अध्याय 2 — दैनिक जीवन में भौतिकी
Chapter 2 — Physics in Daily Life
🎯 अधिगम उद्देश्य
इस अध्याय के अध्ययन के पश्चात आप निम्नलिखित में सक्षम होंगे:
- गति, बल एवं न्यूटन के गति नियमों को समझना
- ऊर्जा के विभिन्न रूपों एवं उनके संरक्षण को समझाना
- कार्य, शक्ति एवं ऊर्जा के मध्य संबंध को स्पष्ट करना
- प्रकाश, ध्वनि, ऊष्मा एवं विद्युत की मूलभूत अवधारणाओं को समझना
- दैनिक जीवन में भौतिकी के अनुप्रयोगों को पहचानना
- राजस्थान की सौर ऊर्जा क्षमता को समझना
दैनिक जीवन में भौतिकी से RAS प्रारम्भिक परीक्षा में 2-3 प्रश्न पूछे जाते हैं। इस अध्याय से न्यूटन के नियम, ऊर्जा के प्रकार, प्रकाश एवं ध्वनि से संबंधित प्रश्न अधिक पूछे जाते हैं।
| विषय | अपेक्षित प्रश्न |
|---|---|
| गति एवं बल (न्यूटन के नियम) | 1 |
| ऊर्जा, कार्य एवं शक्ति | 0-1 |
| प्रकाश एवं ध्वनि | 1 |
| ऊष्मा एवं विद्युत | 0-1 |
- न्यूटन के गति नियम एवं दैनिक जीवन में उनके उदाहरण
- ऊर्जा संरक्षण का नियम
- प्रकाश का परावर्तन एवं अपवर्तन
- राजस्थान में सौर ऊर्जा क्षमता
- ध्वनि की विशेषताएँ
2.1 गति एवं बल — न्यूटन के गति नियम
किसी वस्तु की स्थिति में समय के साथ होने वाला परिवर्तन गति कहलाता है।
| गति के प्रकार | विवरण | उदाहरण |
|---|---|---|
| सरल रेखीय गति | सीधी रेखा में गति | सड़क पर चलती कार |
| वृत्तीय गति | वृत्ताकार पथ पर गति | सूर्य के चारों ओर पृथ्वी |
| आवर्ती गति | नियमित अंतराल पर दोहराई जाने वाली गति | पेंडुलम की गति |
| अराजक गति | अनियमित एवं अप्रत्याशित गति | बादलों की गति |
बल वह कारण है जो किसी वस्तु की विराम अवस्था या गति अवस्था में परिवर्तन करता है या करने का प्रयास करता है।
बल के 5 प्रभाव
- वस्तु को गति करना (विराम से गति की ओर)
- वस्तु को रोकना (गति से विराम की ओर)
- वस्तु की गति की दिशा बदलना
- वस्तु की गति की चाल बढ़ाना या घटाना
- वस्तु का आकार बदलना
न्यूटन के गति नियम
"प्रत्येक वस्तु अपनी विराम अवस्था या सरल रेखा में एकसमान गति की अवस्था में तब तक बनी रहती है, जब तक कि उस पर कोई बाह्य बल कार्य न करे।"
| उदाहरण | स्पष्टीकरण |
|---|---|
| बस अचानक चलने पर पीछे गिरना | शरीर विराम अवस्था बनाए रखना चाहता है |
| बस अचानक रुकने पर आगे गिरना | शरीर गति अवस्था बनाए रखना चाहता है |
| गीले कपड़े को फटकारना | कपड़ा रुक जाता है, लेकिन पानी गति बनाए रखता है |
| कार में सीट बेल्ट | अचानक रुकने पर शरीर को आगे बढ़ने से रोकती है |
जड़त्व (Inertia) वह गुण है जिसके कारण वस्तु अपनी अवस्था में बनी रहती है। जड़त्व का सीधा संबंध द्रव्यमान से है — द्रव्यमान अधिक = जड़त्व अधिक।
"किसी वस्तु पर लगाया गया बल उस वस्तु के संवेग परिवर्तन की दर के समानुपाती होता है तथा बल की दिशा संवेग परिवर्तन की दिशा में होती है।"
F = ma
जहाँ F = बल (Newton), m = द्रव्यमान (kg), a = त्वरण (m/s²)
| उदाहरण | स्पष्टीकरण |
|---|---|
| भारी वस्तु को धकेलना कठिन | द्रव्यमान अधिक → अधिक बल की आवश्यकता |
| हल्की वस्तु को आसानी से धकेलना | द्रव्यमान कम → कम बल की आवश्यकता |
| गेंद को जोर से फेंकना | अधिक बल → अधिक त्वरण → अधिक दूरी |
"प्रत्येक क्रिया के बराबर एवं विपरीत दिशा में एक प्रतिक्रिया होती है।"
| उदाहरण | क्रिया | प्रतिक्रिया |
|---|---|---|
| चलना | पैर से जमीन पर पीछे की ओर बल | जमीन से पैर पर आगे की ओर बल |
| पानी में तैरना | हाथ से पानी को पीछे की ओर धकेलना | पानी से शरीर पर आगे की ओर बल |
| रॉकेट का उड़ना | ईंधन जलकर पीछे की ओर गैस छोड़ना | गैस रॉकेट को आगे की ओर धकेलती है |
| गुब्बारा फूलना | गुब्बारे से हवा बाहर निकलना | गुब्बारा विपरीत दिशा में गति करता है |
2.2 ऊर्जा — प्रकार, संरक्षण, रूपांतरण
ऊर्जा कार्य करने की क्षमता है। इसका SI मात्रक जूल (J) है।
| ऊर्जा का रूप | विवरण | उदाहरण |
|---|---|---|
| गतिज ऊर्जा | गति के कारण ऊर्जा | चलती कार, उड़ता पक्षी |
| स्थितिज ऊर्जा | स्थिति के कारण ऊर्जा | पहाड़ी पर खड़ी कार, ऊपर रखी किताब |
| ऊष्मीय ऊर्जा | ताप के कारण ऊर्जा | गर्म पानी, आग |
| रासायनिक ऊर्जा | रासायनिक बंधों में संचित ऊर्जा | भोजन, बैटरी |
| विद्युत ऊर्जा | आवेशों के प्रवाह से ऊर्जा | बिजली, बल्ब |
