मात्रा और मात्रक (Quantity and Units) भौतिक विज्ञान (Physics) का आधार हैं, और ये MP पुलिस साइंस तथा अन्य परीक्षाओं के लिए सबसे महत्वपूर्ण विषयों में से एक हैं।
यहाँ इस विषय पर एक विस्तृत पोस्ट दी गई है, जिसमें SI इकाइयों, दूरी, समय, गति, आदि को विस्तार से समझाया गया है, साथ ही 20 सबसे संभावित प्रश्न भी शामिल हैं।
मात्रा और मात्रक (Quantity and Units): भौतिकी की भाषा 📏
भौतिकी में, किसी भी वस्तु या घटना का वर्णन करने के लिए जिस गुण का उपयोग किया जाता है, उसे मात्रा (Quantity) कहते हैं। उस मात्रा को मापने के लिए जिस मानक (Standard) का उपयोग किया जाता है, उसे मात्रक (Unit) कहा जाता है।
1. मात्रकों की अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली: SI इकाइयाँ
दुनिया भर में वैज्ञानिक और तकनीकी कार्य में एकरूपता लाने के लिए अंतर्राष्ट्रीय इकाई प्रणाली (International System of Units – SI) को अपनाया गया है। इसमें 7 मूल इकाइयाँ (Base Units) शामिल हैं।
| भौतिक मात्रा (Physical Quantity) | SI इकाई का नाम (SI Unit Name) | SI प्रतीक (Symbol) |
| लंबाई / दूरी (Length / Distance) | मीटर (Meter) | m |
| द्रव्यमान (Mass) | किलोग्राम (Kilogram) | kg |
| समय (Time) | सेकंड (Second) | s |
| विद्युत धारा (Electric Current) | एम्पियर (Ampere) | A |
| तापमान (Temperature) | केल्विन (Kelvin) | K |
| पदार्थ की मात्रा (Amount of Substance) | मोल (Mole) | mol |
| ज्योति तीव्रता (Luminous Intensity) | कैंडेला (Candela) | cd |
मूल इकाइयाँ और व्युत्पन्न इकाइयाँ
- मूल इकाइयाँ (Base Units): ये स्वतंत्र इकाइयाँ हैं (ऊपर दी गई 7 इकाइयाँ)।
- व्युत्पन्न इकाइयाँ (Derived Units): ये दो या दो से अधिक मूल इकाइयों को मिलाकर बनाई जाती हैं। (उदाहरण: क्षेत्रफल m2, आयतन m3, वेग m/s)।
2. दूरी, विस्थापन, चाल और वेग (Distance, Displacement, Speed and Velocity)
ये गति (Motion) को समझने के लिए आधारभूत मात्राएँ हैं।
A. दूरी (Distance) और विस्थापन (Displacement)
| विशेषता | दूरी (Distance) | विस्थापन (Displacement) |
| परिभाषा | किसी वस्तु द्वारा तय किए गए मार्ग की कुल लंबाई। | किसी वस्तु की प्रारंभिक और अंतिम स्थिति के बीच की सबसे छोटी (सीधी) दूरी। |
| प्रकृति | अदिश मात्रा (Scalar Quantity) – इसमें केवल परिमाण (Magnitude) होता है। | सदिश मात्रा (Vector Quantity) – इसमें परिमाण के साथ दिशा (Direction) भी होती है। |
| मान | हमेशा धनात्मक (+ve) होता है। | धनात्मक, ऋणात्मक या शून्य हो सकता है। |
| SI मात्रक | मीटर (m) | मीटर (m) |
- उदाहरण: यदि कोई व्यक्ति A से B जाता है और वापस A पर आ जाता है, तो दूरी शून्य नहीं होगी, लेकिन विस्थापन शून्य होगा।
B. चाल (Speed) और वेग (Velocity)
| विशेषता | चाल (Speed) | वेग (Velocity) |
| परिभाषा | दूरी में परिवर्तन की दर (दूरी/समय)। | विस्थापन में परिवर्तन की दर (विस्थापन/समय)। |
| प्रकृति | अदिश मात्रा (Scalar Quantity) | सदिश मात्रा (Vector Quantity) |
| SI मात्रक | मीटर प्रति सेकंड (m/s) | मीटर प्रति सेकंड (m/s) |
C. त्वरण (Acceleration)
- परिभाषा: वेग में परिवर्तन की दर। (वेग में परिवर्तन/समय)।
- SI मात्रक: मीटर प्रति सेकंड वर्ग (m/s2)।
- प्रकृति: सदिश मात्रा।
