प्रत्यास्थता (Elasticity)
प्रत्यास्थता भौतिकी का एक महत्वपूर्ण विषय है, जो यह अध्ययन करता है कि किसी वस्तु पर बल लगाने पर वह किस प्रकार विकृत होती है और जब बल हटा लिया जाता है, तो वह अपनी मूल अवस्था में लौटती है या नहीं।
1. प्रत्यास्थता (Elasticity) क्या है?
प्रत्यास्थता किसी वस्तु की वह गुणधर्म है जिसके कारण वह बाहरी बल लगाने पर विकृत तो होती है, लेकिन जब बल हटा लिया जाता है तो वह अपनी मूल अवस्था में वापस आ जाती है। जिन पदार्थों में यह गुण पाया जाता है उन्हें प्रत्यास्थ (Elastic) पदार्थ कहते हैं, जैसे – रबर, इस्पात, पीतल आदि।
जब कोई वस्तु अपने मूल आकार और आयाम में वापस नहीं आती है, तो उसे अपृत्यास्थ (Plastic) कहा जाता है।
2. प्रत्यास्थता की सीमा (Elastic Limit)
प्रत्यास्थता की सीमा उस अधिकतम बल को दर्शाती है जिसके भीतर कोई वस्तु प्रत्यास्थ व्यवहार करती है। यदि किसी वस्तु पर प्रत्यास्थता की सीमा से अधिक बल लगाया जाए, तो वह स्थायी रूप से विकृत हो जाती है और अपनी मूल अवस्था में वापस नहीं आती है।
उदाहरण:
- एक रबर बैंड को हल्के से खींचने पर वह वापस अपने स्थान पर आ जाता है, लेकिन अधिक खींचने पर टूट सकता है या स्थायी रूप से विकृत हो सकता है।
3. विकृति (Deformation)
जब किसी वस्तु पर बाहरी बल लगाया जाता है, तो उसमें कुछ परिवर्तन होते हैं, जिन्हें विकृति कहते हैं। विकृति के मुख्य प्रकार इस प्रकार हैं:
- आयतन विकृति (Volume Strain) – जब बल लगाने से वस्तु के आयतन में परिवर्तन होता है।
- आकृति विकृति (Shear Strain) – जब वस्तु की आकृति में परिवर्तन होता है लेकिन उसका आयतन वही रहता है।
- रेखीय विकृति (Longitudinal Strain) – जब किसी वस्तु की लंबाई में परिवर्तन होता है।
4. प्रतिबल (Stress)
प्रतिबल वह बल है जो किसी वस्तु की इकाई क्षेत्रफल पर लगाया जाता है। इसका मात्रक न्यूटन प्रति वर्ग मीटर (N/m²) होता है।
प्रतिबल के प्रकार:
- तनाव प्रतिबल (Tensile Stress): जब किसी वस्तु को खींचा जाता है, तो उसमें यह प्रतिबल उत्पन्न होता है।
- संकोचन प्रतिबल (Compressive Stress): जब किसी वस्तु को दबाया जाता है, तो इसमें यह प्रतिबल उत्पन्न होता है।
- कतरन प्रतिबल (Shear Stress): जब किसी वस्तु के एक भाग पर बल लगाया जाता है और दूसरा भाग स्थिर रहता है, तो इसमें यह प्रतिबल उत्पन्न होता है।
5. प्रत्यास्थता का यंग मापांक (Young’s Modulus of Elasticity)
यंग प्रत्यास्थता गुणांक किसी ठोस पदार्थ के प्रत्यास्थ गुण को मापने का एक मात्रक है। इसे इस प्रकार परिभाषित किया जाता है: Y=प्रतिबल (Stress) / विकृति (Strain)
महत्व:
- यह पदार्थ की कठोरता को दर्शाता है।
- ठोस पदार्थों में इसका मान अधिक होता है।
- इस्पात का यंग प्रत्यास्थता गुणांक अधिक होता है, इसलिए यह निर्माण कार्यों में उपयोग किया जाता है।
6. हुक का नियम (Hooke’s Law)
1660 में रॉबर्ट हुक ने प्रत्यास्थता का एक महत्वपूर्ण नियम प्रतिपादित किया, जिसे हुक का नियम कहा जाता है। यह नियम कहता है कि:
“किसी पदार्थ में उत्पन्न विकृति लगाया गया प्रतिबल के समानुपाती होती है, जब तक कि प्रतिबल प्रत्यास्थता की सीमा के भीतर हो।”
गणितीय रूप से, प्रतिबल ∝ विकृति
प्रतिबल=E×विकृति
जहाँ,
- E = प्रत्यास्थता का गुणांक (Young’s Modulus) होता है।