| प्रकाश ऊर्जा | प्रकाश तरंगों से ऊर्जा | सूर्य, लेजर |
| ध्वनि ऊर्जा | ध्वनि तरंगों से ऊर्जा | संगीत, आवाज |
| नाभिकीय ऊर्जा | परमाणु के नाभिक से ऊर्जा | नाभिकीय रिएक्टर |
"ऊर्जा को न तो उत्पन्न किया जा सकता है और न ही नष्ट किया जा सकता है, इसे केवल एक रूप से दूसरे रूप में परिवर्तित किया जा सकता है।"
| क्रिया | ऊर्जा रूपांतरण |
|---|---|
| बल्ब जलाना | विद्युत → प्रकाश + ऊष्मा |
| मोटर चलाना | विद्युत → यांत्रिक |
| भोजन पचाना | रासायनिक → ऊष्मीय + यांत्रिक |
| पानी गर्म करना | ऊष्मीय → ऊष्मीय (ताप बढ़ाना) |
| नाभिकीय रिएक्टर | नाभिकीय → ऊष्मीय → यांत्रिक → विद्युत |
2.3 कार्य, शक्ति एवं ऊर्जा में संबंध
किसी वस्तु पर लगाए गए बल द्वारा वस्तु को उसकी दिशा में विस्थापित करना कार्य कहलाता है।
W = F × d
जहाँ W = कार्य (Joule), F = बल (Newton), d = विस्थापन (meter)
यदि विस्थापन शून्य है तो कार्य शून्य होगा। उदाहरण: दीवार को धकेलना (विस्थापन शून्य, अतः कार्य शून्य)।
कार्य करने की दर शक्ति कहलाती है। इसका SI मात्रक वाट (W) है।
P = W/t
जहाँ P = शक्ति (Watt), W = कार्य (Joule), t = समय (second)
कार्य-ऊर्जा संबंध
कार्य-ऊर्जा प्रमेय: किसी वस्तु पर किए गए कार्य की मात्रा उसकी गतिज ऊर्जा में परिवर्तन के बराबर होती है।
KE = ½mv²
m = द्रव्यमान (kg), v = वेग (m/s)
PE = mgh
m = द्रव्यमान (kg), g = 9.8 m/s², h = ऊँचाई (m)
कार्य-ऊर्जा संबंध पर दैनिक जीवन के उदाहरणों से प्रश्न पूछे जा सकते हैं।
2.4 प्रकाश — परावर्तन, अपवर्तन, प्रकीर्णन
प्रकाश की प्रकृति: प्रकाश एक विद्युतचुम्बकीय तरंग है जो एक प्रकार की ऊर्जा है। यह निर्वात में सबसे अधिक वेग से चलता है।
| माध्यम | वेग |
|---|---|
| निर्वात | 3 × 10⁸ m/s |
| वायु | लगभग 3 × 10⁸ m/s |
| जल | 2.25 × 10⁸ m/s |
| काँच | 2 × 10⁸ m/s |
प्रकाश का किसी सतह से टकराकर वापस उसी माध्यम में लौटना परावर्तन कहलाता है।
परावर्तन के नियम
- आपतित किरण, परावर्तित किरण एवं अभिलम्ब एक ही तल में होते हैं
- आपतन कोण = परावर्तन कोण
| उदाहरण | स्पष्टीकरण |
|---|---|
| दर्पण में चेहरा देखना | प्रकाश का परावर्तन |
| घरों में खिड़कियों में परछाई | प्रकाश का परावर्तन |
| चाँद का चमकना | सूर्य के प्रकाश का चाँद से परावर्तन |
प्रकाश का एक माध्यम से दूसरे माध्यम में जाने पर दिशा बदलना अपवर्तन कहलाता है।
अपवर्तन के नियम — स्नेल का नियम
- आपतित किरण, अपवर्तित किरण एवं अभिलम्ब एक ही तल में होते हैं
- आपतन कोण की ज्या (sin) एवं अपवर्तन कोण की ज्या (sin) का अनुपात स्थिर होता है
sin i / sin r = μ (स्थिरांक)
| माध्यम | अपवर्तनांक (μ) |
|---|---|
| निर्वात | 1.000 |
| वायु | 1.0003 |
| जल | 1.33 |
| काँच | 1.50–1.70 |
| हीरा | 2.42 |
| उदाहरण | स्पष्टीकरण |
|---|---|
| पानी में डंडा टेढ़ा दिखना | प्रकाश का अपवर्तन |
| तारे टिमटिमाना | वायुमंडलीय अपवर्तन |
| सूर्य का रंग लाल दिखना | प्रकाश का अपवर्तन एवं प्रकीर्णन |
| नजर का चश्मा | प्रकाश के अपवर्तन द्वारा सुधार |
प्रकाश का छोटे-छोटे कणों द्वारा सभी दिशाओं में फैलना प्रकीर्णन कहलाता है।
| घटना | स्पष्टीकरण |
|---|---|
| आकाश का नीला होना | नीले प्रकाश का अधिक प्रकीर्णन (रेले प्रकीर्णन) |
| सूर्योदय/सूर्यास्त का लाल होना | लाल प्रकाश का कम प्रकीर्णन, नीले प्रकाश का अधिक प्रकीर्णन |
| बादलों का सफेद होना | सभी रंगों का समान प्रकीर्णन |
आकाश नीला क्यों है? → रेले प्रकीर्णन नियम के अनुसार नीले प्रकाश का अधिक प्रकीर्णन होता है।
2.5 ध्वनि — उत्पादन, संचरण, विशेषताएँ
ध्वनि की प्रकृति: ध्वनि एक यांत्रिक तरंग है जो किसी माध्यम में कंपन द्वारा उत्पन्न होती है। यह एक अनुदैर्ध्य तरंग है।
उत्पादन का सिद्धांत: ध्वनि किसी वस्तु के कंपन द्वारा उत्पन्न होती है। कंपन करने वाली वस्तु ध्वनि स्रोत कहलाती है।
ध्वनि का संचरण
- ध्वनि को संचरण के लिए माध्यम की आवश्यकता होती है
- ध्वनि निर्वात में नहीं चलती है
- ध्वनि की चाल: ठोस > द्रव > गैस
| माध्यम | चाल (m/s) |
|---|---|
| वायु (20°C) | 344 |
| जल (20°C) | 1482 |
| लोहा | 5950 |
| काँच | 5500 |
| विशेषता | परिभाषा | उदाहरण |
