← कक्षा १० विज्ञान

वैज्ञानिक अध्ययन

एकाइ 1 · पाठ्यपुस्तकका पृष्ठ 1–14

Read in English

यस एकाइमा 5 खण्ड
  1. वैज्ञानिक अध्ययन भनेको के हो
  2. 1.1 वैज्ञानिक अनुसन्धानका चरहरू
  3. 1.2 एकाइका प्रकार
  4. समीकरणको एकाइगत जाँच
  5. अभ्यास

आमाले गमलामा रोप्नुभएको बिरुवा ओइलाएको छ। के यसलाई पानी पुगेन? दिउँसोको घाम धेरै चर्को भयो कि? कसैले यसमा साबुनपानी पो हाल्यो कि? कारण अनुमान गर्न सकिन्छ, तर ठ्याक्कै पत्ता लगाउन पनि सकिन्छ। होसियारीसाथ र निष्पक्ष तरिकाले पत्ता लगाउनु नै विज्ञान हो।

यस एकाइमा हरेक वैज्ञानिकले प्रयोग गर्ने दुईओटा औजार सिकिन्छ। पहिलो औजार निष्पक्ष परीक्षण हो: एउटा कुरा बदल्ने, एउटा कुरा हेर्ने र बाँकी सबै उस्तै राख्ने। दोस्रो औजार एकाइको सहायताले सूत्र जाँच्ने उपाय हो। यसबाट कुनै सूत्र गलत छ भने त्यसमा झुक्किनुअघि नै थाहा हुन्छ।

वैज्ञानिक अध्ययन भनेको के हो

वैज्ञानिक अध्ययनमा प्रकृतिका वस्तु तथा घटनाको योजनाबद्ध र सङ्गठित तरिकाले अध्ययन गरिन्छ। वैज्ञानिक अध्ययन कसैको राय वा अनुमानमा होइन, प्रमाणमा आधारित हुन्छ। अवलोकन गर्न र नाप्न सकिने कुरालाई प्रमाण भनिन्छ। यिनै प्रमाणबाट वैज्ञानिक तथ्य, सिद्धान्त र मोडेल बन्छन्।

प्रकृतिमा हुने हरेक घटनाका कारक तत्त्व हुन्छन्। बिरुवा पनि कुनै न कुनै कारणले ओइलाउँछ। कुनै घटनासँग प्रत्यक्ष वा अप्रत्यक्ष सम्बन्ध राख्ने र परिवर्तन हुन सक्ने तत्त्वलाई चर भनिन्छ।

1.1 वैज्ञानिक अनुसन्धानका चरहरू

कारण र असर

कुनै घटना भयो भने त्यो किन भयो भनेर हामी जान्न चाहन्छौँ। ओइलाएको बिरुवालाई नै हेरौँ। यसलाई पानी नपुगेको हुन सक्छ वा घाम धेरै चर्को भएको हुन सक्छ। कारण पत्ता लगाउन हामी बिरुवालाई छहारीमा सारेर वा पानी हालेर के हुन्छ भनी हेर्न सक्छौँ।

  • कारक तत्त्व (पानीको कमी, धेरै घाम) घटना हुनुको कारण हो।
  • असर (ओइलाउनु) कारक तत्त्वबाट हुने घटना हो।

असर कारक तत्त्वमा भर पर्छ। कति भर पर्छ भन्ने कुरा पनि महत्त्वपूर्ण हुन्छ। पानी भरिएको डाँठ कडा हुन्छ भने पानी सकिँदै जाँदा डाँठ लत्रिन्छ। कारक तत्त्वको मात्रा र असरको मात्राबिचको सम्बन्ध थाहा भए हामी अनुमान गर्न सक्छौँ: “चर्को घाम लागेका दुई दिन पानी हाल्न बिर्सेँ भने यो बिरुवा ओइलाउँछ।” यस्तो अनुमान गर्न सकिए बिरुवा ओइलाउनुअघि नै उपाय गर्न सकिन्छ।

यस्ता सम्बन्ध पत्ता लगाएर प्रकृतिले कसरी काम गर्छ भनी बुझ्नु नै वैज्ञानिकको काम हो। यी सम्बन्ध प्रयोगबाट पत्ता लगाइन्छ।

क्रियाकलाप 1.1: रबर ब्यान्डको गुलेली

e = तन्काइx = पार गरेको दुरीकागजको गोलीरबर ब्यान्डबुढीऔँलाचोरीऔँलागोलीको बाटो
चित्र 1.1 रबर ब्यान्डको गुलेली। ब्यान्डलाई पछाडि तानिएको दुरी तन्काइ e हो भने कागजको गोलीले पार गरेको दुरी दुरी x हो।

रबर ब्यान्ड छैन भने पहिले यहीँ प्रयोग गरेर हेर्नुहोस्।

स्क्रिनमा गुलेली

तन्काइ मिलाएर फाल्नुहोस् थिच्नुहोस्। दुरी आफैँ तालिकामा लेखिन्छ। क्रियाकलापका चारैओटा तन्काइमा गोली फाल्नुहोस्। त्यसपछि लापरवाह वैज्ञानिकले गर्ने काम पनि गरेर हेर्नुहोस्: प्रयोगको बिचमा रबर ब्यान्ड बदल्नुहोस्।

