Measurement & Motion of physical quantities – 1 (भौतिक मात्रा का मापन और गति)

measurement and motion

Physical Quantities (भौतिक मात्राएँ)

  • A property of a material or a system that can be quantified by measurement is known as Physical quantity. It is shown by the combination of numerical value and measuring unit.(किसी सामग्री की एक प्रणाली या माप द्वारा निर्धारित की जा सकने वाली प्रणाली को भौतिक मात्रा के रूप में जाना जाता है। यह संख्यात्मक मूल्य और मापने की इकाई के संयोजन द्वारा दिखाया गया है।)
  • For example, The physical quantity of mass can be quantified as n kg, where n is the numerical value and kg is the unit. (उदाहरण के लिए, द्रव्यमान की भौतिक मात्रा को n किलो के रूप में मात्राबद्ध किया जा सकता है, जहां n संख्यात्मक मान है और किलो इकाई है।)
  • Numerical value and measuring unit, these two characteristics you’ll find in every physical quantity.(संख्यात्मक मूल्य और मापने की इकाई, ये दो विशेषताएं आपको प्रत्येक भौतिक मात्रा में मिलेंगी।)

Type of physical quantities (भौतिक मात्रा का प्रकार)

Two main types of a physical quantity are (भौतिक मात्रा के दो मुख्य प्रकार हैं):

  1. Base quantities or fundamental quantities (आधार मात्रा या मौलिक मात्रा) – Few quantities are not dependent on other quantities, they are called Base or fundamental quantities. Units use to measure these fundamental quantities are called Base or fundamental units. Four standard system of such units are- C.G.S, M.K.S. F.P.S. and SI.(कुछ मात्रा अन्य मात्राओं पर निर्भर नहीं होती हैं, उन्हें आधार या मौलिक मात्रा कहा जाता है। इन मूलभूत मात्राओं को मापने के लिए उपयोग की जाने वाली इकाइयों को आधार या मूलभूत इकाइयाँ कहा जाता है। ऐसी इकाइयों की चार मानक प्रणाली हैं- C.G.S, M.K.S. एफ.पी.एस. और एस.आई.)
  2. Derived quantities (व्युत्पन्न मात्राएँ)–  These quantities are derived using fundamental or base quantities. To measure these quantities we use derived units. (इन राशियों को मौलिक या आधार राशियों का उपयोग करके प्राप्त किया जाता है। इन मात्राओं को मापने के लिए हम व्युत्पन्न इकाइयों का उपयोग करते हैं।)
Base Quantity (आधार मात्रा)SI units (एस आई यूनिट)
Length (लंबाई)meters, m
Mass (द्रव्यमान)kilogram, kg
Thermodynamic temperature (थर्मोडायनामिक तापमान)Kelvin, k
Electric current (विद्युत प्रवाह)Ampere, A
Time (समय)Second, s
Intensity of light (प्रकाश की तीव्रता)Candela, cd
Quantity of substance (पदार्थ की मात्रा)Mole, mol
  • In scientific research, they use mostly SI units. These are the coherent system of units. (वैज्ञानिक अनुसंधान में, वे ज्यादातर SI इकाइयों का उपयोग करते हैं। ये इकाइयों की सुसंगत प्रणाली हैं।)
  • A coherent system of units is, where units of derived quantities are used as multiples of certain basic units. (इकाइयों की एक सुसंगत प्रणाली है, जहां कुछ मूल इकाइयों के गुणकों के रूप में व्युत्पन्न मात्राओं की इकाइयों का उपयोग किया जाता है।)

SI units

Derived Quantity (व्युत्पन्न मात्राएँ)Units (इकाई)
Volume (आयतन)m 3
Density (घनत्व)kg/m³
Velocity (वेग)ms1
Force (बल)N
Frequency (आवृत्ति)Hz
Energy (ऊर्जा)J
Power (शक्ति)W
Pressure (दबाव)Pa
Inductance (उपपादन)H
Electric capacitance (विद्युत समाई)F

Few SI units (कुछ SI इकाइयाँ)

In 1983, 17th General Assembly of weights and measure declared a new definition of meter and according to it, A meter is a distance traveled by light in vacuum. (1983 में, वजन और माप की 17 वीं महासभा ने मीटर की एक नई परिभाषा घोषित की और इसके अनुसार, मीटर वैक्यूम में प्रकाश द्वारा यात्रा की जाने वाली दूरी है।)

The mass of a cylinder of platinum-iridium alloy kept in the International Bureau of weights and measures preserved at serves is called one Kilogram. (अंतर्राष्ट्रीय ब्यूरो ऑफ वेट और उपायों पर रखे गए प्लैटिनम-इरिडियम मिश्र धातु के एक सिलेंडर के द्रव्यमान को एक किलोग्राम कहा जाता है।)