|---|---|---|
| तीव्रता | ध्वनि की प्रबलता | तेज़ आवाज़, धीमी आवाज़ |
| तारत्व (Pitch) | ध्वनि की ऊँचाई-नीचाई | तेज़ सीटी, भारी आवाज़ |
| गुणता | ध्वनि की गुणवत्ता | संगीत, शोर |
| अनुप्रयोग | विवरण |
|---|---|
| सोनार | पानी में ध्वनि तरंगों द्वारा वस्तुओं का पता लगाना |
| अल्ट्रासाउंड | 20,000 Hz से अधिक आवृत्ति की ध्वनि (चिकित्सा में उपयोग) |
| इकोकार्डियोग्राफी | हृदय की जाँच |
| अल्ट्रासोनोग्राफी | गर्भवती महिलाओं की जाँच |
मनुष्य 20 Hz से 20,000 Hz तक की ध्वनि सुन सकता है। इससे कम को अवश्रव्य (Infrasound) एवं अधिक को पराश्रव्य (Ultrasound) कहते हैं।
2.6 ऊष्मा एवं तापमान
| तुलना आधार | ऊष्मा | तापमान |
|---|---|---|
| परिभाषा | ऊर्जा का एक रूप | वस्तु की गर्माहट/ठंडक का माप |
| SI मात्रक | जूल (J) | केल्विन (K) |
| अन्य मात्रक | कैलोरी | सेल्सियस, फारेनहाइट |
| निर्भरता | पदार्थ की मात्रा पर निर्भर | पदार्थ की मात्रा पर निर्भर नहीं |
| दिशा | उच्च ताप से निम्न ताप की ओर | — |
| विधि | विवरण | उदाहरण |
|---|---|---|
| चालन | ऊष्मा का कण-से-कण संचरण | लोहे की कड़ाही में खाना पकाना |
| संवहन | ऊष्मा का द्रव/गैस के प्रवाह द्वारा संचरण | पानी उबालना |
| विकिरण | ऊष्मा का तरंगों द्वारा संचरण | सूर्य से ऊष्मा |
2.7 विद्युत — परिपथ, विभव, धारा, प्रतिरोध
आवेशों के प्रवाह की दर विद्युत धारा कहलाती है। इसका SI मात्रक एम्पियर (A) है।
I = Q/t
जहाँ I = विद्युत धारा (Ampere), Q = आवेश (Coulomb), t = समय (second)
एकांक आवेश को एक बिंदु से दूसरे बिंदु तक ले जाने में किया गया कार्य विद्युत विभवांतर कहलाता है। इसका SI मात्रक वोल्ट (V) है।
"किसी चालक में प्रवाहित होने वाली विद्युत धारा (I) उसके सिरों के विभवांतर (V) के समानुपाती होती है, जबकि तापमान एवं अन्य भौतिक स्थितियाँ स्थिर रहती हैं।"
V = IR
जहाँ V = विभवांतर (Volt), I = विद्युत धारा (Ampere), R = प्रतिरोध (Ohm)
किसी चालक का विद्युत धारा के प्रवाह का विरोध करने का गुण प्रतिरोध कहलाता है। इसका SI मात्रक ओम (Ω) है।
| कारक | प्रभाव |
|---|---|
| चालक की लंबाई (l) | R ∝ l |
| चालक का क्षेत्रफल (A) | R ∝ 1/A |
| चालक का पदार्थ | R ∝ ρ (प्रतिरोधकता) |
| तापमान | ताप बढ़ने पर प्रतिरोध बढ़ता है (चालक) |
विद्युत परिपथ के मुख्य घटक
- उर्जा स्रोत (बैटरी/सेल)
- चालक (तार)
- स्विच (ऑन/ऑफ)
- भार (बल्ब/मोटर)
2.8 चुम्बकत्व
चुम्बक वह पदार्थ है जो लोहा, निकल, कोबाल्ट आदि को आकर्षित करता है।
चुम्बक के गुण
- चुम्बक के दो ध्रुव होते हैं — उत्तरी (N) एवं दक्षिणी (S)
- समान ध्रुव प्रतिकर्षित करते हैं
- विपरीत ध्रुव आकर्षित करते हैं
- चुम्बकीय बल रेखाएँ उत्तरी ध्रुव से दक्षिणी ध्रुव की ओर
विद्युतचुम्बकीय प्रेरण: किसी बदलते चुम्बकीय क्षेत्र द्वारा विद्युत धारा उत्पन्न करना विद्युतचुम्बकीय प्रेरण कहलाता है।
| अनुप्रयोग | विवरण |
|---|---|
| जनरेटर | यांत्रिक ऊर्जा → विद्युत ऊर्जा |
| मोटर | विद्युत ऊर्जा → यांत्रिक ऊर्जा |
| ट्रांसफार्मर | विद्युत वोल्टेज बदलना |
| विद्युत चुम्बक | क्रेन, बेल |
2.10 राजस्थान विशेष — सौर ऊर्जा क्षमता
राजस्थान भारत का सबसे बड़ा सौर ऊर्जा उत्पादक राज्य है।
| विशेषता | विवरण |
|---|---|
| भौगोलिक स्थिति | भारत के सबसे अधिक धूप वाले राज्यों में से एक |
| सौर विकिरण | 6-7 kWh/m²/दिन (भारत में सबसे अधिक) |
| धूप के दिन | प्रति वर्ष 250-300 दिन धूप |
| सौर क्षमता | लगभग 142 GW (भारत की कुल सौर क्षमता का 20%) |
| परियोजना | स्थान | क्षमता | विशेषता |
|---|---|---|---|
| भडला सौर पार्क | जोधपुर/बाड़मेर | 2,245 MW | एशिया का सबसे बड़ा |
| फलोदी सौर परियोजना | जोधपुर | 1,000 MW | — |
| नोखा सौर पार्क | बीकानेर | 1,000 MW | — |
| धौलपुर सौर पार्क | धौलपुर | 100 MW | — |
| पहल | विवरण |
|---|---|
| राजस्थान सौर नीति, 2023 | 2030 तक 5,000 MW नई सौर क्षमता का लक्ष्य |
| मुख्यमंत्री जल-स्वावलम्बन अभियान | सौर पंपों का उपयोग |
| सौर रूफटॉप योजना | घरों एवं संस्थानों में सौर पैनल |
| पीएम कुसुम योजना | किसानों को सौर पंप |
🧩 अवधारणा निर्माण
न्यूटन के नियम — क्या, क्यों, कैसे?
