भौतिकी — SSC GD के लिए अध्ययन नोट्स

अवलोकन

SSC GD में भौतिकी के प्रश्न आपकी मूल वैज्ञानिक सिद्धांतों के माध्यम से रोजमर्रा की घटनाओं को समझने की क्षमता का परीक्षण करते हैं। परीक्षा यांत्रिकी (गति, बल, ऊर्जा), विद्युत (परिपथ, प्रतिरोध, शक्ति), प्रकाशिकी (प्रकाश, दर्पण, लेंस) और ऊष्मा, ध्वनि और दबाव जैसी सामान्य अवधारणाओं में मौलिक नियमों को पहचानने की अपेक्षा करती है। प्रश्न आमतौर पर परिभाषाएँ, इकाइयाँ, सूत्र, नियम या प्रत्यक्ष अनुप्रयोग माँगने वाली एक-पंक्ति के होते हैं — कोई उन्नत कलन या व्युत्पत्ति नहीं।

अधिकांश प्रश्न स्मृति में रखे गए तथ्यों के साथ सामान्य बुद्धि को पुरस्कृत करते हैं: जानना कि उत्तल लेंस प्रकाश को अभिसरित करते हैं, कि तार की लंबाई के साथ प्रतिरोध बढ़ता है, या कि गतिज ऊर्जा द्रव्यमान और वेग पर निर्भर करती है। आप GK खंड में 3–5 भौतिकी के प्रश्नों का सामना करेंगे। इकाइयों (SI प्रणाली), प्रसिद्ध वैज्ञानिकों और उनके योगदान, और सूत्रों के पीछे के भौतिक अर्थ पर एक मजबूत पकड़ इन अंकों को सुरक्षित करेगी। अधिक विचार न करें — परीक्षा स्मरण और सरल तर्क का परीक्षण करती है, समस्या-समाधान की गहराई नहीं।

उच्च-प्रभाव वाले क्षेत्रों को प्राथमिकता दें: न्यूटन के नियम, ऊर्जा के प्रकार, ओम का नियम, दर्पण और लेंस सूत्र, और भौतिक राशियों की इकाइयाँ। कई प्रश्न वर्षों में थोड़े अलग तरीके से शब्दबद्ध रूपों में दोहराए जाते हैं।

मुख्य अवधारणाएँ

• गति और बल: विस्थापन, वेग और त्वरण वर्णन करते हैं कि वस्तुएँ कैसे गतिमान होती हैं। न्यूटन का पहला नियम जड़ता बताता है (वस्तुएँ गति में परिवर्तन का प्रतिरोध करती हैं)। न्यूटन का दूसरा नियम बल, द्रव्यमान और त्वरण को जोड़ता है: F = ma। न्यूटन का तीसरा नियम कहता है कि प्रत्येक क्रिया का एक समान और विपरीत प्रतिक्रिया होती है।
• ऊर्जा और कार्य: कार्य बल गुणा विस्थापन है (बल की दिशा में)। गतिज ऊर्जा गति की ऊर्जा है (½mv²)। स्थितिज ऊर्जा स्थिति या अवस्था के कारण संचित ऊर्जा है। ऊर्जा न तो बनाई जा सकती है और न ही नष्ट की जा सकती है, केवल रूपांतरित की जा सकती है (ऊर्जा संरक्षण)।
• दबाव और उत्प्लवन: दबाव प्रति इकाई क्षेत्र बल है। समुद्र तल पर वायुमंडलीय दबाव लगभग 1.01 × 10⁵ Pa है। आर्किमिडीज़ का सिद्धांत उत्प्लवन की व्याख्या करता है: ऊर्ध्वमुखी बल विस्थापित द्रव के भार के बराबर है। घनत्व द्रव्यमान प्रति इकाई आयतन है।
• विद्युत मूल बातें: करंट (I) आवेश का प्रवाह है, एम्पीयर में मापा जाता है। वोल्टेज (V) विद्युत विभव अंतर है, वोल्ट में मापा जाता है। प्रतिरोध (R) करंट प्रवाह का विरोध करता है, ओम में मापा जाता है। ओम का नियम: V = IR।
• परिपथ और शक्ति: श्रेणी परिपथों में, करंट हर जगह समान होता है; प्रतिरोध जोड़े जाते हैं। समानांतर परिपथों में, वोल्टेज सभी शाखाओं में समान होता है; व्युत्क्रम प्रतिरोध जोड़े जाते हैं। विद्युत शक्ति P = VI = I²R = V²/R, वाट में मापी जाती है।
• प्रकाशिकी — परावर्तन: परावर्तन का नियम: आपतन कोण परावर्तन कोण के बराबर होता है। समतल दर्पण आभासी, सीधे, समान आकार की प्रतिबिंब बनाते हैं। अवतल दर्पण प्रकाश को अभिसरित करते हैं और वास्तविक या आभासी प्रतिबिंब बना सकते हैं। उत्तल दर्पण प्रकाश को अपसरित करते हैं और हमेशा छोटी आभासी प्रतिबिंब बनाते हैं।
• प्रकाशिकी — अपवर्तन: प्रकाश एक भिन्न माध्यम में प्रवेश करते समय झुकता है। उत्तल लेंस प्रकाश को अभिसरित करते हैं; आवर्धन काँच में और दूरदर्शिता को ठीक करने के लिए उपयोग किए जाते हैं। अवतल लेंस प्रकाश को अपसरित करते हैं; निकटदर्शिता को ठीक करने के लिए उपयोग किए जाते हैं। लेंस सूत्र: 1/f = 1/v – 1/u।
• ऊष्मा और तापमान: तापमान गर्मी को मापता है; थर्मामीटर तरल पदार्थ या गैसों के विस्तार का उपयोग करते हैं। ऊष्मा गर्म से ठंडे की ओर बहती है। चालन, संवहन और विकिरण ऊष्मा स्थानांतरण के तरीके हैं। विशिष्ट ऊष्मा क्षमता 1 kg को 1°C से बढ़ाने के लिए आवश्यक ऊष्मा है।

