భౌతిక శాస్త్రం స్టడీ నోట్స్ అంశం: బలం (Force)

టెట్ (TET) - భౌతిక శాస్త్రం స్టడీ నోట్స్ అంశం: బలం (Force)

1. బలం – నెట్టడం లేదా లాగడం (Force - Push or Pull)

• నిర్వచనం: ఒక వస్తువుపై ప్రయోగించే నెట్టడం (Pushing) లేదా లాగడమే (Pulling) బలం అంటారు.
• దైనందిన జీవితంలో తలుపు తెరవడం లేదా మూయడం, బండిని తోయడం, నీటి బిందెను లాగడం వంటి పనులలో బల ప్రయోగం ఉంటుంది.
• బలం అనేది వస్తువుల మధ్య జరిగే అన్యోన్య చర్య (Interaction) వల్ల ఏర్పడుతుంది. కనీసం రెండు వస్తువుల మధ్య అన్యోన్య చర్య ఉంటేనే బలం పనిచేస్తుంది.
• ప్రమాణాలు:
  • SI వ్యవస్థలో బలం ప్రమాణం న్యూటన్ (Newton - N).
  • CGS వ్యవస్థలో ప్రమాణం డైన్ (Dyne). న్యూటన్ = 10⁵డైన్లు
  • బలం ఒక సదిశ రాశి (Vector quantity) (దీనికి పరిమాణం మరియు దిశ రెండూ ఉంటాయి).

2. బలాలను పరిశీలించడం (Observing Forces)

• రెండు లేదా అంతకంటే ఎక్కువ వస్తువులు ఒకదానికొకటి తాకడం ద్వారా లేదా దూరం నుండి ప్రభావం చూపడం ద్వారా బలాలను గమనించవచ్చు.
• ఒక వస్తువు తనంతట తానుగా కదలదు; దాని స్థితిని మార్చడానికి బాహ్య బల ప్రయోగం అవసరం.

3. వస్తువులపై బల ప్రభావం (Effects of Force on Objects)

బలం ప్రయోగించడం ద్వారా వస్తువులలో కింది మార్పులను తీసుకురావచ్చు:

1. స్థానంలో మార్పు: నిశ్చల స్థితిలో ఉన్న వస్తువును కదిలించవచ్చు లేదా కదులుతున్న వస్తువును ఆపవచ్చు.
2. వేగంలో మార్పు: వస్తువు కదిలే వేగాన్ని పెంచవచ్చు (Acceleration) లేదా తగ్గించవచ్చు (Deceleration).
3. దిశలో మార్పు: కదులుతున్న వస్తువు గమ్య దిశను మార్చవచ్చు (ఉదాహరణకు: క్రికెట్‌లో బ్యాట్‌తో బంతిని వేరే దిశకు కొట్టడం).
4. ఆకారంలో మార్పు (Shape change): స్ప్రింగ్‌ను నొక్కడం, రబ్బరు బ్యాండ్‌ను సాగదీయడం, పిండి ముద్దను వత్తడం ద్వారా దాని ఆకారాన్ని మార్చవచ్చు.

4. బలాల రకాలు (క్షేత్ర బలం మరియు స్పర్శ బలం)

బలాలు ప్రధానంగా రెండు రకాలు:

ఎ) స్పర్శ బలాలు (Contact Forces):

• ఒక వస్తువును మరొక వస్తువు భౌతికంగా తాకినప్పుడు (Contact) మాత్రమే పనిచేసే బలాలను స్పర్శ బలాలు అంటారు.
• ఉదాహరణలు:
  • కండర బలం (Muscular Force): మన శరీరంలోని కండరాల ద్వారా ప్రయోగించే బలం (ఉదా: బస్తాలు మోయడం, సైకిల్ తొక్కడం, బకెట్ ఎత్తడం).
  • ఘర్షణ బలం (Frictional Force): రెండు ఉపరితలాల మధ్య సాపేక్ష చలనాన్ని వ్యతిరేకించే బలం. ఇది వస్తువుల స్పర్శ వల్ల ఏర్పడుతుంది.
  • యాంత్రిక బలం (Mechanical Force): యంత్రాల ద్వారా వస్తువులపై ప్రయోగించే బలం.

బి) క్షేత్ర బలాలు / స్పర్శరహిత బలాలు (Field Forces / Non-contact Forces):

• రెండు వస్తువులు భౌతికంగా తాకకుండా, కొంత దూరం నుండే ప్రభావం చూపే బలాలను క్షేత్ర బలాలు అంటారు.
• ఉదాహరణలు:
  • గురుత్వాకర్షణ బలం (Gravitational Force): భూమి వస్తువులను తన కేంద్రం వైపు ఆకర్షించే బలం (ఉదా: పైకి విసిరిన వస్తువు కిందకి పడటం).
  • అయస్కాంత బలం (Magnetic Force): అయస్కాంతాలు ఒకదానికొకటి ఆకర్షించడం లేదా వికర్షించడం.
  • స్థిరవిద్యుత్ బలం (Electrostatic Force): ఆవేశపూరిత వస్తువులు ఇతర వస్తువులపై ప్రయోగించే బలం (ఉదా: ప్లాస్టిక్ దువ్వెనతో తలదువ్వుకున్నప్పుడు కాగితపు ముక్కలను ఆకర్షించడం).

5. ఫలిత బలం (Resultant Force)

• ఒక వస్తువుపై అనేక బలాలు పనిచేస్తున్నప్పుడు, ఆ అన్ని బలాల ప్రభావంతో ఏర్పడే ఏకైక నికర బలాన్ని ఫలిత బలం అంటారు.
• దిశను బట్టి ఫలిత బలం:
  • ఒక వస్తువుపై రెండు బలాలు ఒకే దిశలో పనిచేస్తే, వాటి ఫలిత బలం వాటి మొత్తానికి సమానం అవుతుంది F Net = F_1 + F_2).
  • రెండు బలాలు వ్యతిరేక దిశల్లో పనిచేస్తే, వాటి ఫలిత బలం వాటి భేదానికి సమానం అవుతుంది Fnet = F_1 - F_2). వస్తువు పెద్ద బలం వైపు కదులుతుంది.
• సమతుల్య మరియు అసమతుల్య బలాలు:
  • సమతుల్య బలాలు (Balanced Forces): ఫలిత బలం సున్నా అయితే (F_net = 0), ఆ బలాలను సమతుల్య బలాలు అంటారు. ఇవి వస్తువు స్థితిని (చలనాన్ని) మార్చలేవు (ఉదా: తాడులాగుట ఆటలో ఇరువైపులా సమాన బలం ఉంటే తాడు కదలదు).
  • అసమతుల్య బలాలు (Unbalanced Forces): ఫలిత బలం సున్నా కాకపోతే (F_net  0), వాటిని అసమతుల్య బలాలు అంటారు. ఇవి నిశ్చల స్థితిలో ఉన్న వస్తువును కదిలిస్తాయి లేదా వేగాన్ని మారుస్తాయి.