| प्रश्न | उत्तर |
|---|---|
| क्या है? | वस्तु अपनी अवस्था में तब तक बनी रहती है जब तक बाहरी बल न लगे |
| क्यों महत्वपूर्ण? | जड़त्व की अवधारणा का आधार |
| कहाँ उपयोग? | सीट बेल्ट, एयरबैग, ब्रेकिंग सिस्टम |
| प्रश्न | उत्तर |
|---|---|
| क्या है? | F = ma |
| क्यों महत्वपूर्ण? | बल एवं त्वरण में संबंध |
| कहाँ उपयोग? | रॉकेट प्रक्षेपण, वाहन डिज़ाइन |
| प्रश्न | उत्तर |
|---|---|
| क्या है? | हर क्रिया की एक प्रतिक्रिया |
| क्यों महत्वपूर्ण? | गति के मूलभूत सिद्धांत |
| कहाँ उपयोग? | रॉकेट, पैदल चलना, तैराकी |
ऊर्जा संरक्षण — दैनिक जीवन उदाहरण
- नीचे (पृथ्वी पर): गतिज ऊर्जा अधिकतम, स्थितिज ऊर्जा न्यूनतम
- बीच में: गतिज ऊर्जा घटती है, स्थितिज ऊर्जा बढ़ती है
- ऊपर (अधिकतम ऊँचाई): गतिज ऊर्जा न्यूनतम, स्थितिज ऊर्जा अधिकतम
- पुनः नीचे: ऊर्जा का रूपांतरण पुनः होता है
प्रकाश एवं ध्वनि — दैनिक जीवन
- आकाश नीला क्यों? → नीले प्रकाश का अधिक प्रकीर्णन
- सूर्यास्त लाल क्यों? → लाल प्रकाश का कम प्रकीर्णन
- पानी में डंडा टेढ़ा क्यों? → अपवर्तन
- प्रतिध्वनि क्यों सुनाई देती है? → ध्वनि का परावर्तन
- दूर से आवाज धीमी क्यों? → ध्वनि की तीव्रता घटती है
- स्टेथोस्कोप क्यों उपयोगी? → ध्वनि का परावर्तन एवं संचरण
विद्युत धारा के 3 प्रभाव
- ऊष्मीय प्रभाव: विद्युत धारा → ऊष्मा (हीटर, बल्ब)
- रासायनिक प्रभाव: विद्युत धारा → रासायनिक परिवर्तन (बैटरी)
- चुम्बकीय प्रभाव: विद्युत धारा → चुम्बकीय क्षेत्र (मोटर)
📊 आरेख एवं चित्र
ऊर्जा रूपांतरण का प्रवाह
विद्युत परिपथ (सरल)
राजस्थान में सौर ऊर्जा क्षेत्र — क्षमता तुलना
| परियोजना | क्षमता (MW) |
|---|---|
| भडला सौर पार्क | 2,245 |
| फलोदी सौर परियोजना | 1,000 |
| नोखा सौर पार्क | 1,000 |
| धौलपुर सौर पार्क | 100 |
विवरण: न्यूटन के तीनों नियमों के दैनिक जीवन उदाहरणों का चित्रात्मक आरेख (बस में झटका, गेंद फेंकना, रॉकेट प्रक्षेपण)
🎯 RPSC प्रारम्भिक परीक्षा फोकस
- न्यूटन के तीन नियम: जड़त्व, F=ma, क्रिया-प्रतिक्रिया
- ऊर्जा संरक्षण: ऊर्जा न तो उत्पन्न, न ही नष्ट
- प्रकाश का वेग: 3 × 10⁸ m/s (निर्वात)
- ध्वनि की चाल: 344 m/s (वायु, 20°C)
- राजस्थान: भारत का सबसे बड़ा सौर ऊर्जा उत्पादक
स्टेटमेंट-आधारित तथ्य (सत्य/असत्य)
| कथन | सत्य/असत्य |
|---|---|
| न्यूटन का पहला नियम जड़त्व का नियम है | सत्य |
| ऊर्जा को नष्ट किया जा सकता है | असत्य (संरक्षण नियम) |
| ध्वनि निर्वात में चलती है | असत्य (माध्यम आवश्यक) |
| राजस्थान भारत का सबसे बड़ा सौर ऊर्जा उत्पादक है | सत्य |
| F = ma न्यूटन का तृतीय नियम है | असत्य (द्वितीय नियम) |
मिलान प्रश्न (Match the Following)
| सूची I | सूची II |
|---|---|
| 1. जड़त्व | A. न्यूटन का द्वितीय नियम |
| 2. F = ma | B. न्यूटन का प्रथम नियम |
| 3. क्रिया-प्रतिक्रिया | C. ऊर्जा संरक्षण |
| 4. KE = ½mv² | D. न्यूटन का तृतीय नियम |
उत्तर: 1–B, 2–A, 3–D, 4–C
राजस्थान विशेष संदर्भ में एक-पंक्ति तथ्य
- भडला सौर पार्क: एशिया का सबसे बड़ा सौर पार्क (2,245 MW)
- राजस्थान: भारत की कुल सौर क्षमता का 20%
- राजस्थान सौर नीति, 2023: 5,000 MW का लक्ष्य
- PM कुसुम योजना: किसानों को सौर पंप
- भडला: जोधपुर/बाड़मेर में स्थित
- ऊष्मा बनाम तापमान — ऊष्मा = ऊर्जा (J), तापमान = गर्माहट का माप (K)