0 m2 m4 m6 m8 m10 m
ब्यान्ड:

क्रियाकलापमा जस्तै 4, 6, 8 र 10 cm तन्काएर फाल्नुहोस्।

क्र.स.ब्यान्डतन्काइदुरी
अहिलेसम्म कुनै गोली फालिएको छैन
002244668810101212तन्काइ e (cm): स्वतन्त्र, x-axis मादुरी x (m): आश्रितपातलो ब्यान्डबाक्लो ब्यान्ड

कुनै कुरा चर किन हुन्छ

गुलेलीको प्रयोगमा एउटा परिमाण (तन्काइ) बदलियो र अर्को परिमाण (दुरी) मा कस्तो परिवर्तन आयो भनी हेरियो। यी दुवै नाप्न सकिने कुरा, अर्थात् भौतिक परिमाण हुन्। हरेक पटक दुवैको मान फरक फरक भएकाले यिनलाई चर भनिन्छ। प्रयोगका क्रममा परिवर्तन हुने वा हुन सक्ने परिमाण नै चर हुन्।

यस प्रयोगमा रबर ब्यान्डको मोटाइ र कागजको गोलीको साइज पनि बदल्न सकिन्थ्यो। हामीले यिनलाई नबदले पनि यी पनि यस प्रयोगका चर नै हुन्।

चरबारे लेख्न सजिलो होस् भनेर हरेक चरलाई एउटा सङ्केत दिइन्छ। तन्काइलाई e र दुरीलाई x ले जनाउँदा प्रयोगको नतिजा यसरी लेख्न सकिन्छ:

x∝e x \propto e

यसलाई “x, e सँग समानुपातिक छ” भनी पढिन्छ। यसको अर्थ ब्यान्ड जति धेरै तन्काइन्छ, गोली त्यति टाढा पुग्छ भन्ने हो।

चरका तीन प्रकार

चरलाई तीन प्रकारमा वर्गीकरण गरिन्छ: स्वतन्त्र चर, आश्रित चर र नियन्त्रित चर। यिनलाई सजिलै सम्झने तरिका:

प्रकार सजिलो भाषामा गुलेलीमा
स्वतन्त्र चर म के परिवर्तन गर्छु रबर ब्यान्डको तन्काइ
आश्रित चर म के हेर्छु (नाप्छु) गोलीले पार गरेको दुरी
नियन्त्रित चर म के के उही राख्छु ब्यान्डको मोटाइ, गोलीको साइज

क. स्वतन्त्र चर

यसको मान रोज्न प्रयोगकर्ता स्वतन्त्र हुन्छन्: ब्यान्डलाई पहिले 4 cm र त्यसपछि 6 cm तन्काउने निर्णय उनीहरू आफैँ गर्छन्। प्रयोगमा जाँच गरिने कारक तत्त्व यही हो। यसको मान प्रयोगका अरू कुनै कुरामा भर नपर्ने भएकाले यसलाई स्वतन्त्र चर भनिन्छ।

बिरुवाको वृद्धिसम्बन्धी प्रयोगमा मल, घाम वा पानीको मात्रामध्ये कुनै एउटा स्वतन्त्र चर हुन सक्छ।

ख. आश्रित चर

गोली कति टाढा पुग्छ भन्ने कुरा प्रयोगकर्ताले तोक्न सक्दैनन्। उनीहरू गोली छोडेर त्यसले पार गरेको दुरी नाप्न मात्र सक्छन्। यो दुरी ब्यान्ड कति तन्काइयो भन्ने कुरामा भर पर्छ। अरू चरको मानमा भर पर्ने र प्रयोगकर्ताले सिधै तोक्न नसक्ने चरलाई आश्रित चर भनिन्छ। यो असर हो।

घामले बिरुवामा पार्ने असरको अध्ययन गर्दा घामको मात्रा स्वतन्त्र चर हुन्छ भने बिरुवाको उचाइ वा वृद्धि आश्रित चर हुन्छ।

ग. नियन्त्रित चर

धेरैजसो प्रयोगमा परिवर्तन हुन सक्ने कुरा दुईभन्दा बढी हुन्छन्। तीमध्ये हरेकले नतिजामा असर पार्न सक्छ। मानौँ, 4 cm को पालोमा बाक्लो ब्यान्ड र 6 cm को पालोमा पातलो ब्यान्ड प्रयोग गरियो र दोस्रो पटक गोली अझ टाढा पुग्यो। यो तन्काइले गर्दा भयो कि ब्यान्डले गर्दा? यो भन्न सकिँदैन। यस्तो नतिजाको कुनै अर्थ हुँदैन।