Transition time between two ground state of cesium-133 atoms is called one Second. (सीज़ियम -133 परमाणुओं के दो जमीनी अवस्था के बीच संक्रमण का समय एक सेकंड कहलाता है।)

The fraction of 1/273.16 of the thermodynamic temperature of the triple point of water is called Kelvin. (पानी के ट्रिपल बिंदु के थर्मोडायनामिक तापमान के 1 / 273.16 के अंश को केल्विन कहा जाता है।)

A measure of the wavelength weighted power emitted by a source of light is called Cadela. (प्रकाश के स्रोत द्वारा उत्सर्जित तरंगदैर्ध्य भारित शक्ति के एक माप को कैडिला कहा जाता है।)

An ampere is equivalent to a charge of one Coulomb per second. (एक एम्पीयर एक कूलम्ब प्रति सेकंड के चार्ज के बराबर है।)

Size of the physical quantities (भौतिक राशियों का आकार)

Scalars (स्केलर)

A physical quantity with a magnitude but no direction is called a Scalar. Their symbols are the single letter of Latin or Greek letters and are printed in italic type. (परिमाण के साथ एक भौतिक मात्रा लेकिन कोई दिशा नहीं एक स्केलर कहलाती है। उनके प्रतीक लैटिन या ग्रीक अक्षरों के एकल अक्षर हैं और इटैलिक प्रकार में मुद्रित होते हैं।)

Vectors (वैक्टर)

A physical quantity with both magnitude and direction is a vector. Their symbols are underlined, bold types, or an arrow above. (परिमाण और दिशा दोनों के साथ एक भौतिक मात्रा एक सदिश राशि है। उनके प्रतीकों को रेखांकित किया गया है, बोल्ड प्रकार, या ऊपर एक तीर।)

Tensors (टेन्सर)

Tensors are used to describe general physical quantities. (सामान्य मात्रा का वर्णन करने के लिए टेन्सर का उपयोग किया जाता है।)

Units and Dimensions (इकाइयाँ और आयाम)

Basic rules of Physical quantities (भौतिक राशियों के मूल नियम)

  • Units of physical quantities should not be written in capital letters, even if it is named after any scientist. (भौतिक मात्रा की इकाइयों को बड़े अक्षरों में नहीं लिखा जाना चाहिए, भले ही यह किसी भी वैज्ञानिक के नाम पर हो।)
  • It is only allowed to write in agreed symbols. (इसे केवल सहमत प्रतीकों में लिखने की अनुमति है।)
  • Units are never plural. Eg. 15 kg is right but 15kgs is wrong. (इकाइयाँ कभी भी बहुवचन नहीं होती हैं। जैसे। 15 किग्रा सही है लेकिन 15 किग्रा गलत है।)
  • A full stop or punctuation sign is allowed within or at the end of the symbol. (एक पूर्ण स्टॉप या विराम चिह्न को प्रतीक के अंत में या उसके भीतर अनुमति दी जाती है।)

 

Dimensional Analysis (आयामी विश्लेषण)

The process of checking the relation between physical quantities by identifying their dimensions. (भौतिक आयामों के बीच के संबंधों को उनके आयामों की पहचान करके जांचने की प्रक्रिया।)

Dimensional Formula (आयामी सूत्र)

The dimensional formula is the expression to obtain one unit of a derived quantity by raising the powers of fundamental units. (आयामी सूत्र मौलिक इकाइयों की शक्तियों को बढ़ाकर व्युत्पन्न मात्रा की एक इकाई प्राप्त करने के लिए अभिव्यक्ति है।)

Dimensional constants and variables (आयामी स्थिरांक और चर)

  • The physical quantities with dimension and if the dimension has a fixed value then they are dimensional constants. E.g. Gravitational constant. (आयाम के साथ भौतिक मात्रा और यदि आयाम का एक निश्चित मूल्य है तो वे आयामी स्थिरांक हैं। जैसे गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक।)
  • If physical quantities have dimension but dimensions don’t have a fixed value, then it is a dimensional variable. E.g. the coefficient of friction. (यदि भौतिक मात्रा में आयाम हैं, लेकिन आयामों का एक निश्चित मूल्य नहीं है, तो यह एक आयामी चर है। जैसे घर्षण का गुणांक।)

Some physical quantities with same dimensional formula (समान आयाम वाले कुछ भौतिक मात्राएँ)

