BPSC 70वीं CCE प्रारंभिक सामान्य अध्ययन · प्रश्न 122 / 143

सही — (a) चुम्बकीय बल। किसी बल को गैर-संपर्क तब कहा जाता है जब दो पिंड खाली स्थान के आर-पार एक-दूसरे को प्रभावित करते हैं, बिना किसी भौतिक स्पर्श के और बिना किसी बीच के माध्यम की आवश्यकता के। चुम्बकीय बल इसका पाठ्यपुस्तक-उदाहरण है: छड़ चुम्बक लोहे की कील को उस तक पहुँचने से पहले ही उठा लेता है, मेज़ के दूसरे सिरे से कम्पास की सूई को विक्षेपित कर देता है, और निर्वात में भी ये दोनों काम उतनी ही अच्छी तरह करता है — क्योंकि यह अंतःक्रिया चुम्बक के चारों ओर फैले चुम्बकीय क्षेत्र से ढोई जाती है, किसी सतह के दूसरी सतह से दबने से नहीं। दूरी बढ़ने पर इसकी प्रबलता तेज़ी से गिरती है — दो चुम्बकीय ध्रुवों के बीच का बल व्युत्क्रम-वर्ग नियम का पालन करता है, इसलिए अंतराल दोगुना करने पर बल एक-चौथाई रह जाता है — और यही व्यवहार क्षेत्र-बल का है, न कि स्पर्श करती सतहों से संचरित किसी धक्के या खिंचाव का। नामित बाकी दो बल परिभाषा से ही इस कसौटी पर खरे नहीं उतरते। घर्षण वहीं उत्पन्न होता है जहाँ दो सतहें पहले से संपर्क में हों और एक-दूसरे पर फिसल रही हों, लुढ़क रही हों या फिसलने की प्रवृत्ति रखती हों, और इसका परिमाण f = μN उन सतहों को आपस में दबाने वाले अभिलंब बल पर निर्भर करता है; संपर्क हटाइए और घर्षण उसी क्षण लुप्त हो जाता है। तीसरा विकल्प — अंग्रेज़ी संस्करण में 'Impact force', जिसे इस प्रश्नपत्र का हिन्दी स्तंभ 'प्रभावी बल' छापता है — टक्कर के दौरान लगने वाला वह बहुत बड़ा और बहुत अल्पकालिक बल है (बल्ला गेंद पर, हथौड़ा कील पर), और टक्कर का अर्थ ही संपर्क है। चूँकि विकल्प (a) एक वास्तविक गैर-संपर्क बल है, इसलिए विकल्प (d) 'इनमें से कोई नहीं' टिक ही नहीं सकता।

• (b)घर्षण बल — घर्षण संपर्क बल का मानक उदाहरण है, गैर-संपर्क बल का नहीं। यह संपर्क-सतह के अनुदिश कार्य करता है, सापेक्ष गति का विरोध करता है, और अभिलंब प्रतिक्रिया के समानुपाती होता है (f = μN)। जिस पिंड को कोई सतह छू ही नहीं रही — जैसे निर्वात में मुक्त रूप से गिरता पत्थर — उस पर घर्षण बिल्कुल नहीं लगता।
• (c)प्रभावी बल — यह अंग्रेज़ी संस्करण के 'Impact force' यानी टक्कर-बल के लिए छपा हिन्दी विकल्प है — टक्कर के दौरान उत्पन्न होने वाला बड़ा बल, जो संवेग-परिवर्तन से आवेग = F × Δt के रूप में जुड़ा है। टक्कर के लिए पिंडों का मिलना आवश्यक है, इसलिए यह परिभाषा से ही संपर्क बल है। अभ्यर्थी कभी-कभी इसे इसलिए चुन लेते हैं कि टक्कर क्षणिक और 'अदृश्य' लगती है, पर पिंड छूते तो हैं ही।
• (d)इनमें से कोई नहीं — यह तभी सही होता जब तीनों नामित बल संपर्क बल होते। चुम्बकीय बल स्पष्टतः संपर्क बल नहीं है — वह अंतराल के आर-पार क्षेत्र के माध्यम से कार्य करता है, जैसा लोहे के बुरादे को बिना छुए अपनी ओर खींचता चुम्बक दिखा देता है — इसलिए कम-से-कम एक विकल्प कसौटी पर खरा उतरता है और 'इनमें से कोई नहीं' असत्य हो जाता है।

