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CTET Paper II — बल, गति, दाब और घर्षण (कक्षा 6-8 विज्ञान)

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अवधारणा

बल वह कारण है जो किसी वस्तु की अवस्था बदलता है — या तो उसे गति देता है, या रोकता है, या दिशा बदलता है। कक्षा 6-8 के स्तर पर यह अवधारणा इतनी बुनियादी है कि अगर इसकी समझ मज़बूत है, तो CTET के विज्ञान खंड के लगभग एक-तिहाई प्रश्न सहज हो जाते हैं।

एक सीधा उदाहरण लो: तुम एक भारी मेज़ को धकेल रहे हो। मेज़ नहीं हिल रही। क्या इसका मतलब यह है कि तुमने कोई बल नहीं लगाया? नहीं। तुमने बल लगाया, लेकिन ज़मीन और मेज़ के बीच का घर्षण-बल तुम्हारे बल के बराबर विपरीत दिशा में काम कर रहा है, इसलिए मेज़ नहीं हिली। बल का होना और वस्तु का हिलना — ये दोनों अलग बातें हैं।

दाब को बल से अलग करना ज़रूरी है। दाब वह है जो प्रति इकाई क्षेत्रफल पर बल के रूप में महसूस होता है:

$P = \frac{F}{A}$

एक कील और एक मोटा खूँटा — दोनों पर एक ही हथौड़े से बराबर बल लगाओ। कील दीवार में घुस जाएगी, खूँटा नहीं। कारण? कील की नोक का क्षेत्रफल बहुत कम है, इसलिए दाब बहुत अधिक है।

घर्षण वह बाधक बल है जो दो सतहों के संपर्क बिंदु पर गति का विरोध करता है। यह हमेशा गति की विपरीत दिशा में काम करता है। घर्षण "बुरा" नहीं है — इसके बिना तुम चल नहीं सकते, गाड़ी नहीं रोक सकते, पेन नहीं पकड़ सकते।

गति (Motion) के संदर्भ में चाल और वेग का अंतर समझो: चाल (speed) एक अदिश राशि है — सिर्फ कितनी तेज़ी से। वेग (velocity) एक सदिश राशि है — कितनी तेज़ी से और किस दिशा में। CTET में यह अंतर प्रायः गलत-कथन वाले प्रश्नों में आता है।

गहन विश्लेषण

न्यूटन के तीन नियम — परीक्षा की दृष्टि से

पहला नियम (जड़त्व का नियम): कोई भी वस्तु अपनी विरामावस्था या समान वेग से चलने की अवस्था में तब तक बनी रहती है, जब तक कोई बाहरी बल उसे बाध्य न करे।

परीक्षा में यह नियम उदाहरणों के रूप में आता है: बस के अचानक रुकने पर यात्री आगे झुकते हैं (जड़त्व), कंबल झाड़ने पर धूल निकलती है (जड़त्व), दौड़ते हुए व्यक्ति का आसानी से न रुक पाना।

दूसरा नियम (त्वरण का नियम): किसी वस्तु पर लगाया गया बल उसके द्रव्यमान और त्वरण के गुणनफल के बराबर होता है:

$F = ma$

यहाँ महत्वपूर्ण बात: यदि द्रव्यमान दोगुना हो और बल वही रहे, तो त्वरण आधा हो जाएगा। CTET में सीधी गणना के रूप में यह पूछा जाता है।

तीसरा नियम (क्रिया-प्रतिक्रिया का नियम): प्रत्येक क्रिया के लिए एक समान और विपरीत प्रतिक्रिया होती है।

सबसे बड़ी गलतफहमी: "दोनों बल बराबर हैं, तो वे एक-दूसरे को रद्द कर देते हैं।" यह गलत है। क्रिया और प्रतिक्रिया दो अलग-अलग वस्तुओं पर लगते हैं — एक ही वस्तु पर नहीं। इसलिए वे रद्द नहीं होते।