  • Momentum and impulse (संवेग और आवेग)
  • Work, energy, torque, the moment of energy, energy (काम, ऊर्जा, टोक़, ऊर्जा का क्षण, ऊर्जा)
  • Rotational impulse, angular momentum, Planck’s constant (घूर्णी आवेग, कोणीय गति, प्लैंक स्थिर)
  • Pressure, energy density, pressure, modulus of elasticity (दबाव, ऊर्जा घनत्व, दबाव, लोच का मापांक)
  • Surface energy, force constant, surface tension (सतही ऊर्जा, बल स्थिरांक, सतही तनाव)
  • Angular velocity, frequency, velocity gradient (कोणीय वेग, आवृत्ति, वेग ढाल)
  • Latent heat, gravitational potential (अव्यक्त ताप, गुरुत्वाकर्षण क्षमता)
  • Thrust, force
  • Entropy, thermal capacity, universal gas constant, and Boltzmann’s constant (एन्ट्रॉपी, थर्मल क्षमता, सार्वभौमिक गैस स्थिरांक, और बोल्ट्जमन का स्थिरांक)
  • Luminous flux, power (चमकदार प्रवाह, शक्ति)

Summary (सारांश)

  1.  A property of a system to quatify it by measurement is called Physical quantity. (माप द्वारा इसे निर्धारित करने के लिए एक प्रणाली की संपत्ति को भौतिक मात्रा कहा जाता है)
  2.  Two main type of physical quantity – Base or fundamental quantity and Derived quantity. (भौतिक मात्रा के दो मुख्य प्रकार – आधार या मौलिक मात्रा और व्युत्पन्न मात्रा।)
  3.  Size of physical quantities are- Scalar, Vector and Tensors. (भौतिक राशियों के आकार हैं- स्केलर, वेक्टर और टेन्सर)
  4.  Units are used to denote quantity. (इकाइयों का उपयोग मात्रा को दर्शाने के लिए किया जाता है।)
  5.  Dimensions of a physical quantity are the powers to which the fundamental or base units are raised to obtain one unit of that quantity. (भौतिक मात्रा के आयाम वे शक्तियाँ हैं, जिनके लिए मौलिक या आधार इकाइयों को उस मात्रा की एक इकाई प्राप्त करने के लिए उठाया जाता है।)
  6.  Units of physical quantities are not supposed to write in capital letters. भौतिक राशियों की इकाइयों को बड़े अक्षरों में लिखना चाहिए।
  7. These units are never plural. (ये इकाइयाँ कभी भी बहुवचन नहीं होती हैं।)
  8. Units can be only denote by their agreed symbols. (इकाइयों को केवल उनके सहमत प्रतीकों द्वारा निरूपित किया जा सकता है।)
  9.  If you are checking relation between two physical quantities by identifying their dimension, then it is called dimensional analysis. (यदि आप उनके आयाम की पहचान करके दो भौतिक राशियों के बीच संबंध की जाँच कर रहे हैं, तो इसे आयामी विश्लेषण कहा जाता है।)
  10.  The dimensional formula is the expression to obtain one unit of a derived quantity by raising the powers of fundamental units. (आयामी सूत्र मौलिक इकाइयों की शक्तियों को बढ़ाकर व्युत्पन्न मात्रा की एक इकाई प्राप्त करने के लिए अभिव्यक्ति है।)
  11. Fixed dimensional value is dimensional constant and if the dimensional value is not fixed then it is dimensional variable. (निश्चित आयामी मूल्य आयामी स्थिर है और यदि आयामी मूल्य तय नहीं है तो यह आयामी चर है।)

Practice questions (प्रश्नों का अभ्यास करें)

Q.1. What are Physical Quantities? (भौतिक मात्राएँ क्या हैं?)

Q.2. Name two main physical quantities? (दो मुख्य भौतिक मात्राओं के नाम बताइए?)

Q.3. What is a Scalar? (स्केलर क्या है?)

Q.4. Define dimensional formula? (आयामी सूत्र को परिभाषित करें?)

Q.5. What is the dimension of a physical quantity? (भौतिक मात्रा का आयाम क्या है?)

Q.6. What is the SI unit of thermodynamic temperature and intensity of light? (थर्मोडायनामिक तापमान और प्रकाश की तीव्रता की SI इकाई क्या है?)

Q.7. What are the basic rules of physical quantities? (भौतिक राशियों के मूल नियम क्या हैं?)

Q.8. What is a dimensional constant? (एक आयामी स्थिरांक क्या है?)

We’ll read more about Measurement and Motion in the next chapter. (हम अगले अध्याय में मापन और गति के बारे में अधिक पढ़ेंगे।)

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