त्यसैले स्वतन्त्र र आश्रित चरबाहेक अरू सबै चरलाई पूरै प्रयोगभरि उस्तै राख्नुपर्छ। यसलाई चरको नियन्त्रण भनिन्छ। चरलाई नियन्त्रण गर्दा नतिजा मान्य, विश्वसनीय र शुद्ध हुन्छ। नियन्त्रित चरका कारणले नै परीक्षण निष्पक्ष हुन्छ।

मधुरो बत्तीमध्यम बत्तीचम्किलो बत्तीम बदल्छु:बत्तीको उज्यालो(स्वतन्त्र)म नाप्छु:बिरुवाको उचाइ(आश्रित)म उस्तै राख्छु: गमला, माटो, पानी, बिउ र तापक्रम (नियन्त्रित)
चित्र 1.2 प्रकाशले बिरुवाको वृद्धिमा पार्ने असरको निष्पक्ष परीक्षण। बत्तीको उज्यालो बदलिन्छ (स्वतन्त्र चर), बिरुवाको उचाइ नापिन्छ (आश्रित चर) र बाँकी सबै उस्तै राखिन्छ (नियन्त्रित चर)।

चित्र 1.2 को प्रकाश र बिरुवाको प्रयोगमा सुरुमा सबै बिरुवा उत्रै ठुला हुनुपर्छ। तिनले उत्रै हावा, पानी र मल पाउनुपर्छ र तिनलाई उस्तै गमला र माटोमा रोप्नुपर्छ। यिनै नियन्त्रित चर हुन्।

त्यस्तै चुनढुङ्गाको धुलो र डल्लो दाँजेर चुनढुङ्गाको सतहको क्षेत्रफलले अम्लसँग हुने प्रतिक्रियाको दरमा पार्ने असरको अध्ययन गर्दा सतहको क्षेत्रफल स्वतन्त्र चर हुन्छ भने प्रतिक्रियाको दर आश्रित चर हुन्छ। अम्लको गाढापन, अम्लको मात्रा र चुनढुङ्गाको पिण्ड भने उही रहनुपर्छ। यी नियन्त्रित चर हुन्।

थप उदाहरण

अनुसन्धानको विषय स्वतन्त्र चर (म के परिवर्तन गर्छु) आश्रित चर (म के हेर्छु) नियन्त्रित चर (म के के उही राख्छु)
धाराको टुटी घुमाउँदा पानी बग्ने दरमा पर्ने असर टुटी घुमाएको मात्रा (डिग्रीमा) प्रतिमिनेट बगेको पानीको मात्रा (लिटरमा) पानीको चाप
विद्युत् करेन्ट र सोलेनोइडको चुम्बकत्वको सम्बन्ध विद्युत् करेन्टको मात्रा (एम्पियरमा) विद्युत् चुम्बकले टिपेका पिनको सङ्ख्या सोलेनोइडमा तारको फन्काको सङ्ख्या, पिनको साइज
तापले पानीमा घुल्ने चिनीको मात्रामा पार्ने असर पानीको तापक्रम (°C) पूरै घुलेको चिनीको पिण्ड (ग्राममा) पानीको मात्रा (सधैँ 100 g)
कसरतले मुटुको धड्कनमा तुरुन्तै पार्ने असर कसरत गरेको समय (मिनेटमा) मुटुको धड्कनको सङ्ख्या कसरतको किसिम, कसरत सकेदेखि धड्कन गन्न थालेसम्मको समय

तलका प्रश्नमा यही कुराको अभ्यास गर्न सकिन्छ। प्रश्नमा दिइएका सबै साँच्चैका प्रयोग हुन्।

सीताले 20 °C, 40 °C र 60 °C तापक्रमको पानी भएका कपमा उत्रै ठुला बरफका टुक्रा राख्छिन् र हरेक टुक्रा पग्लन कति समय लाग्छ भनी नाप्छिन्। यस प्रयोगमा आश्रित चर कुन हो?

किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।

गह्रौँ भकुन्डो बढी उफ्रिन्छ कि भनेर रमेश जान्न चाहन्छन्। उनी टेनिस बल, क्रिकेट बल र फुटबल खसाल्छन्। उनको परीक्षणमा के गल्ती छ?

किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।

चरसम्बन्धी नियम

  1. एउटा प्रयोगमा एउटा मात्र स्वतन्त्र चर हुनुपर्छ। एकै पटक दुईओटा कुरा बदलिए असर कुनले गर्दा भयो भनेर भन्न सकिँदैन।
  2. प्रयोगमा एउटा मात्र आश्रित चर हुनुपर्छ, अर्थात् एउटा मात्र कुरा नाप्नुपर्छ।
  3. बाँकी सबै चरलाई नियन्त्रण गर्नुपर्छ।
  4. समीकरणमा आश्रित चरलाई प्रायः बायाँपट्टि र स्वतन्त्र चरलाई दायाँपट्टि राखिन्छ। त्यसैले कहिलेकाहीँ यिनलाई बायाँ चर र दायाँ चर पनि भनिन्छ। s=vt s = vt मा दुरी s s समय t t मा भर पर्छ भने वेग v v उस्तै राखिन्छ। त्यसैले s s आश्रित चर, t t स्वतन्त्र चर र v v नियन्त्रित चर हो।
  5. ग्राफमा स्वतन्त्र चरलाई तेर्सो x-axis मा र आश्रित चरलाई ठाडो y-axis मा राखिन्छ। त्यसैले यिनलाई x चर र y चर पनि भनिन्छ। स्वतन्त्र चरको परिवर्तनले आश्रित चरमा कस्तो परिवर्तन ल्याउँछ भन्ने कुरा ग्राफमा देखिन्छ। (माथिको गुलेलीको ग्राफ पनि यसै गरी बनाइएको छ।)
अठारौँ शताब्दीको कोट र नक्कली कपाल लगाएका जेम्स लिन्डको रङ लगाएर बनाइएको चित्र
चित्र 1.3 जेम्स लिन्ड (1716–1794)। उनले बाह्र जना नाविकमा स्कर्भीका छ किसिमका उपचार जाँचेका थिए। फोटो: George Chalmers, Public domain

1.2 एकाइका प्रकार

हरेक भौतिक परिमाणलाई कुनै एकाइमा नापिन्छ: लम्बाइलाई मिटरमा र समयलाई सेकेन्डमा। एकाइ दुई प्रकारका हुन्छन्:

  1. आधारभूत एकाइ
  2. तत्जन्य एकाइ

आधारभूत एकाइ

आधारभूत एकाइको आफ्नै स्वतन्त्र अस्तित्व हुन्छ। यो अरू कुनै एकाइमा भर पर्दैन र यसलाई अझ सरल एकाइमा टुक्र्याउन सकिँदैन। लम्बाइको एकाइ मिटर, पिण्डको एकाइ किलोग्राम र समयको एकाइ सेकेन्ड आधारभूत एकाइ हुन्।

संसारभरका वैज्ञानिकहरू SI प्रणाली (International System of Units, अर्थात् एकाइको अन्तर्राष्ट्रिय प्रणाली) प्रयोग गर्छन्। यस प्रणालीमा सातओटा आधारभूत एकाइ छन्:

भौतिक परिमाण SI एकाइ सङ्केत
लम्बाइ मिटर m
पिण्ड किलोग्राम kg
समय सेकेन्ड s
तापक्रम केल्भिन K
प्रकाशको तीव्रता (उज्यालोको चम्किलोपन) क्यान्डेला cd
विद्युत् करेन्ट एम्पियर A
पदार्थको परिमाण मोल mol
बत्ती बालिएको सङ्ग्रहालयको स्ट्यान्डमा सिसाका दुईओटा घण्टीआकारका भाँडाभित्र राखिएको धातुको सानो चम्किलो बेलना
चित्र 1.4 पेरिसको विज्ञान सङ्ग्रहालय Cité des Sciences मा राखिएको पुरानो मानक किलोग्रामको प्रतिलिपि। धुलोले समेत पिण्ड नबदलोस् भनेर सक्कली किलोग्रामलाई सिसाका घण्टीआकारका भाँडाभित्र राखिन्छ। फोटो: Japs 88, CC BY-SA 3.0

तत्जन्य एकाइ

तत्जन्य एकाइको आफ्नै स्वतन्त्र अस्तित्व हुँदैन। यो दुई वा दुईभन्दा बढी आधारभूत एकाइ मिलाएर बनाइन्छ।

घनत्वको एकाइ kg/m³ (किलोग्राम प्रति घनमिटर) हो। यो किलोग्राम र मिटर मिलेर बनेको छ। बलको एकाइ kg m/s² हो। यसमा किलोग्राम, मिटर र सेकेन्ड गरी तीनओटा आधारभूत एकाइ छन्। हरेक पटक “किलोग्राम मिटर प्रति सेकेन्ड स्क्वायर” भन्न झन्झट हुने भएकाले यस एकाइलाई छोटो नाम दिइएको छ: न्युटन (N)।

1 N=1 kg m s−2 1\ \text{N} = 1\ \text{kg m s}^{-2}

त्यसै गरी चापको एकाइ kg m⁻¹ s⁻² लाई पास्कल (Pa) भनिन्छ। धेरै तत्जन्य एकाइका यस्ता विशेष नाम छन् भने कतिपयका छैनन्। घनत्वको एकाइको कुनै विशेष नाम छैन, यसलाई kg m⁻³ नै भनिन्छ।