घर्षण के प्रकार

घर्षण चार रूपों में होता है:

स्थैतिक घर्षण (Static Friction): किसी स्थिर वस्तु को हिलाने के लिए इसे पार करना पड़ता है। यह सभी प्रकार के घर्षण में सबसे अधिक होता है।
गतिक घर्षण (Kinetic/Sliding Friction): जब वस्तु फिसल रही हो। स्थैतिक घर्षण से कम होता है — इसीलिए एक बार मेज़ हिल जाए तो आगे धकेलना आसान लगता है।
लोटनिक घर्षण (Rolling Friction): जब वस्तु लुढ़क रही हो। गतिक घर्षण से काफी कम। Ball bearings इसी सिद्धांत पर काम करते हैं — sliding friction को rolling friction में बदलकर घर्षण कम करते हैं।
तरल घर्षण (Fluid Friction): तरल या गैस माध्यम में गति का विरोध। इसे कम करने के लिए streamlined आकार (मछली, हवाई जहाज़) का उपयोग होता है।

घर्षण किस पर निर्भर करता है:

सतह की खुरदरापन (roughness) — जितनी खुरदरी, उतना अधिक घर्षण
वस्तु का भार (सामान्य बल) — जितना भारी, उतना अधिक घर्षण
गति की प्रकृति (लुढ़कना vs. फिसलना)

घर्षण किस पर निर्भर नहीं करता:

सम्पर्क क्षेत्रफल पर (यह एक आम गलतफहमी है)
गति की चाल पर (कक्षा 6-8 स्तर पर)

दाब और पास्कल का नियम

$P = \frac{F}{A}$

दाब की SI इकाई Pascal (Pa) है, जहाँ $1 \text{ Pa} = 1 \text{ N/m}^2$ ।

पास्कल का नियम: बंद तरल पर लगाया गया दाब सभी दिशाओं में समान रूप से और बिना किसी ह्रास के संचारित होता है।

हाइड्रोलिक प्रेस इसी पर आधारित है:

$\frac{F_1}{A_1} = \frac{F_2}{A_2}$

अर्थात: $F_2 = F_1 \times \frac{A_2}{A_1}$

छोटे पिस्टन पर कम बल लगाकर बड़े पिस्टन पर बहुत अधिक बल प्राप्त किया जा सकता है — जैसे गाड़ियों के हाइड्रोलिक brakes, hydraulic jack।

इकाई रूपांतरण — सबसे बड़ा जाल: $1 \text{ cm}^2 = 10^{-4} \text{ m}^2$

यानी $150 \text{ cm}^2 = 150 \times 10^{-4} \text{ m}^2 = 0.015 \text{ m}^2$

CTET के numerical प्रश्नों में यह रूपांतरण न करने पर उत्तर 10,000 गुना गलत होता है।

वायुमंडलीय दाब

पृथ्वी की सतह पर वायुमंडलीय दाब लगभग $10^5$ Pa (1 atm) है। ऊँचाई बढ़ने पर घटता है — इसीलिए पहाड़ों पर खाना पकाने में अधिक समय लगता है (पानी का क्वथनांक कम हो जाता है)।

तरल में गहराई के साथ दाब बढ़ता है: $P = \rho g h$ — जहाँ $\rho$ तरल का घनत्व, $g$ गुरुत्वीय त्वरण, $h$ गहराई।