- परावर्तन बनाम अपवर्तन — परावर्तन = एक ही माध्यम, अपवर्तन = दो माध्यम
- चालन बनाम संवहन — चालन = ठोस, संवहन = द्रव/गैस
- विद्युत विभव बनाम विद्युत धारा — विभव = V, धारा = I
🧠 स्मृति सहायक (मेमोरी ट्रिक्स)
- J = जड़त्व (पहला नियम)
- F = F = ma (दूसरा नियम)
- K = क्रिया-प्रतिक्रिया (तीसरा नियम)
G=गतिज · U=स्थितिज · V=विद्युत · R=रासायनिक · O=ऊष्मीय · S=सौर/ध्वनि · P=प्रकाश
- C = चालन (ठोस)
- S = संवहन (द्रव/गैस)
- V = विकिरण (निर्वात सहित)
| विषय | मुख्य बिंदु | RAS महत्व |
|---|---|---|
| न्यूटन के नियम | 3 नियम, दैनिक उदाहरण | उच्च |
| ऊर्जा | 8 प्रकार, संरक्षण | मध्यम |
| प्रकाश | परावर्तन, अपवर्तन, प्रकीर्णन | उच्च |
| ध्वनि | 344 m/s (वायु), आवृत्ति | मध्यम |
| विद्युत | परिपथ, ओम का नियम | मध्यम |
| राजस्थान | सौर ऊर्जा, भडला | उच्च |
🔑 मुख्य शब्दावली पैनल
मुख्य वैज्ञानिक शब्दावली
- वेग (Velocity): विस्थापन में परिवर्तन की दर
- त्वरण (Acceleration): वेग में परिवर्तन की दर
- आवृत्ति (Frequency): प्रति सेकंड कंपनों की संख्या
- आयाम (Amplitude): माध्य स्थिति से अधिकतम विस्थापन
- तारत्व (Pitch): ध्वनि की ऊँचाई-नीचाई
📄 अध्याय सारांश (एक-पृष्ठीय पुनरावृत्ति)
- प्रथम: जड़त्व (बस का झटका)
- द्वितीय: F = ma
- तृतीय: क्रिया-प्रतिक्रिया (चलना, रॉकेट)
- रूप: गतिज, स्थितिज, विद्युत, रासायनिक, ऊष्मीय, सौर, प्रकाश, नाभिकीय
- संरक्षण: न उत्पन्न, न नष्ट, केवल रूपांतरण
- गतिज: KE = ½mv² · स्थितिज: PE = mgh
- वेग: 3 × 10⁸ m/s (निर्वात)
- परावर्तन: आपतन कोण = परावर्तन कोण
- अपवर्तन: स्नेल का नियम
- प्रकीर्णन: आकाश नीला, सूर्यास्त लाल
- चाल: 344 m/s (वायु, 20°C)
- आवृत्ति: 20 Hz – 20,000 Hz (मानव)
- संचरण: ठोस > द्रव > गैस
- ओम का नियम: V = IR
- प्रतिरोध: R ∝ l, R ∝ 1/A
- प्रभाव: ऊष्मीय, रासायनिक, चुम्बकीय
- भडला: 2,245 MW (एशिया का सबसे बड़ा)
- भारत की सौर क्षमता का 20%
📝 अभ्यास MCQ
- (A) संवेग
- (B) जड़त्व
- (C) त्वरण
- (D) घर्षण
- (A) न्यूटन का प्रथम नियम
- (B) न्यूटन का द्वितीय नियम
- (C) न्यूटन का तृतीय नियम
- (D) ऊर्जा संरक्षण का नियम
- (A) अपवर्तन के कारण
- (B) परावर्तन के कारण
- (C) नीले प्रकाश के अधिक प्रकीर्णन के कारण
- (D) ध्रुवण के कारण
- (A) 0 Hz – 10,000 Hz
- (B) 10 Hz – 10,000 Hz
- (C) 20 Hz – 20,000 Hz
- (D) 50 Hz – 50,000 Hz
- (A) बीकानेर
- (B) धौलपुर
- (C) जोधपुर/बाड़मेर
- (D) जयपुर
- (A) IR
- (B) I/R
- (C) R/I
- (D) I + R
- (A) चालन
- (B) संवहन
- (C) विकिरण
- (D) संचालन
- (A) 10%
- (B) 15%
- (C) 20%
- (D) 25%
🎯 Learning Objectives
After studying this chapter, you will be able to:
- Understand motion, force and Newton's laws of motion
- Explain the various forms of energy and their conservation
- Clarify the relationship between work, power and energy
- Understand the basic concepts of light, sound, heat and electricity
- Recognise applications of physics in daily life
- Understand Rajasthan's solar energy potential
Physics in Daily Life accounts for 2-3 questions in the RAS Prelims exam. This chapter yields more questions on Newton's laws, types of energy, light and sound.
