్ రెండవ చలన నియమం

3.     న్యూటన్ మూడవ చలన నియమం

ఈ మూడు నియమాలు వస్తువుల చలనాన్ని అర్థం చేసుకోవడానికి భౌతిక శాస్త్రంలో అత్యంత ముఖ్యమైనవి.

9. న్యూటన్ మొదటి చలన నియమం

ఒక వస్తువు విశ్రాంతిలో ఉంటే విశ్రాంతిలోనే ఉండటానికి, అలాగే చలనంలో ఉంటే అదే వేగంతో సరళరేఖలో కదులుతూ ఉండటానికి ప్రయత్నిస్తుంది; దానిపై బాహ్య అసమతుల్య బలం పనిచేసే వరకు ఈ స్థితి కొనసాగుతుంది.

దీనిని సాధారణంగా:

జడత్వ నియమం (Law of Inertia)

అని కూడా అంటారు.

10. జడత్వం (Inertia)

ఒక వస్తువు తన ప్రస్తుత చలన స్థితిలో మార్పును వ్యతిరేకించే లక్షణాన్ని జడత్వం అంటారు.

జడత్వం వస్తువు యొక్క ద్రవ్యరాశిపై ఆధారపడి ఉంటుంది.

ద్రవ్యరాశి ఎక్కువైతే జడత్వం ఎక్కువ.

జడత్వం రకాలు

① విశ్రాంతి జడత్వం

విశ్రాంతిలో ఉన్న వస్తువు తన విశ్రాంతి స్థితిని కొనసాగించడానికి ప్రయత్నిస్తుంది.

ఉదాహరణ:
బస్సు ఒక్కసారిగా కదలడం ప్రారంభించినప్పుడు ప్రయాణికులు వెనుకకు వాలుతారు.

కారణం: శరీరం తన విశ్రాంతి స్థితిని కొనసాగించడానికి ప్రయత్నిస్తుంది.

② చలన జడత్వం

కదులుతున్న వస్తువు తన చలన స్థితిని కొనసాగించడానికి ప్రయత్నిస్తుంది.

ఉదాహరణ:
కదులుతున్న బస్సు ఒక్కసారిగా బ్రేక్ వేస్తే ప్రయాణికులు ముందుకు వంగుతారు.

కారణం: శరీరం తన చలన స్థితిని కొనసాగించడానికి ప్రయత్నిస్తుంది.

③ దిశ జడత్వం

కదులుతున్న వస్తువు తన చలన దిశను కొనసాగించడానికి ప్రయత్నిస్తుంది.

ఉదాహరణ:
వేగంగా తిరుగుతున్న వాహనం అకస్మాత్తుగా మలుపు తీసుకున్నప్పుడు ప్రయాణికులు ఒక వైపుకు ఒరిగిపోతారు.

11. న్యూటన్ రెండవ చలన నియమం

ఒక వస్తువు యొక్క ద్రవ్యవేగం మారే రేటు దానిపై పనిచేసే నికర బలానికి అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది మరియు ఆ మార్పు బలం పనిచేసే దిశలోనే జరుగుతుంది.

ఈ నియమం బలం, ద్రవ్యరాశి మరియు త్వరణం మధ్య సంబంధాన్ని వివరిస్తుంది.

స్థిరమైన ద్రవ్యరాశి ఉన్న వస్తువుకు:

[
\boxed{F=ma}
]

ఇక్కడ:

·        F = నికర బలం

·        m = ద్రవ్యరాశి

·        a = త్వరణం

ముఖ్యమైన విషయం

ఒకే ద్రవ్యరాశి ఉన్న రెండు వస్తువులపై వేర్వేరు బలాలు పనిచేస్తే, ఎక్కువ బలం పొందిన వస్తువుకు ఎక్కువ త్వరణం ఉంటుంది.

12. ద్రవ్యవేగం (Momentum)

ఒక వస్తువు యొక్క ద్రవ్యరాశి మరియు Velocityల గుణితాన్ని ద్రవ్యవేగం అంటారు.

[
\boxed{p=mv}
]

ఇక్కడ:

·        p = ద్రవ్యవేగం

·        m = ద్రవ్యరాశి

·        v = Velocity

ద్రవ్యవేగం ఒక వెక్టర్ పరిమాణం.

SI ప్రమాణం

kg m/s

ఉదాహరణ

ఒక వస్తువు ద్రవ్యరాశి 4 kg, Velocity 5 m/s అయితే:

[
p=mv
]

[
p=4\times5=20\ kg,m/s
]

కాబట్టి ద్రవ్యవేగం = 20 kg m/s

13. న్యూటన్ రెండవ నియమం మరియు ద్రవ్యవేగం

న్యూటన్ రెండవ నియమాన్ని ద్రవ్యవేగం ద్వారా ఇలా వ్యక్తీకరించవచ్చు:

[
F=\frac{\Delta p}{\Delta t}
]

అంటే:

బలం = ద్రవ్యవేగంలో మార్పు / కాలం

స్థిరమైన ద్రవ్యరాశి ఉన్నప్పుడు:

[
F=ma
]

14. న్యూటన్ మూడవ చలన నియమం

“ప్రతి చర్యకు సమాన పరిమాణంలో మరియు వ్యతిరేక దిశలో ప్రతిచర్య ఉంటుంది.”