शॉर्टकट और युक्तियाँ

patternघर्षण क्रम: CNC याद करो

जब भी सतहों की तुलना करनी हो, तो roughness के आधार पर क्रम बनाओ। Cellophane (चिकनी पारदर्शी फिल्म) → Newspaper (मध्यम) → Carpet (रेशेदार, सबसे खुरदरी)। "CNC" — Cellophane, Newspaper, Carpet — बढ़ते घर्षण का क्रम। PYQ 2019 सीधे इस क्रम पर था। सही option पहचानने में standard method: 30 सेकंड (सोचकर), shortcut: 5 सेकंड (CNC pattern याद हो तो)।

patternहाइड्रोलिक बल: क्षेत्रफल अनुपात सीधे गुणा करो

हाइड्रोलिक प्रेस में $F_2 = F_1 \times \frac{A_2}{A_1}$ । बड़े क्षेत्रफल को छोटे से भाग दो और input force से गुणा करो। उदाहरण: $A_1 = 10$ cm², $A_2 = 200$ cm², $F_1 = 50$ N। अनुपात = $200 \div 10 = 20$ । आउटपुट = $50 \times 20 = 1000$ N। Standard method (pressure equate करके): 4 steps। यह shortcut: 2 steps — सीधे अनुपात गुणा।

estimationदाब numerical: cm² देखते ही सतर्क हो जाओ

जब भी क्षेत्रफल cm² में हो और SI में दाब पूछा जाए, तो पहला काम — $\times 10^{-4}$ लगाओ। $150 \text{ cm}^2 = 0.015 \text{ m}^2$ । अगर यह नहीं किया, तो उत्तर 10,000 गुना बड़ा आएगा। Options देखो — अगर तुम्हारा उत्तर किसी option से 10,000 गुना बड़ा या छोटा है, तो यही गलती है। यह जाँच 5 सेकंड में हो जाती है, दोबारा हल करने में 45 सेकंड।

eliminationBall Bearing प्रश्न: 'increase' देखो तो गलत

Ball bearings हमेशा घर्षण कम करते हैं — sliding friction को rolling friction में बदलकर। जब भी "increase friction" और "ball bearings" एक साथ दिखें, वह option गलत है। CTET 2019 में यही पूछा गया था। Elimination से 3 options तुरंत हटाओ, 1 सेकंड में सही उत्तर। बिना shortcut: पूरा कथन पढ़ना और सोचना — 20 सेकंड।

patternन्यूटन के तीसरे नियम का जाल: 'रद्द नहीं होते'

परीक्षा में तीसरे नियम का सबसे आम जाल यह है: "क्रिया और प्रतिक्रिया बल बराबर हैं, इसलिए वे एक-दूसरे को रद्द कर देते हैं।" यह गलत है। रद्द होने के लिए दोनों बल एक ही वस्तु पर होने चाहिए। क्रिया-प्रतिक्रिया दो अलग-अलग वस्तुओं पर होती है। जब भी "cancel/रद्द" शब्द तीसरे नियम के साथ दिखे — वह option गलत है। यह pattern पहचानने में: 3 सेकंड बनाम normal reasoning: 25 सेकंड।

तेज़-समाधान रूपरेखा

CTET के इस chapter के प्रश्न तीन प्रकार के होते हैं। पहचानते ही सही strategy लगाओ:

प्रकार 1 — घर्षण/बल conceptual (MCQ): → सबसे पहले "incorrect statement" या "correct statement" शब्द देखो। → Ball bearings + increase = गलत। Static friction > kinetic friction = सही। Rolling < sliding = सही। → 10 सेकंड में eliminate करो।

प्रकार 2 — दाब की गणना: → क्षेत्रफल की इकाई देखो — cm² है तो $\times 10^{-4}$ लगाओ। → $P = F/A$ लगाओ। → Options में magnitude देखो — अगर तुम्हारा 4 options से बहुत दूर है, इकाई गलत है। → 30-40 सेकंड।

प्रकार 3 — हाइड्रोलिक/पास्कल नियम: → दो क्षेत्रफल और एक बल दिया — अनुपात निकालो, गुणा करो। → $F_2 = F_1 \times (A_2/A_1)$ । → 20-25 सेकंड।

प्रकार 4 — न्यूटन के नियम आधारित: → उदाहरण पढ़ो — जड़त्व, क्रिया-प्रतिक्रिया, या F=ma। → "cancel/रद्द" = गलत option। → 15 सेकंड।

