Gravitation Class 9 Notes
Gravitation(गुरुत्वाकर्षण)
Gravitation(गुरुत्वाकर्षण) is defined as the non-contact force of attraction between any two bodies in the universe. The earth attracts all the bodies towards its centre. The force with which the earth pulls the bodies towards it, is called the gravitational force of earth or gravity of the earth. (गुरुत्वाकर्षण ब्रह्मांड में किसी भी दो निकायों के बीच आकर्षण के गैर संपर्क बल के रूप में परिभाषित किया गया है । पृथ्वी सभी पिंड को अपने केंद्र की ओर आकर्षित करती है। जिस बल के साथ पृथ्वी पिंड को अपनी ओर खींचती है, उसे पृथ्वी का गुरुत्वाकर्षण बल या पृथ्वी का गुरुत्वाकर्षण कहा जाता है।)
Characteristics of Gravitational Force (गुरुत्वाकर्षण बल की विशेषताएं)
(i) Gravitational force is action at a distance force
(ii) Gravitational force between two bodies form action-reaction pair
(iii) Gravitational force is the weakest force in nature
(iv) Gravitational force is 1036 times smaller than electrostatic force and 1033 times smaller than nuclear force.
(v) Gravitational force is a constant as well as conservative force.
(vi) Gravitational force between two small bodies is very small. On the other hand, gravitational force between two large bodies ( the sun and the earth) is large.
NOTE :- Gravitational force is an inverse square force because it is inversely proportional to the square of the distance between the two bodies.
Law of Gravitation (Newton’s Law){ गुरुत्वाकर्षण का नियम (न्यूटन का नियम}
The universal law of gravitation was given by Newton. According to this law, the attractive force between any two objects in the universe is directly proportional to the product of their masses and inversely proportional to the square of distance between them .(गुरुत्वाकर्षण का सार्वभौमिक नियम न्यूटन द्वारा दिया गया था। इस कानून के अनुसार, ब्रह्मांड में किसी भी दो वस्तुओं के बीच आकर्षक बल सीधे उनके जनता के उत्पाद के आनुपातिक है और उनके बीच की दूरी के वर्ग के विपरीत आनुपातिक है ।)
Consider two bodies P and Q having masses M1 and M2, whose centres are at a distancer from each other.
The law of gravitation is applicable for all bodies . irrespective of their size ,shape and position .
Importance of Gravitation( गुरुत्वाकर्षण का महत्व)
(i) the force that binds us to the earth.( वह बल जो हमें पृथ्वी पर बांधता है । )
(ii) the motion of the moon around the earth. (पृथ्वी के चारों ओर चंद्रमा की गति। )
(iii) presence of atmosphere around a planet. (किसी ग्रह के चारों ओर वातावरण की उपस्थिति।)
Acceleration Due to Gravity (गुरुत्वाकर्षण के कारण त्वरण )
Whenever an object falls towards the earth, an acceleration is involved. This acceleration is due to the earth’s gravitational force and is called acceleration due to gravity. It is denoted by g and its SI unit is m/s2 It is a vector quantity and its direction is towards the centre of the earth. (जब भी कोई वस्तु पृथ्वी की ओर गिरती है, तो एक त्वरण शामिल होता है। यह त्वरण पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण बल के कारण होता है और गुरुत्वाकर्षण के कारण त्वरण कहा जाता है। इसे g द्वारा दर्शाया गया है और इसकी SI इकाई m/s2 है। यह वेक्टर मात्रा है और इसकी दिशा पृथ्वी के केंद्र की ओर है। )
The value of g changes slightly from place to place. The value of g is taken to be 9.8 m/s. for all the practical purposes.( g का मान जगह-जगह से थोड़ा बदलता है। g का मान सभी व्यावहारिक उद्देश्यों के लिए 9.8 m/s लिया जाता है। )
Variations of g (g की विविधताएं )
- Outside the earth surface, if distance of object from the centre of the earth increases, the value of g decreases.( पृथ्वी की सतह के बाहर यदि पृथ्वी के केंद्र से वस्तु की दूरी बढ़ती है, तो g का मान कम हो जाता है ।)
- Inside the earth, if distance of object from the centre of the earth increases, the value of g increases. ( पृथ्वी के अंदर यदि पृथ्वी के केंद्र से वस्तु की दूरी बढ़ती है तो g का मान बढ़ जाता है। )
- At the centre of the earth, the value of gravitational acceleration becomes zero. ( पृथ्वी के केंद्र में गुरुत्वाकर्षण त्वरण का मान शून्य हो जाता है। )
- Earth is flattened at poles. Thus, radius of earth is less at poles than at equator. Hence, the value of g is less at equator than at poles. ( पृथ्वी ध्रुवों पर चपटा है। इस प्रकार, पृथ्वी का त्रिज्या भूमध्य रेखा की तुलना में ध्रुवों पर कम है। इसलिए g का मान ध्रुवों की तुलना में भूमध्य रेखा पर कम है। )
- The value of g is maximum at pole ( ध्रुव पर g का मूल्य अधिकतम है )
- value of g is minimum at equator. ( g का मूल्य भूमध्य रेखा पर न्यूनतम है )
Mass and Weight
Mass is a quantity which measures the inertia of a body. It is a scalar quantity and is measured in kilogram. The mass of the body can not be zero. ( द्रव्यमान एक ऐसी मात्रा है जो पिंड की जड़ता को मापता है। यह एक स्केलर मात्रा है और इसे किलोग्राम में मापा जाता है। पिंड का द्रव्यमान शून्य नहीं हो सकता है। ) Greater the mass, greater will be the inertia of the body. Irrespective of the position of body in the universe, mass always remains constant everywhere.The weight of an object is the force, with which it is attracted towards the earth ( किसी वस्तु का वजन वह बल है, जिसके साथ वह पृथ्वी की ओर आकर्षित होता है )
Weight of an object ( एक वस्तु का वजन)
- w = mg
Weight ( वजन ) is a vector quantity.