विद्यालयी भौतिकी में बलों को दो वर्गों में बाँटा जाता है — संपर्क बल और गैर-संपर्क (क्षेत्र, या दूरस्थ-क्रिया) बल। संपर्क बलों में पेशीय या आरोपित बल, घर्षण, अभिलंब प्रतिक्रिया, डोरी में तनाव, वायु प्रतिरोध, स्प्रिंग बल और टक्कर के दौरान लगने वाला बल आते हैं — इनमें से हर एक के लिए दोनों पिंडों का स्पर्श में होना आवश्यक है। गैर-संपर्क बल हैं गुरुत्वाकर्षण, स्थिरवैद्युत और चुम्बकीय बल; इनमें से हर एक को एक क्षेत्र से वर्णित किया जाता है जो स्रोत के चारों ओर के स्थान को भर देता है, इसलिए दूसरा पिंड किसी सीधे स्पर्श के बजाय अपने स्थान पर मौजूद क्षेत्र के प्रति प्रतिक्रिया करता है। गहरे स्तर पर प्रकृति की सारी अंतःक्रियाएँ चार मूल बलों में सिमट जाती हैं — गुरुत्वाकर्षण, विद्युत्-चुम्बकीय, प्रबल नाभिकीय और दुर्बल नाभिकीय — और घर्षण सहित तथाकथित हर संपर्क बल अंततः दो सतहों के परमाणुओं के इलेक्ट्रॉन-मेघों के बीच का विद्युत्-चुम्बकीय प्रतिकर्षण ही है।

विकल्पों को वर्गीकरण के अभ्यास की तरह पढ़िए और हर एक को एक ही प्रश्न से जाँचिए: क्या यह बल अंतराल के आर-पार लग सकता है? घर्षण नहीं लग सकता — सतहें अलग कीजिए और वह ग़ायब। टक्कर-बल नहीं लग सकता — टक्कर नहीं तो बल नहीं। चुम्बकीय बल लग सकता है, और यह सबने देखा है; इसी से प्रश्न एक ही कदम में तय हो जाता है और साथ-साथ विकल्प (d) भी मर जाता है। बी० पी० एस० सी० के चौथे विकल्प 'इनमें से कोई नहीं' का जाल यह है कि वह अति-विचार को पुरस्कृत करता है: जो अभ्यर्थी यह सोचने लगे कि चुम्बकत्व में 'वास्तव में' आभासी कणों का आदान-प्रदान होता है या नहीं, या चुम्बकीय क्षेत्र को माध्यम गिना जाए या नहीं, वह अपने-आपको सीधे उत्तर से हटा सकता है। परीक्षक एन० सी० ई० आर० टी० कक्षा 8 के 'बल तथा दाब' वाले स्तर पर काम कर रहा है, जहाँ संपर्क/गैर-संपर्क का विभाजन ठीक इसी रूप में दिया गया है।

