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बर्नूली का सिद्धांत क्या है?

कक्षा 11 भौतिकीNCERT अध्याय: तरलों के यांत्रिक गुणRead this in English

परीक्षा के लिए तैयार उत्तर

बर्नूली के सिद्धांत के अनुसार किसी धारारेखा (streamline) पर चलते हुए दाब (P), प्रति एकांक आयतन गतिज ऊर्जा (½ρv²) और प्रति एकांक आयतन स्थितिज ऊर्जा (ρgh) का योग स्थिर रहता है: P + ½ρv² + ρgh = स्थिरांक। यह असंपीड्य और अश्यान तरल के स्थायी प्रवाह पर लागू होता है। जहाँ चाल ज़्यादा होती है, वहाँ दाब कम होता है।

विस्तार से समझें

मान लीजिए कोई तरल ऐसे पाइप में स्थायी रूप से बह रहा है जिसकी मोटाई और ऊँचाई जगह-जगह बदलती है। पीछे वाले तरल का दाब तरल के एक छोटे हिस्से को आगे धकेलकर उस पर कार्य करता है, जबकि आगे वाले तरल का दाब ऋणात्मक कार्य करता है। कार्य-ऊर्जा प्रमेय लगाने पर दाब बलों का कुल कार्य उस हिस्से की गतिज ऊर्जा और गुरुत्वीय स्थितिज ऊर्जा के बदलाव के योग के बराबर आता है।

आयतन से भाग देने पर P₁ + ½ρv₁² + ρgh₁ = P₂ + ½ρv₂² + ρgh₂ मिलता है, यही बर्नूली का समीकरण है। यहाँ ρ तरल का घनत्व है। क्षैतिज पाइप में दोनों जगह ऊँचाई बराबर होती है, इसलिए समीकरण P + ½ρv² = स्थिरांक बन जाता है। सांतत्य समीकरण से पता है कि पतली जगह पर तरल तेज़ बहता है, इसलिए वहाँ दाब कम होता है।

गतिक उत्थापक बल (dynamic lift): हवाई जहाज़ के पंख, यानी aerofoil, का आकार ऐसा होता है कि ऊपर की सतह पर हवा नीचे की तुलना में तेज़ बहती है। तेज़ बहाव का मतलब ऊपर कम दाब, इसलिए पंख पर कुल ऊपर की ओर बल लगता है। घूमती गेंद का हवा में मुड़ना भी इसी से समझ आता है। बर्नूली समीकरण एक आदर्श मॉडल है: इसमें श्यानता नहीं गिनी जाती, जबकि असली तरल आंतरिक घर्षण में कुछ ऊर्जा खोते हैं।

याद रखने योग्य बातें

  1. कथन: धारारेखा पर P + ½ρv² + ρgh = स्थिरांक।
  2. पद: दाब, प्रति एकांक आयतन गतिज ऊर्जा और प्रति एकांक आयतन स्थितिज ऊर्जा।
  3. शर्तें: स्थायी (धारारेखीय) प्रवाह, असंपीड्य और अश्यान तरल।
  4. यह तरल के छोटे हिस्से पर कार्य-ऊर्जा प्रमेय लगाकर निकाला जाता है।
  5. ज़्यादा चाल का मतलब कम दाब; इसी से हवाई जहाज़ के पंख पर गतिक उत्थापक बल मिलता है।

परीक्षा टिप

समीकरण के हर पद का नाम लिखिए, तीनों शर्तें (स्थायी, असंपीड्य, अश्यान) बताइए, और बदलती मोटाई व ऊँचाई वाले पाइप का चित्र बनाकर दोनों सिरों पर P, v और h अंकित कीजिए।

छात्र यह भी पूछते हैं

धारारेखा (streamline) क्या होती है?
स्थायी प्रवाह में किसी तरल कण द्वारा तय किया गया रास्ता धारारेखा कहलाता है। इस पर किसी भी बिंदु पर खींची गई स्पर्श रेखा उस जगह तरल के वेग की दिशा बताती है। दो धारारेखाएँ कभी एक-दूसरे को नहीं काटतीं, क्योंकि एक बिंदु पर कण के दो वेग नहीं हो सकते।
टॉरिसेली का नियम क्या है?
यह खुली टंकी के छोटे छेद से निकलते द्रव की बहिःस्राव चाल बताता है। द्रव की ऊपरी सतह और छेद पर बर्नूली समीकरण लगाने से v = √(2gh) मिलता है, जहाँ h सतह से छेद की गहराई है। यह वही चाल है जो कोई पिंड h ऊँचाई से मुक्त रूप से गिरकर पाता है।
आँधी में कमज़ोर छतें क्यों उड़ जाती हैं?
तेज़ हवा छत के ऊपर से तेज़ी से बहती है, इसलिए छत के ऊपर हवा का दाब घट जाता है। घर के अंदर की हवा लगभग रुकी रहती है और उसका दाब ज़्यादा रहता है। दाब के इस अंतर से छत पर ऊपर की ओर बड़ा बल लगता है जो कमज़ोर छत को उठा सकता है।

अध्याय के नाम से अपनी किताब में विषय खोजें और अपने संस्करण से मिलान करें; नाम और क्रम बदल सकते हैं। ये Know.it की व्याख्याएँ हैं, आधिकारिक NCERT समाधान नहीं।