हल किए गए PYQs

क्यों यह प्रश्न: घर्षण की surface-roughness पर निर्भरता — CTET का बार-बार आने वाला concept।

समाधान का रास्ता: तीनों सतहों की खुरदरापन compare करो। Cellophane = चिकनी, Newspaper = मध्यम, Carpet = रेशेदार। बढ़ते क्रम में: Cellophane < Newspaper < Carpet। सीधे CNC pattern लगाओ।

Previous Year Questionपिछले वर्ष का प्रश्न2019

Sameer rolls his marble on three different surfaces spread out on floor – taut cellophane sheet, carpet and newspaper. The force of friction acting on the marble in the increasing order is

Newspaper, Cellophane sheet, Carpet
Newspaper, Carpet, Cellophane sheet
Cellophane sheet, Newspaper, Carpet
Cellophane sheet, Carpet, Newspaper

Solutionसमाधान

Friction depends on surface roughness. Cellophane sheet is smoothest (least friction), newspaper is moderately rough, and carpet has highest friction due to its fibrous texture. So in increasing order of friction: Cellophane sheet < Newspaper < Carpet.

क्यों यह प्रश्न: Ball bearings का सही उपयोग — "increase vs. reduce friction" — एक classic गलत-कथन प्रश्न।

समाधान का रास्ता: Ball bearings sliding friction को rolling friction में बदलते हैं, जो कि कम होता है — इसलिए वे घर्षण घटाते हैं, बढ़ाते नहीं। जो option "increase friction" कहे, वही incorrect statement है।

Previous Year Questionपिछले वर्ष का प्रश्न2019

Identify the incorrect statement.

Ball bearings are used to increase friction between parts of a machine.
Friction between two surfaces in contact can never be eliminated on earth.
Rolling friction is less than sliding friction.
The friction force on an object moving through a fluid depends upon its shape.

Solutionसमाधान

Ball bearings are used to REDUCE friction, not increase it, by converting sliding friction into rolling friction which is much smaller. The other statements are all correct: friction cannot be eliminated entirely, rolling friction is less than sliding friction, and fluid friction depends on shape (streamlining).

क्यों यह प्रश्न: Static friction की परिभाषा और उसकी भूमिका — CTET 2021 में सीधे यही पूछा गया।

समाधान का रास्ता: स्थिर वस्तु को हिलाने के लिए static friction पार करना पड़ता है। Gravitational force और normal force ऊर्ध्वाधर हैं — horizontal sliding में बाधा नहीं डालते। Muscular force वह बल है जो Reshma लगा रही है, विरोधी बल नहीं। इसलिए उत्तर: Static friction।

Previous Year Questionपिछले वर्ष का प्रश्न2021

In order to slide a huge box lying on the ground in her room, Reshma should apply a force which is greater than which of the following forces?

Static friction
Gravitational force
Normal force
Muscular force

Solutionसमाधान

To start sliding a stationary object, the applied force must overcome the static friction between the object and the surface. Static friction acts to oppose the initiation of motion. Gravitational and normal forces act vertically and do not oppose horizontal sliding. Muscular force is the force Reshma applies, not the opposing force. Hence, the applied force must exceed the static friction to start the box moving.

क्यों यह प्रश्न: न्यूटन के तीसरे नियम का सबसे आम जाल — "क्या दोनों बल रद्द होते हैं?"

समाधान का रास्ता: छात्र दीवार पर 50 N → दीवार छात्र पर 50 N विपरीत। यह दो अलग वस्तुओं पर है, इसलिए रद्द नहीं होते। दीवार का न हिलना उसकी नींव के कारण है। सही option: "दीवार छात्र पर 50 N विपरीत दिशा में लगाती है।"

Previous Year Questionपिछले वर्ष का प्रश्न

A student pushes a wall with a force of 50 N but the wall does not move. According to Newton's Third Law, which statement is correct?