7. यंग का प्रत्यास्थता गुणांक (Young’s Modulus of Elasticity)
यंग प्रत्यास्थता गुणांक यह दर्शाता है कि किसी ठोस पदार्थ में कितनी कठोरता होती है। इसे निम्नलिखित सूत्र से मापा जाता है: Y=तनाव प्रतिबल (Tensile Stress) / रेखीय विकृति (Longitudinal Strain)
उदाहरण:
- इस्पात का यंग प्रत्यास्थता गुणांक बहुत अधिक होता है, इसलिए इसे पुल, इमारतों और अन्य निर्माण कार्यों में उपयोग किया जाता है।
- रबर का यंग प्रत्यास्थता गुणांक कम होता है, इसलिए यह अधिक खिंच सकता है।
8. प्रत्यास्थता के अनुप्रयोग (Applications of Elasticity)
- सस्पेंशन ब्रिज (Suspension Bridges): स्टील की तारों का उपयोग करके पुलों को प्रत्यास्थता के आधार पर डिज़ाइन किया जाता है।
- स्प्रिंग्स (Springs): स्प्रिंग्स प्रत्यास्थता के सिद्धांत पर कार्य करते हैं और वे झटकों को अवशोषित करते हैं।
- मशीनरी (Machinery): विभिन्न मशीनों में प्रत्यास्थ पदार्थों का उपयोग कंपन को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है।
- भवन निर्माण (Building Construction): इस्पात और कंक्रीट की प्रत्यास्थता को ध्यान में रखते हुए इमारतों का निर्माण किया जाता है।
- चिकित्सा उपकरण (Medical Devices): कृत्रिम अंगों और अन्य चिकित्सा उपकरणों में प्रत्यास्थता का उपयोग किया जाता है।
प्रत्यास्थता पर 25 महत्वपूर्ण वस्तुनिष्ठ प्रश्न
- प्रत्यास्थता किसका गुण है?
- (A) केवल ठोस पदार्थों का ✅
- (B) केवल द्रव पदार्थों का
- (C) केवल गैसों का
- (D) सभी पदार्थों का
- प्रत्यास्थता किस कारण उत्पन्न होती है?
- (A) आणविक बलों के कारण ✅
- (B) गुरुत्वाकर्षण बल के कारण
- (C) चुम्बकीय बल के कारण
- (D) तापीय विस्तार के कारण
- प्रत्यास्थता की सीमा क्या दर्शाती है?
- (A) अधिकतम बल जो किसी वस्तु को विकृत कर सकता है
- (B) अधिकतम विकृति जिसके बाद वस्तु अपनी मूल अवस्था में वापस नहीं आती ✅
- (C) किसी वस्तु का अधिकतम भार
- (D) उपरोक्त सभी
- निम्नलिखित में से कौन-सा पदार्थ अधिक प्रत्यास्थ है?
- (A) रबर
- (B) कांच
- (C) इस्पात ✅
- (D) प्लास्टिक
- जब किसी वस्तु पर बल लगाया जाता है और बल हटाने पर वह अपनी मूल स्थिति में वापस नहीं आती, तो इसे क्या कहा जाता है?
- (A) प्रत्यास्थता
- (B) अपृत्यास्थता ✅
- (C) विकृति
- (D) संवेग
- किसी वस्तु की इकाई क्षेत्रफल पर लगाए गए बल को क्या कहते हैं?
- (A) विकृति
- (B) प्रतिबल ✅
- (C) आयतन
- (D) संवेग
- प्रतिबल का मात्रक क्या है?
- (A) न्यूटन (N)
- (B) न्यूटन प्रति वर्ग मीटर (N/m²)
- (C) पास्कल (Pa)
- (D) दोनों (B) और (C) सही हैं ✅
- प्रतिबल और विकृति के बीच क्या संबंध होता है?
- (A) व्युत्क्रमानुपाती
- (B) समानुपाती ✅
- (C) कोई संबंध नहीं
- (D) इनमें से कोई नहीं
- विकृति कितने प्रकार की होती है?
- (A) 2
- (B) 3 ✅
- (C) 4
- (D) 5
- जब किसी वस्तु की लंबाई में परिवर्तन होता है, तो उसे क्या कहते हैं?
- (A) रेखीय विकृति ✅
- (B) आयतन विकृति
- (C) कतरन विकृति
- (D) कोणीय विकृति
- हुक का नियम किस पर आधारित है?
- (A) बल और संवेग
- (B) प्रतिबल और विकृति ✅
- (C) गुरुत्वाकर्षण और बल
- (D) गति के नियमों पर
- हुक के नियम के अनुसार, प्रत्यास्थता की सीमा तक प्रतिबल किसके समानुपाती होता है?