- यदि वेग बढ़ रहा है, तो त्वरण धनात्मक होता है; यदि वेग घट रहा है (मंदन), तो त्वरण ऋणात्मक होता है।
3. भौतिकी की महत्वपूर्ण व्युत्पन्न इकाइयाँ (Important Derived Units)
कुछ व्युत्पन्न इकाइयाँ इतनी महत्वपूर्ण हैं कि उन्हें विशेष नाम दिए गए हैं।
| भौतिक मात्रा (Physical Quantity) | SI इकाई (SI Unit) | मूल इकाइयों में अभिव्यक्ति |
| बल (Force) | न्यूटन (Newton – N) | kg⋅m/s2 |
| कार्य / ऊर्जा (Work / Energy) | जूल (Joule – J) | N⋅m (न्यूटन मीटर) |
| शक्ति (Power) | वाट (Watt – W) | J/s (जूल प्रति सेकंड) |
| दबाव (Pressure) | पास्कल (Pascal – Pa) | N/m2 (न्यूटन प्रति वर्ग मीटर) |
| आवृत्ति (Frequency) | हर्ट्ज (Hertz – Hz) | 1/s (प्रति सेकंड) |
| विद्युत आवेश (Electric Charge) | कूलम्ब (Coulomb – C) | A⋅s (एम्पियर सेकंड) |
4. विशेष और बड़ी मात्रक (Special and Large Units)
- प्रकाश वर्ष (Light Year): दूरी का मात्रक। यह वह दूरी है जो प्रकाश एक वर्ष में तय करता है। (लगभग 9.46×1015 मीटर)।
- पारसेक (Parsec): दूरी का सबसे बड़ा व्यावहारिक मात्रक। (1 पारसेक≈3.26 प्रकाश वर्ष)।
- एंगस्ट्रॉम (A˚): बहुत छोटी दूरी (तरंगदैर्ध्य) मापने के लिए। (1 A˚=10−10 मीटर)।
- बैरल (Barrel): तेल या अन्य तरल पदार्थों की मात्रा मापने के लिए। (1 बैरल≈159 लीटर)।
मात्रा और मात्रक पर 20 संभावित प्रश्न
- अंतर्राष्ट्रीय इकाई प्रणाली (SI) में तापमान की मूल इकाई क्या है?
- उत्तर: केल्विन (K)
- ज्योति तीव्रता (Luminous Intensity) का मात्रक क्या है?
- उत्तर: कैंडेला (cd)
- प्रकाश वर्ष (Light Year) किसका मात्रक है?
- उत्तर: दूरी (Distance)
- वह कौन-सी भौतिक मात्रा है जो सदिश (Vector) नहीं है? (दूरी, विस्थापन, वेग, त्वरण में से)
- उत्तर: दूरी (Distance)
- किसी वस्तु की प्रारंभिक और अंतिम स्थिति के बीच की सबसे छोटी दूरी को क्या कहते हैं?
- उत्तर: विस्थापन (Displacement)
- बल (Force) का SI मात्रक क्या है?
- उत्तर: न्यूटन (Newton)
- कार्य (Work) का SI मात्रक क्या है?
- उत्तर: जूल (Joule)
- शक्ति (Power) का SI मात्रक क्या है, जिसे मूल इकाइयों में J/s भी कहते हैं?
- उत्तर: वाट (Watt)
- त्वरण (Acceleration) का मात्रक क्या है?
- उत्तर: मीटर प्रति सेकंड वर्ग (m/s2)
- दबाव (Pressure) का SI मात्रक क्या है?
- उत्तर: पास्कल (Pascal)
- यदि किसी वस्तु का विस्थापन शून्य है, तो क्या उसकी दूरी भी शून्य होगी?
- उत्तर: आवश्यक नहीं (दूरी शून्य से अधिक हो सकती है)।
- विद्युत धारा (Electric Current) की SI इकाई क्या है?
- उत्तर: एम्पियर (A)
- आवृत्ति (Frequency) का मात्रक क्या है?
- उत्तर: हर्ट्ज (Hertz)
- एंगस्ट्रॉम (A˚) मात्रक का उपयोग किसे मापने के लिए किया जाता है?
- उत्तर: तरंगदैर्ध्य (Wavelength)
- द्रव्यमान (Mass) की SI मूल इकाई क्या है?
- उत्तर: किलोग्राम (kg)
- पारसेक (Parsec) का उपयोग किसलिए होता है?
- उत्तर: खगोलीय दूरी मापने के लिए।
- विद्युत आवेश (Electric Charge) की SI इकाई क्या है?
- उत्तर: कूलम्ब (Coulomb)
- एक बैरल (Barrel) में लगभग कितने लीटर होते हैं?
- उत्तर: लगभग 159 लीटर
- यदि कोई वस्तु एक समान वेग से गति कर रही है, तो उसका त्वरण क्या होगा?
- उत्तर: शून्य (Zero)
- वह कौन-सी व्युत्पन्न इकाई है जो केवल मूल इकाइयों kg, m और s का उपयोग करके व्यक्त की जाती है?
- उत्तर: बल (Newton) (kg⋅m/s2)