| Topic | Expected questions |
|---|---|
| Motion and force (Newton's laws) | 1 |
| Energy, work and power | 0-1 |
| Light and sound | 1 |
| Heat and electricity | 0-1 |
- Newton's laws of motion and their daily-life examples
- The law of conservation of energy
- Reflection and refraction of light
- Rajasthan's solar energy potential
- Characteristics of sound
2.1 Motion and Force — Newton's Laws of Motion
A change in the position of an object with time is called motion.
| Type | Description | Example |
|---|---|---|
| Linear motion | Motion in a straight line | A car moving on a road |
| Circular motion | Motion along a circular path | The Earth orbiting the Sun |
| Periodic motion | Motion repeating at regular intervals | The motion of a pendulum |
| Random motion | Irregular, unpredictable motion | The motion of clouds |
Force is that which changes, or tends to change, the state of rest or motion of an object.
5 effects of force
- Setting an object in motion (from rest to motion)
- Stopping an object (from motion to rest)
- Changing the direction of an object's motion
- Increasing or decreasing the speed of motion
- Changing the shape of an object
Newton's laws of motion
"Every object remains in its state of rest, or of uniform motion in a straight line, unless acted upon by an external force."
| Example | Explanation |
|---|---|
| Falling backward when a bus starts suddenly | The body tends to stay at rest |
| Falling forward when a bus stops suddenly | The body tends to stay in motion |
| Shaking a wet cloth | The cloth stops, but the water continues moving |
| Seat belts in a car | Stop the body from moving forward when the car stops suddenly |
Inertia is the property due to which an object remains in its state. Inertia is directly related to mass — more mass = more inertia.
"The force applied on an object is proportional to the rate of change of its momentum, and the direction of the force is along the direction of the change in momentum."
F = ma
where F = force (Newton), m = mass (kg), a = acceleration (m/s²)
| Example | Explanation |
|---|---|
| Pushing a heavy object is difficult | More mass → more force needed |
| Pushing a light object is easy | Less mass → less force needed |
| Throwing a ball hard | More force → more acceleration → more distance |
"For every action, there is an equal and opposite reaction."
| Example | Action | Reaction |
|---|---|---|
| Walking | Foot pushes the ground backward | Ground pushes the foot forward |
| Swimming | Hand pushes water backward | Water pushes the body forward |
| A rocket launching | Burning fuel releases gas backward | Gas pushes the rocket forward |
| A balloon deflating | Air rushes out of the balloon | The balloon moves in the opposite direction |
2.2 Energy — Types, Conservation, Conversion
Energy is the capacity to do work. Its SI unit is the joule (J).
| Form of energy | Description | Example |
|---|---|---|
| Kinetic energy | Energy due to motion | A moving car, a flying bird |
| Potential energy | Energy due to position | A car parked on a hill, a book placed high up |
| Thermal energy | Energy due to heat | Hot water, fire |
| Chemical energy | Energy stored in chemical bonds | Food, batteries |
| Electrical energy | Energy from the flow of charges | Electricity, a bulb |
| Light energy | Energy from light waves | The Sun, lasers |
| Sound energy | Energy from sound waves | Music, voice |
| Nuclear energy | Energy from the nucleus of an atom | Nuclear reactors |
"Energy can neither be created nor destroyed; it can only be converted from one form to another."
| Activity | Energy conversion |
|---|---|
| Lighting a bulb | Electrical → light + heat |
| Running a motor | Electrical → mechanical |
| Digesting food | Chemical → thermal + mechanical |
| Heating water | Thermal → thermal (raising temperature) |
| A nuclear reactor | Nuclear → thermal → mechanical → electrical |
2.3 Relationship Between Work, Power and Energy
Work is done when a force applied to an object displaces it in the direction of the force.
W = F × d
where W = work (Joule), F = force (Newton), d = displacement (metre)
If displacement is zero, work done is zero. Example: pushing a wall (zero displacement, hence zero work).
The rate of doing work is called power. Its SI unit is the watt (W).
P = W/t
where P = power (Watt), W = work (Joule), t = time (second)
The work-energy relationship
Work-energy theorem: the amount of work done on an object equals the change in its kinetic energy.
KE = ½mv²
m = mass (kg), v = velocity (m/s)
PE = mgh
m = mass (kg), g = 9.8 m/s², h = height (m)
Questions on the work-energy relationship may draw on everyday examples.
2.4 Light — Reflection, Refraction, Scattering
Nature of light: light is an electromagnetic wave, a form of energy. It travels fastest in a vacuum.
| Medium | Speed |
|---|---|
| Vacuum | 3 × 10⁸ m/s |
| Air | approx. 3 × 10⁸ m/s |
| Water | 2.25 × 10⁸ m/s |
| Glass | 2 × 10⁸ m/s |
Reflection is the bouncing back of light into the same medium after striking a surface.
Laws of reflection
- The incident ray, reflected ray and the normal all lie in the same plane
- The angle of incidence equals the angle of reflection
| Example | Explanation |
|---|---|
| Seeing your face in a mirror | Reflection of light |
| Reflections in home windows | Reflection of light |
| The Moon shining | Reflection of sunlight off the Moon |
The bending of light as it passes from one medium to another is called refraction.
