MP Board Class 9 Science Mass and Weight
द्रव्यमान एवं भार (Mass and Weight)
भौतिकी में, द्रव्यमान और भार दो अलग-अलग अवधारणाएँ हैं जिनका उपयोग वस्तुओं के गुणों का वर्णन करने के लिए किया जाता है। अक्सर इन्हें एक ही मान लिया जाता है, लेकिन इनमें महत्वपूर्ण अंतर होते हैं।
1. द्रव्यमान (Mass)
द्रव्यमान किसी वस्तु में निहित पदार्थ की मात्रा का माप है। यह वस्तु का एक आंतरिक गुण है।
- परिभाषा: किसी वस्तु का द्रव्यमान उसके जड़त्व (inertia) का माप होता है। जड़त्व वह गुण है जिसके कारण वस्तु अपनी गति की अवस्था में परिवर्तन का विरोध करती है। अधिक द्रव्यमान वाली वस्तु में अधिक जड़त्व होता है।
- प्रकृति: यह एक अदिश राशि (scalar quantity) है, जिसका अर्थ है कि इसमें केवल परिमाण होता है, दिशा नहीं।
- स्थिरता: किसी वस्तु का द्रव्यमान ब्रह्मांड में हर जगह नियत रहता है, चाहे वह पृथ्वी पर हो, चंद्रमा पर हो, या अंतरिक्ष में कहीं भी हो। यह स्थान या गुरुत्वाकर्षण बल में परिवर्तन के साथ नहीं बदलता।
- मापन: द्रव्यमान को मापने के लिए भौतिक तुला (physical balance) या बीम बैलेंस (beam balance) का उपयोग किया जाता है।
- SI मात्रक: किलोग्राम (kg) है। इसके अन्य मात्रक ग्राम (g) और मीट्रिक टन (metric ton) हैं।
2. भार (Weight)
भार वह बल है जिससे कोई ग्रह (जैसे पृथ्वी) किसी वस्तु को अपने केंद्र की ओर आकर्षित करता है। यह गुरुत्वाकर्षण बल का परिणाम है।
- परिभाषा: किसी वस्तु का भार उस पर लगने वाले गुरुत्वाकर्षण बल (Fg) का माप है। इसे निम्न सूत्र द्वारा व्यक्त किया जाता है:
W=mg जहाँ:- W = भार
- m = वस्तु का द्रव्यमान
- g = गुरुत्वीय त्वरण (gravitational acceleration)
- प्रकृति: यह एक सदिश राशि (vector quantity) है, क्योंकि इसमें परिमाण और दिशा (हमेशा पृथ्वी के केंद्र की ओर) दोनों होते हैं।
- परिवर्तनशीलता: किसी वस्तु का भार स्थान के अनुसार बदलता रहता है, क्योंकि गुरुत्वीय त्वरण (g) का मान स्थान-स्थान पर भिन्न होता है। उदाहरण के लिए, चंद्रमा पर गुरुत्वीय त्वरण पृथ्वी की तुलना में लगभग 1/6 गुना होता है, इसलिए चंद्रमा पर वस्तु का भार पृथ्वी पर उसके भार का लगभग 1/6 गुना होगा। अंतरिक्ष में, जहाँ गुरुत्वाकर्षण नगण्य होता है, वस्तु का भार शून्य हो सकता है (भारहीनता की स्थिति)।
- मापन: भार को मापने के लिए स्प्रिंग तुला (spring balance) का उपयोग किया जाता है।
- SI मात्रक: न्यूटन (N) है, क्योंकि भार एक प्रकार का बल है।
3. द्रव्यमान और भार में मुख्य अंतर
| विशेषता | द्रव्यमान (Mass) | भार (Weight) |
|---|---|---|
| परिभाषा | वस्तु में निहित पदार्थ की मात्रा। | वह बल जिससे ग्रह वस्तु को अपनी ओर आकर्षित करता है। |
| प्रकृति | अदिश राशि (केवल परिमाण)। | सदिश राशि (परिमाण और दिशा दोनों)। |
| स्थिरता | ब्रह्मांड में हर जगह नियत रहता है। | स्थान के अनुसार बदलता रहता है (गुरुत्वीय त्वरण पर निर्भर करता है)। |
| शून्य मान | कभी शून्य नहीं हो सकता (जब तक वस्तु का अस्तित्व है)। | गुरुत्वाकर्षण-मुक्त स्थान (जैसे अंतरिक्ष) में शून्य हो सकता है (भारहीनता)। |
| मापन यंत्र | भौतिक तुला (Physical Balance), बीम बैलेंस। | स्प्रिंग तुला (Spring Balance)। |
| SI मात्रक | किलोग्राम (kg)। | न्यूटन (N)। |
| सूत्र | कोई सीधा सूत्र नहीं, यह एक मौलिक गुण है। | W=mg |
यह समझना महत्वपूर्ण है कि जब हम आमतौर पर किसी वस्तु के “वजन” की बात करते हैं, तो हम अक्सर उसके द्रव्यमान का उल्लेख कर रहे होते हैं लेकिन वैज्ञानिक रूप से ये दोनों अलग-अलग अवधारणाएँ हैं।
किसी वस्तु का चंद्रमा पर भार
किसी वस्तु का चंद्रमा पर भार पृथ्वी पर उसके भार से भिन्न होता है। यह अंतर गुरुत्वीय त्वरण (g) के मान में भिन्नता के कारण होता है।
जैसा कि ‘द्रव्यमान एवं भार’ में बताया गया है:
- भार (W) वस्तु के द्रव्यमान (m) और उस स्थान पर गुरुत्वीय त्वरण (g) का गुणनफल होता है: W=mg
- गुरुत्वीय त्वरण (g) का मान स्थान के अनुसार बदलता रहता है।
चंद्रमा पर गुरुत्वीय त्वरण: चंद्रमा का द्रव्यमान और त्रिज्या पृथ्वी से भिन्न हैं, जिसके कारण चंद्रमा की सतह पर गुरुत्वीय त्वरण (gचंद्रमा) का मान पृथ्वी की सतह पर गुरुत्वीय त्वरण (gपृथ्वी) की तुलना में काफी कम होता है।
- चंद्रमा पर गुरुत्वीय त्वरण (gचंद्रमा) पृथ्वी पर गुरुत्वीय त्वरण (gपृथ्वी) का लगभग 1/6 गुना होता है।
चंद्रमा पर वस्तु का भार: चूंकि भार सीधे गुरुत्वीय त्वरण पर निर्भर करता है, इसलिए चंद्रमा पर किसी वस्तु का भार पृथ्वी पर उसके भार का लगभग 1/6 गुना होगा।
उदाहरण के लिए: यदि पृथ्वी पर किसी वस्तु का भार 60 N है, तो चंद्रमा पर उसका भार लगभग
होगा।
यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि वस्तु का द्रव्यमान (पदार्थ की मात्रा) चंद्रमा पर भी वही रहेगा जो पृथ्वी पर है, क्योंकि द्रव्यमान स्थान के साथ नहीं बदलता। केवल उसका भार बदलता है।