सूत्र / मुख्य तथ्य

• न्यूटन का दूसरा नियम: F = ma (बल न्यूटन में, द्रव्यमान kg में, त्वरण m/s² में)
• गतिज ऊर्जा: KE = ½mv² (m kg में, v m/s में; ऊर्जा जूल में)
• स्थितिज ऊर्जा (गुरुत्वाकर्षण): PE = mgh (m kg में, g ≈ 10 m/s², h मीटर में)
• कार्य: W = F × d (बल न्यूटन में, विस्थापन मीटर में; कार्य जूल में)
• दबाव: P = F/A (बल न्यूटन में, क्षेत्र m² में; दबाव पास्कल में)
• ओम का नियम: V = IR (वोल्टेज वोल्ट में, करंट एम्पीयर में, प्रतिरोध ओम में)
• विद्युत शक्ति: P = VI = I²R = V²/R (शक्ति वाट में)
• दर्पण सूत्र: 1/f = 1/v + 1/u (f = फोकस दूरी, v = प्रतिबिंब दूरी, u = वस्तु दूरी; दूरियाँ दर्पण से मापी जाती हैं)
• लेंस सूत्र: 1/f = 1/v – 1/u (दर्पण के समान चिह्न सम्मेलन)
• निर्वात में प्रकाश की गति: c ≈ 3 × 10⁸ m/s
• गुरुत्वाकर्षण के कारण त्वरण: g ≈ 9.8 m/s² (अक्सर गणनाओं में 10 m/s² के रूप में अनुमानित)
• 1 किलोवाट-घंटा (kWh): ऊर्जा की वाणिज्यिक इकाई = 3.6 × 10⁶ जूल
• तार का प्रतिरोध: R = ρL/A (ρ = प्रतिरोधकता, L = लंबाई, A = अनुप्रस्थ काट क्षेत्र)

कार्य किए गए उदाहरण

उदाहरण 1 — बल और त्वरण *प्रश्न*: एक 5 kg की वस्तु 2 m/s² पर त्वरित होती है। इस पर कौन सा बल कार्य करता है? *समाधान*: F = ma का उपयोग करें। F = 5 kg × 2 m/s² = 10 N। बल 10 न्यूटन है।

उदाहरण 2 — ओम का नियम *प्रश्न*: 20 Ω के एक प्रतिरोधक के माध्यम से 0.5 A का करंट गुज़र रहा है। इसके पार वोल्टेज क्या है? *समाधान*: V = IR = 0.5 A × 20 Ω = 10 V। वोल्टेज 10 वोल्ट है।

उदाहरण 3 — गतिज ऊर्जा *प्रश्न*: एक 2 kg की गेंद 3 m/s पर चलती है। इसकी गतिज ऊर्जा की गणना करें। *समाधान*: KE = ½mv² = ½ × 2 kg × (3 m/s)² = ½ × 2 × 9 = 9 J। गतिज ऊर्जा 9 जूल है।

उदाहरण 4 — शक्ति खपत *प्रश्न*: एक 100 W का बल्ब 5 घंटे तक चलता है। यह kWh में कितनी ऊर्जा का उपयोग करता है? *समाधान*: ऊर्जा = शक्ति × समय = 100 W × 5 h = 500 Wh = 0.5 kWh। बल्ब 0.5 किलोवाट-घंटा का उपयोग करता है।

सामान्य गलतियाँ

• द्रव्यमान और वजन को भ्रमित करना: द्रव्यमान पदार्थ की मात्रा है (kg); वजन उस द्रव्यमान पर गुरुत्वाकर्षण बल है (न्यूटन)। वजन = mg, केवल m नहीं।
• अवतल और उत्तल को मिलाना: अवतल दर्पण और लेंस अंदर की ओर वक्र होते हैं ("cave" अंदर सोचें)। उत्तल बाहर की ओर वक्र होता है। अवतल दर्पण प्रकाश को अभिसरित करते हैं; उत्त