- (A) विकृति के ✅
- (B) भार के
- (C) घनत्व के
- (D) संवेग के
- हुक के नियम का गणितीय रूप क्या है?
- (A) प्रतिबल ∝ विकृति ✅
- (B) बल ∝ गति
- (C) संवेग ∝ बल
- (D) कार्य ∝ ऊर्जा
- यंग प्रत्यास्थता गुणांक किसका अनुपात है?
- (A) प्रतिबल और विकृति ✅
- (B) आयतन और द्रव्यमान
- (C) बल और त्वरण
- (D) ऊष्मा और कार्य
- यंग प्रत्यास्थता गुणांक का मात्रक क्या होता है?
- (A) न्यूटन (N)
- (B) पास्कल (Pa) ✅
- (C) जूल (J)
- (D) वाट (W)
- निम्नलिखित में से किस पदार्थ का यंग प्रत्यास्थता गुणांक सबसे अधिक होता है?
- (A) रबर
- (B) तांबा
- (C) इस्पात ✅
- (D) कांच
- यंग प्रत्यास्थता गुणांक को किस प्रतीक से दर्शाते हैं?
- (A) E ✅
- (B) Y
- (C) K
- (D) P
- किसी गैस के लिए प्रत्यास्थता गुणांक क्या होता है?
- (A) शून्य ✅
- (B) अनंत
- (C) मध्यम
- (D) नकारात्मक
- हुक का नियम कहाँ लागू नहीं होता?
- (A) प्रत्यास्थता की सीमा के भीतर
- (B) प्रत्यास्थता की सीमा से बाहर ✅
- (C) ठोस पदार्थों पर
- (D) सभी पर लागू होता है
- निम्नलिखित में से कौन-सा प्रत्यास्थता के अनुप्रयोग का उदाहरण नहीं है?
- (A) पुल निर्माण
- (B) स्प्रिंग का उपयोग
- (C) जल परावर्तन ✅
- (D) मशीनरी में झटकों का अवशोषण
- प्रत्यास्थता की सीमा को कौन प्रभावित करता है?
- (A) तापमान
- (B) पदार्थ का प्रकार
- (C) बाहरी बल
- (D) उपरोक्त सभी ✅
- किसी वस्तु पर अत्यधिक बल लगाने पर वह स्थायी रूप से विकृत हो जाती है। इसे क्या कहते हैं?
- (A) प्रत्यास्थ सीमा
- (B) अपृत्यास्थ सीमा ✅
- (C) कतरन प्रतिबल
- (D) तन्य प्रतिबल
- यदि किसी तार की लंबाई दोगुनी कर दी जाए, तो उसका यंग प्रत्यास्थता गुणांक क्या होगा?
- (A) आधा
- (B) दोगुना
- (C) अपरिवर्तित ✅
- (D) चार गुना
- जब किसी वस्तु की आकृति में परिवर्तन होता है लेकिन आयतन वही रहता है, तो इसे क्या कहते हैं?
- (A) रेखीय विकृति
- (B) आयतन विकृति
- (C) कतरन विकृति ✅
- (D) कोणीय विकृति
- किस सामग्री का उपयोग प्रत्यास्थता के कारण शॉक एब्जॉर्बर में किया जाता है?
- (A) कांच
- (B) प्लास्टिक
- (C) इस्पात
- (D) रबर ✅
ये प्रश्न प्रतियोगी परीक्षाओं के लिए अत्यंत उपयोगी हैं। 🚀
| भौतिकी के अध्याय | लिंक |
|---|---|
| मात्रक | Click Here |
| गति | Click Here |
| कार्य ऊर्जा एवं शक्ति | Click Here |
| गुरुत्वाकर्षण | Click Here |
| दाब | Click Here |
| प्लवन | Click Here |
| पृष्ठ तनाव | Click Here |
| श्यानता | Click Here |
| प्रत्यास्थता | Click Here |
| सरल आवर्त सारणी | Click Here |
| तरंग | Click Here |
| ध्वनि तरंग | Click Here |
| ऊष्मा | Click Here |
| प्रकाश | Click Here |
| स्थिर वैद्युत | Click Here |
| चुंबकत्व | Click Here |
| परमाणु भौतिकी | Click Here |
| रेडियो सक्रियता | Click Here |
| नाभिकीय विखंडन और संलयन | Click Here |
| ब्रह्मांड | Click Here |
| वैज्ञानिक उपकरण | Click Here |
| भौतिक संबंधी महत्वपूर्ण खोज | Click Here |
| मात्रकों का एक पद्धति से दूसरे पद्धति में परिवर्तन | Click Here |
| नाप तोल की विभिन्न मात्रक | Click Here |
| विभिन्न यंत्रों एवं उपकरणों के आविष्कारक | Click Here |
