MPSC सामान्य विज्ञान - भौतिकशास्त्र (दाब, वायुमंडळीय दाब, आर्किमिडीज तत्त्व, तरंगणारा पदार्थ)

MPSC राज्यसेवा पूर्व परीक्षा
सामान्य विज्ञान - भौतिकशास्त्र
(दाब, वायुमंडळीय दाब, आर्किमिडीज तत्त्व, तरंगणारा पदार्थ)

१. दाब (Pressure)

एका विशिष्ट क्षेत्रफळावर लंब कोणाने कार्यरत असलेले बल म्हणजे दाब.

P = \frac{F}{A}

F : लंब बल (N), A : क्षेत्रफळ (m²)
एकक : पास्कल (Pa) = N/m² ; इतर : bar, atm, mm Hg
दाब स्केलर राशी आहे.
द्रवातील दाब : क्षेत्रफळावर अवलंबून नसतो, फक्त खोलीवर (हायड्रोस्टॅटिक दाब).

द्रवातील दाब :

P = \rho g h

(ρ = घनता, h = खोली)

MPSC मध्ये वारंवार प्रश्न : "सुईची टोक का निमुळती?" → क्षेत्रफळ कमी → दाब जास्त.

२. वायुमंडळीय दाब (Atmospheric Pressure)

पृथ्वीच्या वायुमंडळाच्या वजनामुळे पृष्ठभागावर निर्माण होणारा दाब.

समुद्रसपाटीवर सरासरी मूल्य : १ atm = १०१३२५ Pa = ७६० mm Hg = १.०१३ bar
उंची वाढल्यास दाब कमी होतो (वायू विरळ होतो).
मापन यंत्र : बारोमीटर (मर्क्युरी बारोमीटर - टॉरिसेली)

P = \rho g h

(h = मर्क्युरी स्तंभाची उंची)

वायुमंडळीय दाबाचे परिणाम

पाणी पाइपमधून वर जाते (पंप).
स्ट्रॉने पेय पिताना दाब कमी करून पेय वर येते.
उंच पर्वतावर रक्तस्राव (कमी दाबामुळे रक्तातील ऑक्सिजन कमी).

प्रश्न : "७६० mm Hg म्हणजे किती atm?" → १ atm. "पर्वतावर पाणी लवकर उकळते का?" → होय, कमी दाबामुळे उकळबिंदू कमी.

३. आर्किमिडीज तत्त्व (Archimedes' Principle)

द्रवात किंवा वायूत पूर्ण किंवा अंशतः बुडवलेल्या वस्तूवर वरच्या दिशेने उत्क्षेपण बल (Buoyant Force) कार्यरत असते, जे वस्तूने विस्थापित केलेल्या द्रवाच्या वजनाएवढे असते.

F_b = \rho g V

(V = विस्थापित द्रवाचे आयतन)

उत्क्षेपण बल वस्तूच्या द्रव्यमानावर अवलंबून नसते.
वस्तू हलकी वाटते कारण $F_b$ वजनाला विरोध करते.

MPSC साठी महत्त्वाचे : "वस्तू द्रवात बुडवल्यास तिचे वजन कितीने कमी होते?" → विस्थापित द्रवाच्या वजनाएवढे.

४. तरंगणारा पदार्थ (Floating and Sinking)

वस्तू तरंगण्याच्या अटी

स्थिती	अट	परिणाम
तरंगणे (Floating)	$\rho_{वस्तू} < \rho_{द्रव}$	$F_b = mg$ (संतुलन)
निमज्जन (Neutral)	$\rho_{वस्तू} = \rho_{द्रव}$	कोणत्याही खोलीत स्थिर
बुडणे (Sinking)	$\rho_{वस्तू} > \rho_{द्रव}$	तळाशी जाते

तरंगताना विस्थापित द्रवाचे वजन = वस्तूचे वजन.
बुडलेली वस्तू : विस्थापित आयतन = वस्तूचे पूर्ण आयतन.
उदाहरण : लोखंडाची सुई पाण्यात बुडते, पण लोखंडी जहाज तरंगते (आकारामुळे सरासरी घनता कमी).

वारंवार प्रश्न : "हिमनग (Iceberg) पाण्यावर किती भाग दिसतो?" → सुमारे १/१० (घनता पाण्याच्या ०.९ पट).

हवेत तरंगणे (Balloons)

हीलियम/गरम हवा वापरून घनता कमी करून उत्क्षेपण बल मिळवले जाते.
$F_b >$ वजन → वर जाते.