SI unit is newton ( न्यूटन ) (N).
Weightlessness ( भारहीनता )
The weight felt by a body near the earth’s surface is called its actual weight. The deviated value of weight of a body due to variation of g is known as its apparent weight or effective weight. (पृथ्वी की सतह के पास एक पिंड द्वारा महसूस किए गए वजन को इसका वास्तविक वजन कहा जाता है। g की भिन्नता के कारण पिंड के वजन का विचलित मूल्य इसके स्पष्ट वजन या प्रभावी वजन के रूप में जाना जाता है। )
In the situation of weightlessness, the effective weight of the body becomes zero. ( भारहीनता की स्थिति में, पिंड का प्रभावी वजन शून्य हो जाता है )
- during free fall under gravity
- inside a space craft or satellite.
- at the centre of the earth
- when a body is lying in a freely falling lift.
Weight of a Body at the Moon( चंद्रमा पर एक शरीर का वजन )
As mass and radius of the moon are less than that of the earth, so the force of the gravity at the moon is also less than that of the earth. Its value at the moon’s surface is g/6 . ( चूंकि चंद्रमा का द्रव्यमान और त्रिज्या पृथ्वी की तुलना में कम होती है, इसलिए चंद्रमा पर गुरुत्वाकर्षण का बल भी पृथ्वी की तुलना में कम होता है। चंद्रमा की सतह पर इसका g/6 मान है )
Planet and Satellite ( ग्रह और उपग्रह )
The heavenly body which revolves around the sun is called planet. In the solar system, the eight planets are Mercury, Venus, Earth, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus and Neptune. The heavenly body which revolves around the planets is called satellite (.सूर्य के चारों ओर घूमता पिंड ग्रह कहलाता है। सौरमंडल में आठ ग्रह बुध, शुक्र, पृथ्वी, मंगल, बृहस्पति, शनि, यूरेनस और नेपच्यून हैं। ग्रहों के इर्द-गिर्द घूमता पिंड को उपग्रह कहा जाता है। )
Types of Satellite (उपग्रह के प्रकार )
There are two types of satellite ( उपग्रह दो प्रकार के होते हैं )
1. Geostationary Satellites (Parking Satellites) { भूस्थैतिक उपग्रह (पार्किंग उपग्रह) }
The satellites which appear to be at fixed position at a definite height to an observer on the earth, are called geostationary or parking satellites. (जो उपग्रह पृथ्वी पर किसी पर्यवेक्षक को निश्चित ऊंचाई पर निर्धारित स्थान पर दिखाई देते हैं, उन्हें भूस्थैतिक या पार्किंग उपग्रह कहा जाता है । )
The height of the satellite above the surface of the earth is 36000 km and radius of orbit is 42400 km.( पृथ्वी की सतह से ऊपर उपग्रह की ऊंचाई 36000 किमी और कक्षा का दायरा 42400 किमी है। )
Its time period of rotation is 24 hours.( रोटेशन की इसकी समयावधि 24 घंटे है )
these are used to reflect TV signals and telecast TV programs from one portion of the world to another portion.(इनका उपयोग टीवी संकेतों को प्रतिबिंबित करने और दुनिया के एक हिस्से से दूसरे हिस्से तक टीवी कार्यक्रमों को प्रसारित करने के लिए किया जाता है।)
2. Polar Satellites ( ध्रुवीय उपग्रह )
These are the satellites which revolve in polar orbits around the earth. The height of the satellite above the surface of the earth is 880 km (approx). { ये वे उपग्रह हैं जो पृथ्वी के चारों ओर ध्रुवीय कक्षाओं में घूमते हैं । पृथ्वी की सतह के ऊपर उपग्रह की ऊंचाई 880 किमी (लगभग) है। }
Its period of rotation is 84 min (approx) { रोटेशन की इसकी अवधि 84 मिनट (लगभग) है| }
These satellites are used in forecasting weather, studying the upper region of the atmosphere, etc. (इन उपग्रहों का उपयोग मौसम की भविष्यवाणी, वायुमंडल के ऊपरी क्षेत्र का अध्ययन करने आदि में किया जाता है। }
Energy of a Satellite ( उपग्रह की ऊर्जा )
When an earth satellite is to be placed in an orbit, the energy associated with the satellite must be taken into account. This energy is also known as binding energy Aspects of energy consideration are
- The potential energy required to raise the satellite to the height.
- The kinetic energy required for the orbit at that particular height
Kepler’s Laws of Planetary Motion (ग्रहों की गति से संबंधित केप्लर का नियम)
Johannes Kepler gave three laws regarding motion of the planets around the sun.
First Law (Law of Orbits)
Planet revolves in an elliptical path around the sun, the sun being at one of the two foci of the ellipse.( ग्रह सूर्य के चारों ओर दीर्घवृत्ताकार (elliptical) कक्षा में परिक्रमा करता है तथा सूर्य ग्रह की कक्षा के एक फोकस बिन्दु पर स्थित होता है। )
Second Law (Law of Areas)
The radius vector of any planet relative to the sun sweeps out equal area in equal time.
Third Law (Law of Periods)
The square of the period of revolution of any planet around the sun is proportional to the cube of the semi-major axis of the elliptical orbit.
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