एक छात्र दीवार को 50 N बल से धकेलता है लेकिन दीवार नहीं हिलती। न्यूटन के तीसरे नियम के अनुसार कौन सा कथन सही है?

The wall does not exert any force because it is stationary
The forces cancel each other, so no force exists in the system
The wall exerts a force of 50 N on the student in the opposite direction
The wall exerts a force greater than 50 N to keep itself from moving

दीवार कोई बल नहीं लगाती क्योंकि वह स्थिर है
बल एक-दूसरे को निरस्त कर देते हैं, इसलिए सिस्टम में कोई बल नहीं होता
दीवार छात्र पर 50 N बल विपरीत दिशा में लगाती है
दीवार खुद को हिलने से रोकने के लिए 50 N से अधिक बल लगाती है

Solutionसमाधान

Newton's Third Law states that for every action, there is an equal and opposite reaction. When the student pushes the wall with 50 N, the wall simultaneously pushes back on the student with exactly 50 N in the opposite direction. This reaction force acts on the student (different body), so the forces do not cancel. The wall being stationary is due to external support (foundation), not absence of force.

न्यूटन का तीसरा नियम कहता है कि प्रत्येक क्रिया के लिए एक समान और विपरीत प्रतिक्रिया होती है। जब छात्र दीवार को 50 N से धकेलता है, तो दीवार उसी समय छात्र पर ठीक 50 N विपरीत दिशा में धकेलती है। यह प्रतिक्रिया बल छात्र पर (अलग वस्तु पर) कार्य करता है, इसलिए बल निरस्त नहीं होते। दीवार का स्थिर रहना बाहरी आधार (नींव) के कारण है, न कि बल की अनुपस्थिति के कारण।

क्यों यह प्रश्न: हाइड्रोलिक प्रेस — पास्कल नियम का numerical application। इस प्रकार के प्रश्न CTET में regularity से आते हैं।

समाधान का रास्ता: अनुपात = $200 \div 10 = 20$ । $F_2 = 50 \times 20 = 1000$ N। या पास्कल से: दाब = $50/10 = 5$ N/cm², $F_2 = 5 \times 200 = 1000$ N। दोनों तरीके एक ही उत्तर।

Previous Year Questionपिछले वर्ष का प्रश्न

A hydraulic press has a small piston of area 10 cm² and a large piston of area 200 cm². If a force of 50 N is applied on the small piston, what force is exerted by the large piston?

एक हाइड्रोलिक प्रेस में एक छोटे पिस्टन का क्षेत्रफल 10 cm² और एक बड़े पिस्टन का क्षेत्रफल 200 cm² है। यदि छोटे पिस्टन पर 50 N बल लगाया जाए, तो बड़े पिस्टन द्वारा कितना बल लगाया जाएगा?

500 N
1000 N
2000 N
100 N

500 N
1000 N
2000 N
100 N

Solutionसमाधान

By Pascal's Law, pressure is transmitted equally throughout the liquid. Pressure on small piston = 50 N ÷ 10 cm² = 5 N/cm². This same pressure acts on large piston: Force = Pressure × Area = 5 N/cm² × 200 cm² = 1000 N. The hydraulic press multiplies force in the ratio of areas (200:10 = 20), so output force = 50 × 20 = 1000 N.

पास्कल के नियम के अनुसार, दाब पूरे तरल में समान रूप से संचारित होता है। छोटे पिस्टन पर दाब = 50 N ÷ 10 cm² = 5 N/cm²। यही दाब बड़े पिस्टन पर कार्य करता है: बल = दाब × क्षेत्रफल = 5 N/cm² × 200 cm² = 1000 N। हाइड्रोलिक प्रेस क्षेत्रफलों के अनुपात (200:10 = 20) में बल को गुणित करती है, इसलिए आउटपुट बल = 50 × 20 = 1000 N।