Laws of refraction — Snell's Law
- The incident ray, refracted ray and the normal all lie in the same plane
- The ratio of the sine of the angle of incidence to the sine of the angle of refraction is constant
sin i / sin r = μ (constant)
| Medium | Refractive index (μ) |
|---|---|
| Vacuum | 1.000 |
| Air | 1.0003 |
| Water | 1.33 |
| Glass | 1.50–1.70 |
| Diamond | 2.42 |
| Example | Explanation |
|---|---|
| A stick appearing bent in water | Refraction of light |
| Twinkling of stars | Atmospheric refraction |
| The Sun appearing red | Refraction and scattering of light |
| Corrective eyeglasses | Correction via refraction of light |
The spreading of light in all directions by small particles is called scattering.
| Phenomenon | Explanation |
|---|---|
| The sky appearing blue | Greater scattering of blue light (Rayleigh scattering) |
| Sunrise/sunset appearing red | Less scattering of red light, more scattering of blue light |
| Clouds appearing white | Equal scattering of all colours |
Why is the sky blue? → By Rayleigh's scattering law, blue light is scattered more.
2.5 Sound — Production, Propagation, Characteristics
Nature of sound: sound is a mechanical wave produced by vibrations in a medium. It is a longitudinal wave.
Principle of production: sound is produced by the vibration of an object. A vibrating object is called a source of sound.
Propagation of sound
- Sound requires a medium to travel
- Sound does not travel in a vacuum
- Speed of sound: solid > liquid > gas
| Medium | Speed (m/s) |
|---|---|
| Air (20°C) | 344 |
| Water (20°C) | 1482 |
| Iron | 5950 |
| Glass | 5500 |
| Characteristic | Definition | Example |
|---|---|---|
| Loudness | The intensity of sound | A loud voice, a soft voice |
| Pitch | The highness or lowness of a sound | A shrill whistle, a deep voice |
| Quality (timbre) | The character of a sound | Music, noise |
| Application | Description |
|---|---|
| Sonar | Detecting objects underwater using sound waves |
| Ultrasound | Sound with frequency above 20,000 Hz (used in medicine) |
| Echocardiography | Examination of the heart |
| Ultrasonography | Examination of pregnant women |
Humans can hear sounds from 20 Hz to 20,000 Hz. Below this range is called infrasound, and above it is called ultrasound.
2.6 Heat and Temperature
| Basis | Heat | Temperature |
|---|---|---|
| Definition | A form of energy | A measure of the hotness/coldness of an object |
| SI unit | Joule (J) | Kelvin (K) |
| Other unit | Calorie | Celsius, Fahrenheit |
| Dependence | Depends on quantity of substance | Does not depend on quantity of substance |
| Direction | Flows from higher to lower temperature | — |
| Method | Description | Example |
|---|---|---|
| Conduction | Heat transfer particle to particle | Cooking food in an iron pan |
| Convection | Heat transfer via the flow of liquid/gas | Boiling water |
| Radiation | Heat transfer via waves | Heat from the Sun |
2.7 Electricity — Circuit, Potential, Current, Resistance
The rate of flow of charge is called electric current. Its SI unit is the ampere (A).
I = Q/t
where I = current (Ampere), Q = charge (Coulomb), t = time (second)
The work done in moving a unit charge from one point to another is called the electric potential difference. Its SI unit is the volt (V).
"The current (I) flowing through a conductor is directly proportional to the potential difference (V) across its ends, provided temperature and other physical conditions remain constant."
V = IR
where V = potential difference (Volt), I = current (Ampere), R = resistance (Ohm)
The property of a conductor that opposes the flow of current is called resistance. Its SI unit is the ohm (Ω).
| Factor | Effect |
|---|---|
| Length of conductor (l) | R ∝ l |
| Cross-sectional area (A) | R ∝ 1/A |
| Material of the conductor | R ∝ ρ (resistivity) |
| Temperature | Resistance increases as temperature rises (conductors) |
Main components of an electric circuit
- Energy source (battery/cell)
- Conductor (wire)
- Switch (on/off)
- Load (bulb/motor)
2.8 Magnetism
A magnet is a substance that attracts iron, nickel, cobalt, etc.
Properties of a magnet
- A magnet has two poles — North (N) and South (S)
- Like poles repel each other
- Unlike poles attract each other
- Magnetic field lines run from the North pole to the South pole
Electromagnetic induction: the generation of electric current by a changing magnetic field is called electromagnetic induction.
| Application | Description |
|---|---|
| Generator | Mechanical energy → electrical energy |
| Motor | Electrical energy → mechanical energy |
| Transformer | Changes electrical voltage |
| Electromagnet | Cranes, bells |
2.10 Rajasthan Special — Solar Energy Potential
Rajasthan is India's largest solar-power-producing state.
| Characteristic | Description |
|---|---|
| Geographical position | One of India's sunniest states |
| Solar radiation | 6-7 kWh/m²/day (the highest in India) |
| Sunny days | 250-300 sunny days per year |
| Solar capacity | approx. 142 GW (20% of India's total solar capacity) |
| Project | Location | Capacity | Note |
|---|---|---|---|
| Bhadla Solar Park | Jodhpur/Barmer | 2,245 MW | Asia's largest |
| Phalodi Solar Project | Jodhpur | 1,000 MW | — |
| Nokha Solar Park | Bikaner | 1,000 MW | — |
| Dholpur Solar Park | Dholpur | 100 MW | — |
| Initiative | Description |
|---|---|
| Rajasthan Solar Policy, 2023 | Target of 5,000 MW of new solar capacity by 2030 |
| Mukhyamantri Jal Swavlamban Abhiyan | Use of solar pumps |
| Solar Rooftop Scheme | Solar panels for homes and institutions |
| PM-KUSUM Yojana | Solar pumps for farmers |
🧩 Concept Building
Newton's laws — What, Why, How?