परिमाण सूत्र सूत्रका आधारमा आधारभूत एकाइको संयोजन तत्जन्य एकाइ विशेष नाम
क्षेत्रफल लम्बाइ × चौडाइ मिटर × मिटर m²
आयतन लम्बाइ × चौडाइ × उचाइ मिटर × मिटर × मिटर m³
घनत्व पिण्ड ÷ आयतन किलोग्राम ÷ मिटर³ kg/m³
गति स्थानान्तरण ÷ समय मिटर ÷ सेकेन्ड m/s
प्रवेग गतिमा परिवर्तन ÷ समय मिटर ÷ (सेकेन्ड × सेकेन्ड) m/s²
बल पिण्ड × प्रवेग किलोग्राम × मिटर ÷ (सेकेन्ड × सेकेन्ड) kg m/s² न्युटन (N)
चाप बल ÷ क्षेत्रफल (kg m/s²) ÷ मिटर² kg m⁻¹ s⁻² पास्कल (Pa)
कार्य, ऊर्जा बल × दुरी (kg m/s²) × मिटर kg m² s⁻² जुल (J)
सामर्थ्य कार्य ÷ समय (kg m²/s²) ÷ सेकेन्ड kg m² s⁻³ वाट (W)
आवृत्ति 1 ÷ समय 1 ÷ सेकेन्ड s⁻¹ हर्ज (Hz)

तत्जन्य एकाइमा भएका आधारभूत एकाइ पत्ता लगाउने

कुनै परिमाणलाई परिभाषित गर्ने सूत्रमा हरेक भागको एकाइ राखेर त्यसका आधारभूत एकाइ पत्ता लगाउन सकिन्छ।

आधारभूत एकाइ तत्जन्य एकाइ
अरू एकाइमा भर पर्दैन आधारभूत एकाइमा भर पर्छ
सातओटा मात्र छन् धेरै छन्, सबै ती सातओटाबाट बनेका छन्

समीकरणको एकाइगत जाँच

अब निकै काम लाग्ने दोस्रो औजारको पालो। वैज्ञानिक अध्ययनबाट विभिन्न सूत्र र समीकरण प्राप्त हुन्छन्। कुनै समीकरण सही हुन सक्छ कि सक्दैन भन्ने कुरा एकाइबाट थाहा हुन्छ। यसको नियम सजिलो छ:

सही समीकरणका दुवैपट्टि एउटै एकाइ हुन्छ।

एउटा उदाहरण

के s=v×t s = v \times t सही छ? (दुरी = वेग × समय)

  • बायाँपट्टि: s s दुरी हो। यसको एकाइ m हो।
  • दायाँपट्टि: v×t v \times t को एकाइ m s⁻¹ × s = m हुन्छ।

दुवैपट्टि मिटर भएकाले यो समीकरण मान्य छ।

कसैले s=v/t s = v / t हुन्छ भनी दाबी गरे भने त्यसलाई पनि यसै गरी जाँच्न सकिन्छ:

  • बायाँपट्टि: m।
  • दायाँपट्टि: m s⁻¹ ÷ s = m s⁻²।

दुरी m s⁻² एकाइ भएको परिमाणको बराबर हुन सक्दैन। त्यसैले यो समीकरण गलत छ।

जोड र घटाउ

एउटै एकाइ भएका परिमाणलाई मात्र जोड्न वा घटाउन सकिन्छ। u u र v v दुवैको एकाइ m s⁻¹ भएकाले दुईओटा वेग u+v u + v जोड्न सकिन्छ। तर 5 मिटरमा 3 सेकेन्ड जोड्न सकिँदैन। त्यस्तो उत्तरको कुनै अर्थ हुँदैन।

  • s−12at2 s - \tfrac{1}{2}at^2 सम्भव छ: s s को एकाइ m हो भने at2 at^2 को एकाइ m s⁻² × s² = m हुन्छ।
  • s+at s + at सम्भव छैन: s s को एकाइ m हो तर at at को एकाइ m s⁻² × s = m s⁻¹, अर्थात् वेगको एकाइ हो।

मान्य छ कि छैन?

पहिले आफैँ निर्णय गर्नुहोस्, अनि हरेक पदको एकाइ हेर्नुहोस्।

समीकरण 1/10 · अङ्क 0

v = u + at

यसरी समीकरण सही हुन सक्छ कि सक्दैन भनी जाँच्न, भौतिक परिमाणबिचको सम्बन्ध पत्ता लगाउन र नापका एउटा प्रणालीबाट अर्को प्रणालीमा एकाइ रूपान्तरण गर्न एकाइगत विश्लेषणको प्रयोग गरिन्छ।

रातो देखिने मङ्गल ग्रहमाथि ठुलो सोलार प्यानल भएको अन्तरिक्ष यानको कलाकारले बनाएको चित्र
चित्र 1.5 मार्स क्लाइमेट अर्बिटरको कलाकारले बनाएको चित्र। बलका दुई एकाइ एकआपसमा साटिँदा यो यान मङ्गलको धेरै नजिक पुग्यो। फोटो: NASA/JPL/Corby Waste, Public domain

अभ्यास

1. तलका प्रश्नको सही विकल्प छनोट गर्नुहोस्

क. तलका मध्ये कुन आधारभूत एकाइ हो?

किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।

ख. दिइएका मध्ये कुन भौतिक परिमाणको एकाइ m s⁻¹ हुन्छ?

किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।

ग. तलका मध्ये कुन तत्जन्य एकाइ हो?

किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।

घ. बलको तत्जन्य एकाइ न्युटन (N) तलका मध्ये आधारभूत एकाइको कुन समूहबराबर हुन्छ?

किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।

2. कारण दिनुहोस्

क.

कार्यको एकाइ जुल तत्जन्य एकाइ हो।

उत्तर

कार्य = बल × दुरी भएकाले कार्यको एकाइ N × m = kg m² s⁻² हुन्छ। जुल तीनओटा आधारभूत एकाइ (किलोग्राम, मिटर र सेकेन्ड) मिलेर बनेको छ र यी एकाइबिना जुलको अस्तित्व हुँदैन। अरू एकाइ मिलेर बनेको एकाइलाई तत्जन्य एकाइ भनिन्छ। त्यसैले जुल तत्जन्य एकाइ हो।

ख.

प्रयोग गर्दा केही चरहरूलाई नियन्त्रण गर्नुपर्छ।

उत्तर

स्वतन्त्र चरबाहेक अरू कुनै कुरा बदलियो भने त्यसका कारणले पनि नतिजा बदलिन सक्छ। त्यस्तो अवस्थामा असर कुन कारणले भयो भनेर भन्न सकिँदैन। बाँकी चरलाई उस्तै राख्दा परीक्षण निष्पक्ष हुन्छ र नतिजा मान्य तथा विश्वसनीय हुन्छ।

ग.

v2=ut v^2 = ut हुँदैन।

उत्तर

बायाँपट्टि: v2 v^2 को एकाइ (m s⁻¹)² = m² s⁻²। दायाँपट्टि: ut ut को एकाइ m s⁻¹ × s = m। दुवैपट्टिका एकाइ फरक भएकाले यो सम्बन्ध मान्य हुँदैन।

3. फरक लेख्नुहोस्

क.

स्वतन्त्र चर र आश्रित चर

उत्तर
स्वतन्त्र चर आश्रित चर
यसको मान प्रयोगकर्ता आफैँ तोक्छन्। यसको मान स्वतन्त्र चरमा भर पर्छ।
यो कारक तत्त्व हो। यो असर हो।
ग्राफको x-axis मा राखिन्छ; समीकरणको दायाँपट्टि लेखिन्छ। ग्राफको y-axis मा राखिन्छ; समीकरणको बायाँपट्टि लेखिन्छ।
जस्तै: रबर ब्यान्डको तन्काइ जस्तै: गोलीले पार गरेको दुरी
ख.

आधारभूत एकाइ र तत्जन्य एकाइ

उत्तर
आधारभूत एकाइ तत्जन्य एकाइ
अरू कुनै एकाइमा भर पर्दैन। आधारभूत एकाइ मिलेर बन्छ।
अझ सरल एकाइमा टुक्र्याउन सकिँदैन। आधारभूत एकाइमा टुक्र्याउन सकिन्छ।
SI मा सातओटा मात्र छन्। धेरै छन्।
जस्तै: किलोग्राम, मिटर, सेकेन्ड जस्तै: न्युटन, जुल, m/s

4. दिइएका प्रश्नको उत्तर दिनुहोस्

क.

एकाइ भनेको के हो?

उत्तर

कुनै भौतिक परिमाण नाप्दा तुलना गरिने निश्चित र सबैले मानेको परिमाणलाई एकाइ भनिन्छ। उदाहरणका लागि, डोरी 5 m लामो छ भन्नुको अर्थ त्यो एक मिटरको 5 गुणा लामो छ भन्ने हो।

ख.

पिण्ड, तापक्रम, ऊर्जा र घनत्वका एकाइहरू लेख्नुहोस्।

उत्तर

यिनका SI एकाइ यस्ता छन्: पिण्ड: किलोग्राम (kg)। तापक्रम: केल्भिन (K)। ऊर्जा: जुल (J)। घनत्व: किलोग्राम प्रति घनमिटर (kg/m³)।

ग.

समीकरणमा एकाइको एकरूपता कसरी जाँच गरिन्छ? उदाहरणसहित प्रस्ट पार्नुहोस्।

उत्तर

समीकरणमा भएका हरेक परिमाणको एकाइ आधारभूत एकाइमा लेखेर सरल गर्नुपर्छ। दुवैपट्टि (र जोडिने वा घटाइने हरेक पदमा) एउटै एकाइ भए समीकरण मान्य हुन सक्छ। एकाइ नमिले समीकरण पक्कै गलत हुन्छ।
उदाहरण: v=u+at v = u + at । बायाँपट्टि: m s⁻¹। दायाँपट्टि: u u को एकाइ m s⁻¹ र at at को एकाइ m s⁻² × s = m s⁻¹। सबै पदको एकाइ मिल्ने भएकाले यो समीकरण मान्य छ।

घ.

चापको एकाइमा रहेका आधारभूत एकाइहरू लेख्नुहोस्।

उत्तर

चाप = बल ÷ क्षेत्रफल = (kg m s⁻²) ÷ m² = kg m⁻¹ s⁻²। त्यसैले चापको एकाइमा किलोग्राम, मिटर र सेकेन्ड छन्।

ङ.

