भूतल तनाव, लोच - भौतिकी, सामान्य विज्ञान UPSC Notes | EduRev

विज्ञान और प्रौद्योगिकी (UPSC CSE)

UPSC : भूतल तनाव, लोच - भौतिकी, सामान्य विज्ञान UPSC Notes | EduRev

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तालाब स्केटर ’नामक कीट आसानी से पानी की सतह पर चल सकता है। सतह का एक मामूली अवसाद कीट के पैरों द्वारा निर्मित होता है, यह दर्शाता है कि सतह एक लोचदार "त्वचा" की तरह काम करती है। 

यदि एक सुई को ब्लोटिंग पेपर के छोटे टुकड़े पर रखा जाता है, जिसे बाद में पानी की सतह पर रखा जाता है, तो कागज कुछ सेकंड में पानी पर तैरने वाली सुई को छोड़ देता है। एक करीबी परीक्षा से पता चलता है कि सुई एक मामूली अवसाद में टिकी हुई है जैसे कि एक लोचदार त्वचा पर झूठ बोल रही हो।

इस प्रकार एक तरल की सतह एक लोचदार झिल्ली की तरह व्यवहार करती है और इसलिए, अनुबंध करने की प्रवृत्ति होती है।

एक तरल पदार्थ की इस संपत्ति को सतह तनाव कहा जाता है। सतह तनाव आणविक आकर्षण के कारण होता है। जब एक पेंट ब्रश को पानी में डुबोया जाता है तो उसके सारे बाल फैल जाते हैं लेकिन जब इसे बाहर निकाला जाता है तो इसे पानी की एक पतली फिल्म के साथ कवर किया जाता है जो सतह के तनाव के कारण सिकुड़ जाती है और बालों को एक साथ खींचती है। तरल बूंदें, जैसे कि वर्षा की बूंदें, ऑइलड्रॉप, पिघली हुई धातु की बूंदें, ओस की बूंदें आदि सभी गोलाकार हैं क्योंकि उनकी सतह न्यूनतम सतह क्षेत्र के लिए अनुबंधित होती है। किसी दिए गए आयतन के लिए, एक गोले में न्यूनतम सतह क्षेत्र होता है।
साबुन और डिटर्जेंट पानी की सतह के तनाव को कम करते हैं। इससे पानी की गीली शक्ति या कपड़े और बर्तन से गंदगी कणों को अलग करने की क्षमता बढ़ जाती है।
मच्छर स्थिर पानी पर प्रजनन करते हैं। सतह पर तनाव के कारण उनके लार्वा पानी पर तैरते रहते हैं। जब तेल को स्थिर पानी पर छिड़का जाता है, तो इसकी सतह के तनाव को कम कर दिया जाता है, जिससे लार्वा के डूबने और मृत्यु हो जाती है।

कपिलैरिटि  यदि एक साफ कांच की ट्यूब जिसमें व्यास के अंदर एक छोटा (जिसे केशिका ट्यूब कहा जाता है) पानी में डूबा हुआ है, तो पानी ट्यूब में उगता है। इस घटना को कैपिलारिटी कहा जाता है।
केशिका नली में पानी बढ़ जाता है क्योंकि पानी के अणु एक दूसरे से अधिक कांच के लिए आकर्षित होते हैं।

यदि एक ही केशिका ट्यूब को पारे में डुबोया जाता है, तो ट्यूब में पारे का स्तर बाहर के स्तर से कम होता है क्योंकि पारा के अणु एक दूसरे की तुलना में कांच की ओर कम आकर्षित होते हैं। अणुओं के विपरीत आकर्षण के बल को आसंजन कहा जाता है और वह अणुओं के बीच सामंजस्य की तरह होता है। एक मोमबत्ती का पिघला हुआ मोम केशिका क्रिया द्वारा बाती में खींचा जाता है। तेल उसी कारण से एक लैम्पविक ऊपर उठता है। यदि एक चीनी क्यूब का एक सिरा चाय में डुबोया जाता है, तो पूरा क्यूबिलरी क्रिया के कारण पूरा क्यूब जल्दी गीला हो जाता है।
ब्लोटिंग पेपर के बारीक छिद्र छोटे केशिका नलियों की तरह काम करते हैं। स्याही इन छिद्रों के माध्यम से धब्बा कागज में उगता है। मिट्टी में केशिका क्रिया पौधों की जड़ों तक पानी पहुंचाने में महत्वपूर्ण है।

ईंटें झरझरा हैं और इसलिए, केशिका क्रिया द्वारा सबसॉइल पानी उन्हें रिस सकता है। एक इमारत में नमी से बचने के लिए, गैर-झरझरा सामग्री की एक परत, जैसे कि स्लेट, इसकी नींव में आवश्यक है।

लोच एक निकाय या उसके मूल स्वरूप और आयामों को फिर से शुरू करने की सामग्री है जब उस पर कार्य करने वाली शक्तियां हटा दी जाती हैं। यदि शरीर या सामग्री की आणविक संरचना में विघटन के कारण विकृति के लिए बल पर्याप्त रूप से बड़े हैं, तो यह अपनी लोच खो देता है और लोचदार सीमा तक पहुंच जाता है।
लोच

(i) तनाव: इसे प्रति इकाई क्षेत्र बल के रूप में परिभाषित किया गया है

(ii) तनाव: जब कोई शरीर एक लागू तनाव से विकृत होता है। तनाव मूल या अप्रशिक्षित आयामों के आयामी परिवर्तन का अनुपात है। तनाव लंबाई, क्षेत्रों या संस्करणों का अनुपात हो सकता है।

(iii) यंग का मापांक:  तनाव के अनुपात को यंग का मापांक कहा जाता है।

(iv) लचीलापन: यह संपत्ति है, विशेष रूप से धातुओं की, जो एक तार में खींचे जाने में सक्षम होने के कारण है। हुक का नियम बताता है कि लोचदार सीमा पार नहीं की गई है, सामग्री का विरूपण उस पर लागू बल के लिए आनुपातिक है।

हुक ने चार अलग-अलग प्रयोगों के संदर्भ में कानून का वर्णन किया:

(i)  एक तार लोड हो रहा है (विरूपण = लंबाई में वृद्धि)।

(ii) सर्पिल वसंत लोड हो रहा है (विरूपण = लंबाई में वृद्धि)।

(iii)  एक सिरे पर स्थिर क्षैतिज बीम लोड करना (मुक्त अंत का विरूपण = अवसाद)।

(iv) एक घड़ी वसंत (विरूपण = कोणीय रोटेशन) को कसने।

बर्नौली का सिद्धांत : उन्होंने पाया कि एक प्रवाह तरल पदार्थ-प्रवाह में, दबाव उस क्षेत्र में कम होता है जहां प्रवाह तेज होता है। इसे बर्नौली का सिद्धांत कहा जाता है। जब एक पाइप लाइन में द्रव (तरल या गैस) की गति बढ़ जाती है, तो दबाव कम हो जाता है और तरल पदार्थ की गति कम होने पर दबाव बढ़ जाता है।

बर्नौली के सिद्धांत के अनुप्रयोग:

(i) फ़िल्टर पंप या एस्पिरेटर,

(ii) एटमाइज़र या स्प्रेयर,

(iii) बन्सन बर्नर,

(iv) डिस्क उठाना,

(v) मैगस प्रभाव,

(vi) स्ट्रीमिंग,

(vii) एक एयरक्राफ्ट विंग पर लिफ्ट

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