| Question | Answer |
|---|---|
| What is it? | An object stays in its state unless an external force acts on it |
| Why important? | The basis of the concept of inertia |
| Where used? | Seat belts, airbags, braking systems |
| Question | Answer |
|---|---|
| What is it? | F = ma |
| Why important? | The relationship between force and acceleration |
| Where used? | Rocket launches, vehicle design |
| Question | Answer |
|---|---|
| What is it? | Every action has a reaction |
| Why important? | A fundamental principle of motion |
| Where used? | Rockets, walking, swimming |
Conservation of energy — a daily-life example
- At the bottom (on the ground): kinetic energy maximum, potential energy minimum
- In between: kinetic energy decreases, potential energy increases
- At the top (maximum height): kinetic energy minimum, potential energy maximum
- Falling back down: the energy conversion happens again
Light and sound — daily life
- Why is the sky blue? → greater scattering of blue light
- Why is the sunset red? → less scattering of red light
- Why does a stick look bent in water? → refraction
- Why do we hear an echo? → reflection of sound
- Why does sound seem faint from far away? → the intensity of sound decreases
- Why is a stethoscope useful? → reflection and transmission of sound
3 effects of electric current
- Heating effect: current → heat (heater, bulb)
- Chemical effect: current → chemical change (battery)
- Magnetic effect: current → magnetic field (motor)
📊 Diagrams
Flow of energy conversion
A simple electric circuit
Rajasthan's solar energy sector — capacity comparison
| Project | Capacity (MW) |
|---|---|
| Bhadla Solar Park | 2,245 |
| Phalodi Solar Project | 1,000 |
| Nokha Solar Park | 1,000 |
| Dholpur Solar Park | 100 |
Description: An illustrated diagram of everyday examples of Newton's three laws (a jolt on a bus, throwing a ball, a rocket launch)
🎯 RPSC Prelims Focus
- Newton's three laws: inertia, F=ma, action-reaction
- Conservation of energy: energy is neither created nor destroyed
- Speed of light: 3 × 10⁸ m/s (in vacuum)
- Speed of sound: 344 m/s (in air, 20°C)
- Rajasthan: India's largest solar-power-producing state
Statement-based facts (True/False)
| Statement | True/False |
|---|---|
| Newton's first law is the law of inertia | True |
| Energy can be destroyed | False (law of conservation) |
| Sound travels in a vacuum | False (a medium is required) |
| Rajasthan is India's largest solar-power-producing state | True |
| F = ma is Newton's third law | False (it is the second law) |
Matching questions (Match the Following)
| List I | List II |
|---|---|
| 1. Inertia | A. Newton's second law |
| 2. F = ma | B. Newton's first law |
| 3. Action-reaction | C. Conservation of energy |
| 4. KE = ½mv² | D. Newton's third law |
Answer: 1–B, 2–A, 3–D, 4–C
One-line facts specific to Rajasthan
- Bhadla Solar Park: Asia's largest solar park (2,245 MW)
- Rajasthan: 20% of India's total solar capacity
- Rajasthan Solar Policy, 2023: a target of 5,000 MW
- PM-KUSUM Yojana: solar pumps for farmers
- Bhadla: located in Jodhpur/Barmer
- Heat vs temperature — heat = energy (J); temperature = a measure of hotness (K)
- Reflection vs refraction — reflection = same medium; refraction = two media
- Conduction vs convection — conduction = solids; convection = liquids/gases
- Electric potential vs electric current — potential = V; current = I
🧠 Memory Aids
- I = Inertia (first law)
- F = F = ma (second law)
- A = Action-reaction (third law)
K=Kinetic · P=Potential · C=Chemical · E=Electrical · L=Light · S=Sound · S=Solar-related thermal · N=Nuclear
- C = Conduction (solids)
- C = Convection (liquids/gases)
- R = Radiation (works even in vacuum)
| Topic | Key points | RAS importance |
|---|---|---|
| Newton's laws | 3 laws, daily examples | High |
| Energy | 8 types, conservation | Medium |
| Light | Reflection, refraction, scattering | High |
| Sound | 344 m/s (air), frequency | Medium |
| Electricity | Circuit, Ohm's law | Medium |
| Rajasthan | Solar energy, Bhadla | High |
🔑 Key Terms Panel
Key scientific vocabulary
- Velocity: the rate of change of displacement
- Acceleration: the rate of change of velocity
- Frequency: the number of vibrations per second
- Amplitude: the maximum displacement from the mean position
- Pitch: the highness or lowness of a sound
📄 Chapter Summary (one-page revision)
- First: inertia (a jolt on a bus)
- Second: F = ma
- Third: action-reaction (walking, rockets)
- Forms: kinetic, potential, electrical, chemical, thermal, solar, light, nuclear
- Conservation: not created, not destroyed, only converted
- Kinetic: KE = ½mv² · Potential: PE = mgh
- Speed: 3 × 10⁸ m/s (vacuum)
- Reflection: angle of incidence = angle of reflection
- Refraction: Snell's law
- Scattering: blue sky, red sunsets
- Speed: 344 m/s (air, 20°C)
- Frequency: 20 Hz – 20,000 Hz (human range)
- Propagation: solid > liquid > gas
- Ohm's law: V = IR
- Resistance: R ∝ l, R ∝ 1/A
- Effects: heating, chemical, magnetic
- Bhadla: 2,245 MW (Asia's largest)
- 20% of India's solar capacity
📝 Practice MCQs
- (A) Momentum
- (B) Inertia
- (C) Acceleration
- (D) Friction
- (A) Newton's first law
- (B) Newton's second law
- (C) Newton's third law
- (D) The law of conservation of energy
- (A) Due to refraction
- (B) Due to reflection
- (C) Due to greater scattering of blue light
- (D) Due to polarisation
- (A) 0 Hz – 10,000 Hz
- (B) 10 Hz – 10,000 Hz
- (C) 20 Hz – 20,000 Hz
- (D) 50 Hz – 50,000 Hz
- (A) Bikaner
- (B) Dholpur
- (C) Jodhpur/Barmer
- (D) Jaipur
- (A) IR
- (B) I/R
- (C) R/I
- (D) I + R
- (A) Conduction
- (B) Convection
- (C) Radiation
- (D) Diffusion
- (A) 10%
- (B) 15%
- (C) 20%
- (D) 25%