दिइएका तत्जन्य एकाइमा प्रयोग भएका आधारभूत एकाइ पत्ता लगाउनुहोस्:

  • i.न्युटन (N)
  • ii.वाट (W)
  • iii.जुल (J)
  • iv.पास्कल (Pa)
उत्तर
  • i.N = kg m s⁻² (F = ma बाट)
  • ii.W = J ÷ s = kg m² s⁻³ (सामर्थ्य = कार्य ÷ समय बाट)
  • iii.J = N × m = kg m² s⁻² (कार्य = बल × दुरी बाट)
  • iv.Pa = N ÷ m² = kg m⁻¹ s⁻² (चाप = बल ÷ क्षेत्रफल बाट)
च.

निभाले सामर्थ्यको सूत्र P=mv2 P = mv^2 र चापको सूत्र P=mv/A P = mv/A हुन्छ भनी दाबी गरिन्। एकाइको विश्लेषणबाट निभाले दिएका सूत्रको मान्यता जाँच गर्नुहोस्।

सङ्केत

दायाँपट्टिको एकाइ निकालेर वाट (kg m² s⁻³) र पास्कल (kg m⁻¹ s⁻²) सँग तुलना गर्नुहोस्।

उत्तर

सामर्थ्य: mv2 mv^2 को एकाइ kg × (m s⁻¹)² = kg m² s⁻²। वाट kg m² s⁻³ हो। यी दुई एकाइ मिल्दैनन् (kg m² s⁻² त जुल, अर्थात् ऊर्जाको एकाइ हो)। त्यसैले सामर्थ्यको यो सूत्र मान्य छैन।

चाप: mv/A mv/A को एकाइ kg × m s⁻¹ ÷ m² = kg m⁻¹ s⁻¹। पास्कल kg m⁻¹ s⁻² हो। यी पनि नमिल्ने भएकाले यो सूत्र पनि मान्य छैन।

छ.

स्वतन्त्र चर, आश्रित चर र नियन्त्रित चरलाई उदाहरणसहित व्याख्या गर्नुहोस्।

उत्तर
  • प्रयोगकर्ताले जानीजानी बदल्ने चरलाई स्वतन्त्र चर भनिन्छ (कारक तत्त्व)।
  • स्वतन्त्र चरअनुसार बदलिने र नापिने चरलाई आश्रित चर भनिन्छ (असर)।
  • नतिजामा असर पार्न सक्ने बाँकी सबै कुरा नियन्त्रित चर हुन्। तिनलाई उस्तै राखिन्छ।

उदाहरण: पानीको मात्राले सिमीको बिरुवाको वृद्धिमा पार्ने असरको अध्ययन। स्वतन्त्र चर: दिनहुँ दिइने पानीको मात्रा। आश्रित चर: दुई हप्तापछि बिरुवाको उचाइ। नियन्त्रित चर: बिउको किसिम, माटो, गमलाको साइज, घाम र तापक्रम।

ज.

कर्माले केही तारका टुक्रा प्रयोग गरेर एउटा ड्राइसेललाई चिममा जोडी बत्ती बाले। उनलाई प्रयोग गरिएका तारको मोटाइले ड्राइसेलको आयुमा कस्तो असर पार्छ भनेर जान्न मन लाग्यो। यसबारे उनले गर्ने परीक्षणमा स्वतन्त्र चर, आश्रित चर र नियन्त्रित चर छुट्याउनुहोस्।

उत्तर

स्वतन्त्र चर: तारको मोटाइ।

आश्रित चर: ड्राइसेलको आयु (बत्ती ननिभेसम्मको समय)।

नियन्त्रित चर: हरेक पटक उस्तै किसिमको नयाँ ड्राइसेल, एउटै चिम, तारको उत्रै लम्बाइ, उही धातुको तार र कोठाको उस्तै तापक्रम।

झ.

चाँदनीलाई माटामा मिसिएका वस्तुले बिरुवाको वृद्धिमा के असर पार्छ भनी अनुसन्धान गर्न मन लाग्यो। उनले बारीबाट एक बाल्टी माटो ल्याएर राम्ररी चालिन् र त्यसलाई उत्रै ठुला 12 ओटा गमलामा बराबर राखिन्। तीनओटा गमलामा दुई दुई चम्चा चुन, अर्को तीनओटामा दुई दुई चम्चा युरिया मल, अर्को तीनओटामा दुई दुई चम्चा खाने नुन र बाँकी तीनओटामा दुई दुई चम्चा कम्पोस्ट मल मिसाइन्। त्यसपछि सबै गमलामा एउटै बिरुवाका एकै नासका बिउ रोपेर सबैलाई घरको घाम लाग्ने ठाउँमा राखिन्। प्रत्येक दिन सबै गमलामा पानी हालिन् र बिरुवा उम्रेपछि दिनहुँ प्रत्येक बिरुवाको उचाइ नापिन्।