• विद्यालयी भौतिकी में गैर-संपर्क बल: गुरुत्वाकर्षण, स्थिरवैद्युत (कूलॉम) और चुम्बकीय — तीनों खाली स्थान के आर-पार क्षेत्र के माध्यम से कार्य करते हैं
• संपर्क बल: पेशीय/आरोपित, घर्षण, अभिलंब प्रतिक्रिया, तनाव, वायु प्रतिरोध, स्प्रिंग बल और टक्कर के दौरान लगने वाला बल
• घर्षण बल f = μN दोनों स्पर्श करती सतहों के बीच की अभिलंब प्रतिक्रिया के समानुपाती है, इसलिए संपर्क समाप्त होते ही यह लुप्त हो जाता है
• चार मूल अंतःक्रियाएँ हैं गुरुत्वाकर्षण, विद्युत्-चुम्बकीय, प्रबल नाभिकीय और दुर्बल नाभिकीय; चुम्बकीय और स्थिरवैद्युत बल एक ही विद्युत्-चुम्बकीय अंतःक्रिया के दो पहलू हैं
• न्यूटन का गुरुत्वाकर्षण नियम और कूलॉम का नियम दोनों व्युत्क्रम-वर्ग नियम हैं — दीर्घ-परास क्षेत्र-बल की पहचान; गुरुत्वाकर्षण चारों में सबसे दुर्बल है फिर भी खगोलीय पैमाने पर हावी रहता है, क्योंकि वह सदैव आकर्षक होता है और कभी निरस्त नहीं होता

• 'इनमें से कोई नहीं' को सुरक्षित बचाव मान लेना — यह तभी सही होता है जब हर नामित विकल्प विफल हो, और यहाँ उनमें से एक स्पष्टतः विफल नहीं है
• गुरुत्वाकर्षण को संपर्क बल कह देना, क्योंकि अपना भार हमें ज़मीन के माध्यम से महसूस होता है; भार स्वयं गैर-संपर्क है, ज़मीन का धक्का अलग से लगने वाली अभिलंब प्रतिक्रिया है
• टक्कर-बल और आवेग को गड्डमड्ड कर देना — आवेग F × Δt है, एक राशि, जबकि टक्कर-बल टक्कर के दौरान लगने वाला संपर्क बल है

बी० पी० एस० सी० अपनी सामान्य विज्ञान की भौतिकी एन० सी० ई० आर० टी० के विद्यालयी स्तर पर रखता है और एक पंक्ति में परिभाषा या वर्गीकरण पूछ लेता है, साथ में 'इनमें से कोई नहीं' का बचाव-विकल्प जोड़कर — ठीक जैसा यहाँ है। यू० पी० एस० सी० सपाट परिभाषा लगभग कभी नहीं पूछता; वह वही भौतिकी किसी परिस्थिति के भीतर रखकर पूछता है — एक उपग्रह जो गिरता नहीं, बॉल बेयरिंग जो घर्षण घटाते हैं, 3,84,000 किलोमीटर पार से उठते ज्वार — और अपेक्षा करता है कि आप पहचानें कि काम कौन-सा बल कर रहा है। पहले वर्गीकरण सीखिए, फिर उसे किसी वर्णित परिदृश्य के भीतर पहचानने का अभ्यास कीजिए।

• अभ्यास — वास्तविक PYQ नहीं

  निम्नलिखित में से कौन-सा एक गैर-संपर्क बल नहीं है ?

  • (a)स्थिरवैद्युत बल
  • (b)गुरुत्वाकर्षण बल
  • (c)तनी हुई डोरी में तनाव
  • (d)चुम्बकीय बल

  उत्तर(c) तनी हुई डोरी में तनाव — तनाव पिंड के संपर्क में आई डोरी के पदार्थ के माध्यम से संचरित होता है, इसलिए यह संपर्क बल है; शेष तीनों क्षेत्रों के माध्यम से कार्य करते हैं।

• अभ्यास — वास्तविक PYQ नहीं

  प्रकृति के चार मूल बलों में सबसे दुर्बल कौन-सा है, फिर भी ग्रहों की गति को नियंत्रित करता है ?

  • (a)प्रबल नाभिकीय बल
  • (b)गुरुत्वाकर्षण बल
  • (c)विद्युत्-चुम्बकीय बल
  • (d)दुर्बल नाभिकीय बल

  उत्तर(b) गुरुत्वाकर्षण बल — चारों में कहीं अधिक दुर्बल, पर यह सदैव आकर्षक है और इसका परास असीमित है, इसलिए यह कभी निरस्त नहीं होता और खगोलीय दूरियों पर हावी रहता है।