भौतिक विज्ञान (रेलवे) भाग-I

ध्वनि तरंग किसी माध्यम (जैसे वायु, जल या किसी अन्य तरल या ठोस पदार्थ) के माध्यम से यात्रा करने वाली ऊर्जा की गति से उत्पन्न विक्षोभ का पैटर्न है जो ध्वनि के स्रोत से दूर आगे बढ़ती है। माध्यम के कण किसी तरंगों के साथ यात्रा नहीं करते है; यह विक्षोभ है जो आगे बढ़ती है और लहर का निर्माण करती है।

जड़त्व पदार्थ का एक गुण है जिसके द्वारा यह एक ही सीधी रेखा में स्थिर या एक समान गति में रहता है जब तक कि किसी बाहरी बल द्वारा कार्य नहीं किया जाता है। यह एक निष्क्रिय गुण है और बलों और बलाघूर्ण (टॉर्क्स) जैसे सक्रिय एजेंटों का विरोध करने के अलावा शरीर को किसी भी कार्य को करने में सक्षम नहीं बनाता है। न्यूटन के पहले गति के नियम में इसका वर्णन किया गया है।

न्यूटन के गति के नियम
⇒ पहला नियम (जड़त्व का नियम): कोई वस्तु अपनी विराम अवस्था या एकसमान गति की अवस्था में तब तक बनी रहती है, जब तक कि उस पर कोई बाहरी बल न लगाया जाए।
⇒ दूसरा नियम (बल और त्वरण का नियम): किसी वस्तु पर लगने वाला बल उसके द्रव्यमान और त्वरण के गुणनफल के बराबर होता है (F=ma)।
⇒ तीसरा नियम (क्रिया-प्रतिक्रिया का नियम): जब कोई वस्तु किसी दूसरी वस्तु पर बल लगाती है, तो दूसरी वस्तु भी पहली वस्तु पर समान परिमाण और विपरीत दिशा में बल लगाती है।

जब स्लिंकी को कंप्रेस किया जाता है तो स्प्रिंग फोर्स के खिलाफ काम किया जाता है और इस किए गए कार्य को स्थितिज ऊर्जा के रूप में संग्रहित किया जाता है। जब तक यह संकुचित होता है तब तक कंप्लीट स्लिंकी या स्प्रिंग स्टोरेज एनर्जी को संचित करता है। जब इसे छोड़ा जाता है, यह स्थितिज ऊर्जा को गतिज ऊर्जा में परिवर्तित करता है।

ओम का नियम कहता है कि परिपथ (सर्किट) में प्रवाहित होने वाली विद्युत धारा (I) वोल्टेज (V) के समानुपाती होती है और प्रतिरोध (R) के व्युत्क्रमानुपाती होती है। इसलिए, यदि धारा को बढ़ाया जाता है तो प्रतिरोध में कमी होगी बशर्ते वोल्टेज नहीं बदले।
⇒ (V=IR) है, जहाँ (I) धारा है, (V) विभवांतर है और (R) प्रतिरोध है। प्रतिरोध (R) का SI मात्रक ओम (Omega ) है।

• लंबाई: मीटर (𝑚)
• द्रव्यमान: किलोग्राम (𝑘𝑔)
• समय: सेकंड (𝑠)
• विद्युत धारा: एम्पीयर (𝐴)
• तापमान: केल्विन (𝐾)
• पदार्थ की मात्रा: मोल (𝑚𝑜𝑙)
• ज्योति तीव्रता: कैंडेला (𝑐𝑑) 

कूलम्ब के नियम के अनुसार, दो बिंदु आवेशों के मध्य अकर्षण या प्रतिकर्षणों होता है:
• प्रत्येक आवेश के परिमाण के सीधे आनुपातिक उनके केंद्रों के बीच की दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होता है।
• उनके केंद्रों को जोड़ने वाले सदिश वेक्टर के साथ निर्देशित होता है।

• बल का संबंध: दो आवेशों के बीच का बल उनके आवेशों के गुणनफल (q₁q₂) के समानुपाती होता है। समान चिन्ह वाले आवेश (दोनों धनात्मक या दोनों ऋणात्मक) एक-दूसरे को प्रतिकर्षित करते हैं, जबकि विपरीत चिन्ह वाले आवेश एक-दूसरे को आकर्षित करते हैं।

• दूरी का संबंध: बल उनके बीच की दूरी के वर्ग (r²)के व्युत्क्रमानुपाती होता है। इसका अर्थ है कि यदि दूरी दोगुनी कर दी जाए, तो बल एक-चौथाई हो जाएगा।