  • i.चाँदनीको प्रयोगमा स्वतन्त्र चर, आश्रित चर र नियन्त्रित चर छुट्याउनुहोस्।
  • ii.चाँदनीले किन हरेक मिसावटका लागि तीन तीनओटा गमला प्रयोग गरेकी होलिन्?
उत्तर
  • i.स्वतन्त्र चर: माटामा मिसाइएको वस्तु। आश्रित चर: बिरुवाको उचाइ। नियन्त्रित चर: एउटै माटो, उत्रै ठुला गमला, उस्तै बिउ, मिसाइएको वस्तुको उत्रै मात्रा (दुई चम्चा), उत्रै घाम र उत्रै पानी।
  • ii.बिउ कमजोर भएर वा मिसाइएको वस्तुसँग सम्बन्ध नभएको अर्कै कारणले पनि एउटा बिरुवा राम्ररी नबढ्न सक्छ। हरेक वस्तुका तीनओटा गमला हुँदा औसत उचाइ निकाल्न सकिन्छ र नतिजा अझ विश्वसनीय हुन्छ।

थप्नुपर्ने कुरा: उनको प्रयोगमा केही नमिसाइएको सादा माटोका गमला छैनन्। ती गमलाबिना चारओटा वस्तुलाई एकअर्कासँग तुलना गर्न त सकिन्छ, तर कुनै वस्तु मिसाउँदा केही नमिसाउँदाभन्दा बढी फाइदा हुन्छ कि हुँदैन भन्न सकिँदैन। तुलनाका लागि केही परिवर्तन नगरी राखिएको समूहलाई नियन्त्रण समूह भनिन्छ।

ञ.

सुबोध वस्तुको रङले त्यसको ताप धारण गर्न सक्ने क्षमतामा कस्तो फरक पार्छ भनी पत्ता लगाउन चाहन्थे। त्यसका लागि उनले चारओटा कोनिकल फ्लास्क लिए र पहिलोमा कालो, दोस्रोमा सेतो, तेस्रोमा हरियो र चौथोमा रातो इनामेल पोते। त्यसपछि प्रत्येक फ्लास्कमा पानी भरेर तिनको मुख कर्कले कसेर बन्द गरे र घाममा राखे। केही समयपछि उनले थर्मोमिटरले प्रत्येक फ्लास्कको पानीको तापक्रम नापे। सुबोधको यस प्रयोगमा स्वतन्त्र चर र आश्रित चर छुट्याउनुहोस्। साथै सुबोधले कुन कुन चरलाई नियन्त्रण गर्नुपर्ला, लेख्नुहोस्।

उत्तर

स्वतन्त्र चर: फ्लास्कको रङ। आश्रित चर: पानीको तापक्रम।

नियन्त्रण गर्नुपर्ने चर: उत्रै ठुला र उस्तै किसिमका फ्लास्क, पानीको उत्रै मात्रा, पानीको सुरुको उत्रै तापक्रम, रङको उत्रै बाक्लोपन, घाममा उही ठाउँ र उत्रै समय, नाप्नुअघिको उत्रै समय र एउटै थर्मोमिटर।

ट.

मनिषालाई आफ्नो कुकुरको खाना खाने बानीसम्बन्धी परीक्षण गर्न मन लाग्यो। उनले खानाको मात्रा र खाना दिने समयले कुकुरले कति छिटो खाना खान्छ भन्ने कुरामा कस्तो फरक पार्छ भनी अध्ययन गर्ने विचार गरिन्। मनिषाको यो प्रयोगको ढाँचामा के गल्ती छ र त्यसलाई उनले कसरी सुधार्न सक्छिन्?

उत्तर

उनी एकै पटक दुईओटा स्वतन्त्र चर बदल्दै छिन्। कुकुरले छिटो खायो भने पनि खानाको मात्राले गर्दा हो कि खाना दिने समयले गर्दा हो भन्ने उनलाई थाहा हुँदैन। त्यसैले उनले एक पटकमा एउटा मात्र चर जाँच्नुपर्छ। पहिले हरेक दिन एउटै समयमा खाना दिएर खानाको मात्रा मात्र बदल्नुपर्छ। त्यसपछि छुट्टै परीक्षणमा हरेक दिन उत्रै खाना दिएर समय मात्र बदल्नुपर्छ।

ठ.

विद्युत् अवरोधको एकाइ ओहम् (Ω) = kg m² s⁻³ A⁻² हुन्छ भनी प्रमाणित गर्नुहोस्।

सङ्केत

R=V/I R = V/I प्रयोग गर्नुहोस्। पोटेन्सियल फरक V V = कार्य ÷ चार्ज हुन्छ र चार्ज Q=It Q = It (एकाइ A s) हुन्छ।

उत्तर

चार्ज: Q=It Q = It , त्यसैले यसको एकाइ A s हो।
पोटेन्सियल फरक: V=W/Q V = W/Q , त्यसैले यसको एकाइ J ÷ (A s) = kg m² s⁻² ÷ (A s) = kg m² s⁻³ A⁻¹ हो।
अवरोध: R=V/I R = V/I , त्यसैले यसको एकाइ kg m² s⁻³ A⁻¹ ÷ A = kg m² s⁻³ A⁻² हो। यही ओहम् हो।