गैस पेडल से पैर हटाने के बाद कार कुछ दूर तक बिना इंजन की ताकत के चलती रहती है। एक दूसरी कार ज़ोर से ब्रेक लगाने पर रुक जाती है। एक तीसरी कार अपनी गति बदले बिना मुड़ती है। फ़िज़िक्स इन सभी को एक ही तरह के सवाल के तौर पर देखती है: किसी चीज़ की वेलोसिटी (वेग) में बदलाव की वजह क्या है?
गति का मतलब है जगह या स्थिति में बदलाव। मुख्य चीज़ है वेलोसिटी , जो यह बताती है कि स्थिति कितनी तेज़ी से और किस दिशा में बदल रही है। इसकी SI यूनिट मीटर प्रति सेकंड है। वेलोसिटी तीन तरह से बदल सकती है: इसका मान बढ़ सकता है, घट सकता है, या इसकी दिशा बदल सकती है।
वेलोसिटी में बदलाव को एक्सेलरेशन कहते हैं। एक्सेलरेशन बताता है कि हर सेकंड वेलोसिटी कितनी तेज़ी से बदल रही है, और यह उस दिशा में होता है जिस तरफ़ वेलोसिटी पर बल लग रहा है। इसकी SI यूनिट मीटर प्रति सेकंड स्क्वायर है। जब आप सीधी रेखा में ब्रेक लगाते हैं, तो वेलोसिटी आगे की ओर होती है जबकि एक्सेलरेशन पीछे की ओर होता है। जब आप एक जैसी गति से मुड़ते हैं, तो गति तो वही रहती है लेकिन वेलोसिटी की दिशा बदल जाती है, इसलिए मोड़ के अंदर की ओर एक एक्सेलरेशन काम करता है।
दी गई जानकारी और तस्वीरों का इस्तेमाल करके तीरों (arrows) को असल में ब्रेक लगने की घटना से जोड़ें और बलों को उससे होने वाली गति से अलग करके समझें।
बल और गति एक ही चीज़ नहीं हैं। बल संभावित कारण हैं। गति वह परिणाम है जिसे आप माप सकते हैं।
बल एक ऐसी क्रिया है जो किसी वस्तु के वेग को बदल सकती है या उसका आकार बदल सकती है। बल एक वेक्टर (सदिश) है, इसलिए इसका परिमाण (साइज़) और दिशा दोनों होते हैं। इसका मानक प्रतीक है। इसकी SI इकाई न्यूटन है।
जब आप भौतिकी में किसी बल का वर्णन करते हैं, तो आपको तीन बातें बतानी चाहिए। आपको उस कारक (एजेंट) का नाम बताना होगा जो बल लगा रहा है, उस वस्तु का नाम जिस पर बल लग रहा है, और वह दिशा जिसे आप धनात्मक (पॉज़िटिव) मान रहे हैं। उदाहरण के लिए, सड़क कार को ऊपर की ओर धकेल सकती है, और ब्रेक टायरों पर घर्षण के ज़रिए कार को पीछे की ओर धकेल सकते हैं।
इस कोर्स की शुरुआत में आप जिन बलों के बारे में जानेंगे, उनमें ये शामिल हैं:
आम गलती: बल को किसी वस्तु के गुण के रूप में मानना, जैसे कि कोई जमा हुआ पदार्थ। बल वह चीज़ है जो वस्तुओं के बीच होती है। कोई क्रिया-प्रतिक्रिया नहीं, तो कोई बल नहीं।
द्रव्यमान (Mass) यह मापता है कि किसी वस्तु में कितना जड़त्व (inertia) है, यानी वह वेग में बदलाव का कितनी मज़बूती से विरोध करती है। इसकी SI इकाई किलोग्राम है। ज़्यादा द्रव्यमान वाली शॉपिंग कार्ट की गति बढ़ाना, कम करना या उसे मोड़ना मुश्किल होता है क्योंकि उसकी गति बदलने के लिए ज़्यादा बल लगाने की ज़रूरत होती है।
भार (Weight) एक बल है। यह किसी वस्तु पर लगने वाला गुरुत्वाकर्षण खिंचाव है, और यह पृथ्वी की सतह के पास नीचे की ओर लगता है। इसकी SI इकाई न्यूटन है। भार स्थानीय गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र की तीव्रता पर निर्भर करता है, जो पृथ्वी के पास लगभग होती है।
भौतिक स्थिति यह है कि कोई वस्तु किसी ग्रह के पास है जहाँ वस्तु के आकार पर गुरुत्वाकर्षण लगभग एकसमान है। मॉडल की मान्यताएँ ये हैं कि वस्तु ग्रह की तुलना में छोटी है, और गति वाले क्षेत्र में लगभग स्थिर है। इन स्थितियों में, भार और द्रव्यमान के बीच संबंध इस प्रकार है:
यहाँ न्यूटन में भार है, किलोग्राम में द्रव्यमान है, और मीटर प्रति सेकंड वर्ग में गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र की तीव्रता है। सीमा-स्थिति (limiting case) की जाँच करें। यदि है, तो होगा; यह इस बात से मेल खाता है कि द्रव्यमान न होने का मतलब है कि गुरुत्वाकर्षण के खींचने के लिए कुछ भी नहीं है।
पृथ्वी और चंद्रमा पर स्केल की रीडिंग की तुलना करें ताकि बदलने वाली चीज़ (गुरुत्वाकर्षण बल) और न बदलने वाली चीज़ (वस्तु का जड़त्व) को अलग-अलग समझा जा सके।