ఇదే న్యూటన్ మూడవ చలన నియమం.

ఉదాహరణలు

తుపాకీ కాల్చినప్పుడు:
బుల్లెట్ ముందుకు వెళ్తుంది, తుపాకీ వెనక్కి కదులుతుంది.

రాకెట్ ప్రయోగం:
రాకెట్ నుంచి వాయువులు కిందికి/వెనుకకు అధిక వేగంతో బయటకు వెళ్తాయి. ప్రతిచర్యగా రాకెట్ పైకి/ముందుకు కదులుతుంది.

నడక:
మనిషి నేలను వెనుకకు నెట్టుతాడు. నేల నుంచి వచ్చే ప్రతిచర్య బలం మనిషిని ముందుకు కదిలిస్తుంది.

ఈత:
ఈతగాడు నీటిని వెనుకకు నెట్టడం ద్వారా ప్రతిచర్య బలంతో ముందుకు కదులుతాడు.

15. చర్య–ప్రతిచర్య బలాల ముఖ్య లక్షణాలు

చర్య మరియు ప్రతిచర్య బలాలు:

·        పరిమాణంలో సమానంగా ఉంటాయి.

·        దిశలో వ్యతిరేకంగా ఉంటాయి.

·        ఒకేసారి పనిచేస్తాయి.

·        సాధారణంగా రెండు వేర్వేరు వస్తువులపై పనిచేస్తాయి.

ముఖ్యమైన పరీక్షా పాయింట్

చర్య మరియు ప్రతిచర్య బలాలు ఒకే వస్తువుపై పనిచేయవు. అందువల్ల అవి ఒకదానినొకటి రద్దు చేయవు.

16. ఘర్షణ బలం (Friction)

రెండు ఉపరితలాలు ఒకదానితో ఒకటి సంపర్కంలో ఉన్నప్పుడు, వాటి మధ్య సాపేక్ష చలనాన్ని లేదా చలనానికి ప్రయత్నాన్ని వ్యతిరేకించే బలాన్ని ఘర్షణ బలం అంటారు.

ఘర్షణ వల్ల ఉపయోగాలు

·        మనం నడవగలుగుతాం.

·        వాహనాలకు బ్రేక్ వేయగలుగుతాం.

·        పెన్నుతో రాయగలుగుతాం.

·        వస్తువులను పట్టుకోగలుగుతాం.

ఘర్షణ వల్ల నష్టాలు

·        యంత్ర భాగాలు అరిగిపోతాయి.

·        వేడి ఉత్పత్తి అవుతుంది.

·        శక్తి కొంత వృథా అవుతుంది.

17. గురుత్వాకర్షణ బలం

భూమి వస్తువులను తన కేంద్రం వైపు ఆకర్షించే బలాన్ని గురుత్వాకర్షణ బలం అంటారు.

దీనివల్ల వస్తువులు భూమి వైపు పడతాయి.

భూమి సమీపంలో గురుత్వ త్వరణం:

[
g\approx9.8\ m/s^2
]

పోటీ పరీక్షల్లో సాధారణ లెక్కల కోసం కొన్నిసార్లు:

[
g\approx10\ m/s^2
]

గా తీసుకుంటారు.

18. ద్రవ్యరాశి మరియు బరువు

ఇవి రెండూ ఒకటే కావు.

ద్రవ్యరాశి (Mass)

వస్తువులో ఉన్న పదార్థ పరిమాణాన్ని ద్రవ్యరాశి అంటారు.

SI ప్రమాణం → కిలోగ్రామ్ (kg)

బరువు (Weight)

గురుత్వాకర్షణ వల్ల వస్తువుపై పనిచేసే బలాన్ని బరువు అంటారు.

[
\boxed{W=mg}
]

ఇక్కడ:

·        W = బరువు

·        m = ద్రవ్యరాశి

·        g = గురుత్వ త్వరణం

ముఖ్యమైన తేడా

ద్రవ్యరాశి → kg

బరువు → N

ద్రవ్యరాశి సాధారణంగా ప్రదేశం మారినప్పటికీ మారదు. కానీ బరువు గురుత్వ త్వరణం మారినప్పుడు మారుతుంది.