क्यों यह प्रश्न: cm² से m² रूपांतरण — दाब प्रश्नों का सबसे बड़ा जाल।

समाधान का रास्ता: बल = $60 \times 10 = 600$ N। क्षेत्रफल = $150 \text{ cm}^2 = 0.015 \text{ m}^2$ । दाब = $600 \div 0.015 = 40,000$ Pa। जो रूपांतरण नहीं करते वे 400,000,000 जैसा उत्तर पाते हैं — options में नहीं होगा।

Previous Year Questionपिछले वर्ष का प्रश्न

A 60 kg person stands on one foot. The area of the foot in contact with the floor is 150 cm². What is the pressure exerted on the floor? (Take g = 10 m/s²)

60 kg का एक व्यक्ति एक पैर पर खड़ा है। जमीन के संपर्क में आने वाले पैर का क्षेत्रफल 150 cm² है। फर्श पर लगाया गया दाब क्या है? (g = 10 m/s² लें)

400 Pa
400,000 Pa
4,000 Pa
40,000 Pa

400 Pa
400,000 Pa
4,000 Pa
40,000 Pa

Solutionसमाधान

Force = mg = 60 × 10 = 600 N. Area = 150 cm² = 150 × 10⁻⁴ m² = 0.015 m². Pressure = 600 ÷ 0.015 = 40,000 Pa. Converting cm² to m² correctly is critical: 1 cm² = 10⁻⁴ m².

बल = mg = 60 × 10 = 600 N। क्षेत्रफल = 150 cm² = 150 × 10⁻⁴ m² = 0.015 m²। दाब = 600 ÷ 0.015 = 40,000 Pa। cm² को m² में बदलना जरूरी है: 1 cm² = 10⁻⁴ m²।

आम गलतियाँ

Ball bearings घर्षण बढ़ाते हैं — यह गलत है। Ball bearings sliding को rolling में बदलते हैं, इसलिए घर्षण घटाते हैं। CTET 2019 में यही incorrect statement थी।
क्रिया-प्रतिक्रिया बल "रद्द" हो जाते हैं — यह गलत है। रद्द होने के लिए दोनों बल एक ही वस्तु पर होने चाहिए। तीसरे नियम के बल दो अलग वस्तुओं पर काम करते हैं।
cm² को सीधे formula में डाल देना। दाब SI में निकालना है तो क्षेत्रफल m² में चाहिए। $1 \text{ cm}^2 = 10^{-4} \text{ m}^2$ — यह भूले तो उत्तर 10,000 गुना गलत होगा।
चाल और वेग को एक ही मानना। चाल अदिश है (सिर्फ परिमाण), वेग सदिश है (परिमाण + दिशा)। "स्थिर वृत्तीय गति में चाल स्थिर है लेकिन वेग बदलता है" — यह CTET का प्रिय statement है।
स्थैतिक घर्षण < गतिक घर्षण मान लेना। वास्तव में स्थैतिक घर्षण अधिक होता है। इसीलिए किसी को हिलाना शुरू करना मुश्किल होता है, लेकिन एक बार हिल जाए तो धकेलना आसान लगता है।
घर्षण को क्षेत्रफल पर निर्भर मानना। कक्षा 6-8 स्तर पर घर्षण सम्पर्क क्षेत्रफल पर निर्भर नहीं करता — यह एक बहुत आम गलतफहमी है। चाहे चौड़ी सतह हो या संकरी, यदि वजन और roughness एक जैसी हो, तो घर्षण एक जैसा होगा।

CTET Paper II — बल, गति, दाब और घर्षण (कक्षा 6-8 विज्ञान)

अवधारणा

गहन विश्लेषण

न्यूटन के तीन नियम — परीक्षा की दृष्टि से

घर्षण के प्रकार

दाब और पास्कल का नियम

वायुमंडलीय दाब

शॉर्टकट और युक्तियाँ

तेज़-समाधान रूपरेखा

हल किए गए PYQs

आम गलतियाँ

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