दर्पण एक चिकनी, परावर्तक सतह है जो प्रकाश को परावर्तित करके प्रतिबिंब बनाती है। इसमें कांच की एक तरफ धातु की परत चढ़ाई जाती है, जो प्रतिबिंब के लिए काम करती है।
• अवतल दर्पण का उपयोग वाहन के हेडलाइट्स में प्रकाश के किरण को बाहर भेजने के लिए किया जाता है। एक छवि को प्रतिबिंबित करने के बजाय, उनका उपयोग बल्ब से प्रकाश को केंद्रित करने के लिए किया जाता है। बल्ब से प्रकाश की किरणें अवतल दर्पण से परावर्तित होती है, जिससे एक मजबूत किरण बनती है जो सड़क पर चमकती है। अवतल दर्पण ऐसे दर्पण होते हैं जो अंदर की ओर वक्र होते हैं। प्रकाश को केंद्रित करने के लिए इनका उपयोग किया जाता है, वे इसे एक केंद्र बिन्दु की ओर अंदर की ओर परिवर्तित करते हैं।

• समतल दर्पण: यह एक सपाट सतह वाला दर्पण है जो सामान्य उपयोग में आता है, जैसे कि घर में लगे शीशे।
• अवतल दर्पण: इसमें परावर्तक सतह अंदर की ओर मुड़ी होती है। यह प्रकाश किरणों को एक बिंदु पर केंद्रित करता है।
• उत्तल दर्पण: इसमें परावर्तक सतह बाहर की ओर मुड़ी होती है। यह प्रकाश किरणों को फैलाता है।

एक प्रकाशमान वस्तु वह है जो ऊर्जा के अपने स्रोत के कारण प्रकाश को उत्सर्जित करता है।
• चंद्रमा एक प्रकाशहीन वस्तु है क्योंकि यह रात के दौरान सूर्य के प्रकाश को परावर्तित करता है।
• इन वस्तुओं को अदीप्त वस्तुएँ या अप्रदीप्त वस्तुएँ भी कहते हैं।
• इसके विपरीत, दीप्त वस्तुएँ (जैसे सूर्य, तारे, जलती हुई मोमबत्ती) स्वयं प्रकाश उत्पन्न करती हैं। 

कूलम्ब विद्युत आवेश की अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली (SI) इकाई है। यह एक सेकंड में एक एम्पीयर के निरंतर प्रवाह द्वारा ले जाया जाने वाला चार्ज है।

SI मात्रक -
• लंबाई: मीटर (m)
• द्रव्यमान: किलोग्राम (kg)
• समय: सेकंड (s)
• विद्युत धारा: एम्पीयर (A)
• तापमान: केल्विन (K)
• पदार्थ की मात्रा: मोल (mol)
• ज्योति तीव्रता: कैंडेला (cd)

एक गतिमान वस्तु का विस्थापन वेग और समय दोनों के सीधे आनुपातिक होता है। इस प्रकार, गति का दूसरा समीकरण स्थिति और समय के बीच संबंध को दर्शाता है।
• गति का दूसरा समीकरण है :
s = ut + 1/2at²
जहाँ, s = वस्तु द्वारा तय की गई दूरी (वस्तु की स्थिति)
u = आरंभिक वेग,
t= समय,
a = त्वरण

• पहला समीकरण (वेग-समय संबंध): (v=u+at)यह समीकरण अंतिम वेग (v)), प्रारंभिक वेग (u), त्वरण (a) और समय (t) के बीच संबंध बताता है।

• तीसरा समीकरण (स्थिति-वेग संबंध): (v²=u²+2as)यह समीकरण अंतिम वेग (v), प्रारंभिक वेग (u), त्वरण (a) और विस्थापन (s) के बीच संबंध बताता है।

इस मामले में गुरुत्वाकर्षण द्वारा किया गया कार्य सकारात्मक होगा क्योंकि गुरुत्वाकर्षण के कारण त्वरण गेंद की दिशा में कार्य कर रहा है।
• गुरुत्वाकर्षण = गेंद द्वारा किया गया कार्य
= mgh
= 0.1 x 9.8 x 2
= 0.2 x 9.8 = 1.96 J
• किसी भी दो वस्तुओं के बीच लगने वाले आकर्षण बल को गुरुत्वाकर्षण बल कहते हैं।
• गुरुत्वाकर्षण बल का सूत्र
𝐹 = 𝐺(𝑚1⋅𝑚2)/𝑟² है, जहाँ 𝑚1 और 𝑚2 वस्तुओं का द्रव्यमान हैं, और r उनके केंद्रों के बीच की दूरी है।