19. బలం, ద్రవ్యరాశి, త్వరణం మధ్య సంబంధం

న్యూటన్ రెండవ నియమం:

[
F=ma
]

దీనివల్ల:

·        ద్రవ్యరాశి స్థిరంగా ఉంటే → బలం పెరిగితే త్వరణం పెరుగుతుంది.

·        బలం స్థిరంగా ఉంటే → ద్రవ్యరాశి పెరిగితే త్వరణం తగ్గుతుంది.

ఉదాహరణ

ఒకే బలంతో రెండు వస్తువులను తోస్తే, తక్కువ ద్రవ్యరాశి ఉన్న వస్తువు ఎక్కువ త్వరణంతో కదులుతుంది.

20. పరీక్షల్లో తరచుగా అడిగే ముఖ్యాంశాలు

ప్రశ్న	సమాధానం
బలం యొక్క SI ప్రమాణం	న్యూటన్ (N)
1 N	1 kg·m/s²
బలం	వెక్టర్ పరిమాణం
బలం యొక్క సూత్రం	F = ma
మొదటి నియమం	జడత్వ నియమం
రెండవ నియమం	F = ma
మూడవ నియమం	చర్య–ప్రతిచర్య నియమం
ద్రవ్యవేగం	p = mv
ద్రవ్యవేగం SI ప్రమాణం	kg·m/s
బరువు	W = mg
ద్రవ్యరాశి SI ప్రమాణం	kg
బరువు SI ప్రమాణం	N
గురుత్వ త్వరణం	సుమారు 9.8 m/s²
జడత్వం దేనిపై ఆధారపడుతుంది?	ద్రవ్యరాశిపై
ఘర్షణ	సంపర్క బలం
గురుత్వాకర్షణ	అసంపర్క బలం

పోటీ పరీక్షలకు ముఖ్యమైన MCQs

1. బలం యొక్క SI ప్రమాణం ఏది?

A) జూల్
B) వాట్
C) న్యూటన్
D) పాస్కల్

సమాధానం: C) న్యూటన్

2. న్యూటన్ మొదటి చలన నియమాన్ని మరొక పేరుతో ఏమంటారు?

A) శక్తి నియమం
B) జడత్వ నియమం
C) ద్రవ్యవేగ నియమం
D) గురుత్వ నియమం

సమాధానం: B) జడత్వ నియమం

3. బలం యొక్క సరైన సూత్రం ఏది?

A) F = m/a
B) F = ma
C) F = a/m
D) F = mv

సమాధానం: B) F = ma

4. ద్రవ్యవేగానికి సరైన సూత్రం ఏది?

A) p = m/v
B) p = ma
C) p = mv
D) p = m + v

సమాధానం: C) p = mv

5. జడత్వం ప్రధానంగా దేనిపై ఆధారపడి ఉంటుంది?

A) వేగం
B) త్వరణం
C) ద్రవ్యరాశి
D) దూరం

సమాధానం: C) ద్రవ్యరాశి

6. “ప్రతి చర్యకు సమానమైన మరియు వ్యతిరేక ప్రతిచర్య ఉంటుంది” అనేది ఎవరి నియమం?

A) మొదటి నియమం
B) రెండవ నియమం
C) మూడవ నియమం
D) గురుత్వ నియమం

సమాధానం: C) మూడవ నియమం

7. బరువు యొక్క సూత్రం ఏది?

A) W = m/g
B) W = mg
C) W = ma
D) W = mv

సమాధానం: B) W = mg

8. బరువు యొక్క SI ప్రమాణం ఏది?

A) kg
B) m/s
C) N
D) J

సమాధానం: C) N

9. కింది వాటిలో అసంపర్క బలం ఏది?

A) ఘర్షణ బలం
B) కండర బలం
C) గురుత్వాకర్షణ బలం
D) సాధారణ బలం

సమాధానం: C) గురుత్వాకర్షణ బలం

10. 5 kg ద్రవ్యరాశి గల వస్తువుకు 2 m/s² త్వరణం కలిగితే దానిపై పనిచేసే బలం ఎంత?

A) 2 N
B) 5 N
C) 7 N
D) 10 N

సమాధానం: D) 10 N

పరిష్కారం:

[
F=ma=5\times2=10N
]

చివరి నిమిషం రివిజన్

బలం → తోపుడు లేదా లాగుడు

బలం SI ప్రమాణం → న్యూటన్ (N)

1 N → kg·m/s²

మొదటి నియమం → జడత్వం

రెండవ నియమం → F = ma

మూడవ నియమం → చర్య–ప్రతిచర్య

ద్రవ్యవేగం → p = mv

బరువు → W = mg

జడత్వం → ద్రవ్యరాశిపై ఆధారపడి ఉంటుంది

ఘర్షణ → సంపర్క బలం

గురుత్వాకర్షణ → అసంపర్క బలం

ద్రవ్యరాశి → kg

బరువు → N

గురుత్వ త్వరణం → సుమారు 9.8 m/s²