બળ (Force) : વિજ્ઞાનમાં પદાર્થને ધકેલવો (Push) કે ખેંચવો (Pull) તેને બળ કહે છે. ઉદાહરણ તરીકે, દરવાજો ખોલવા માટે તેને ખેંચવો કે બંધ કરવા માટે ધક્કો મારવો, કૂવામાંથી પાણીની ડોલ ખેંચવી. બળ ઉદ્ભવવા માટે ઓછામાં ઓછા બે પદાર્થો વચ્ચે આંતરક્રિયા (Interaction) થવી અનિવાર્ય છે.
બળનું મૂલ્ય અને દિશા (Magnitude and Direction) : બળને મૂલ્ય (માન) અને ચોક્કસ દિશા બંને હોય છે. • જો બે બળો પદાર્થ પર એક જ દિશામાં લાગતાં હોય, તો પરિણામી બળ બંને બળોના સરવાળા જેટલું થાય છે (F = F1 + F2). • જો બે બળો પરસ્પર વિરુદ્ધ દિશામાં લાગતાં હોય, તો પરિણામી બળ બંને બળોના તફાવત જેટલું હોય છે (F = F1 – F2) અને તે મોટા બળની દિશામાં કાર્ય કરે છે. • દોરડાખેંચ (Tug of war) ની રમતમાં બંને ટીમો સમાન બળ વિરુદ્ધ દિશામાં લગાવે ત્યારે પરિણામી બળ શૂન્ય બને છે અને દોરડું ખસતું નથી.
પદાર્થની ગતિની અવસ્થા પર બળની અસરો : 1. બળ સ્થિર પદાર્થને ગતિમાં લાવી શકે છે (દા.ત., સ્થિર દડાને લાત મારવી). 2. ગતિમાન પદાર્થની ઝડપ વધારી કે ઘટાડી શકે છે અથવા તેને સ્થિર કરી શકે છે (દા.ત., ફૂટબોલ ગોલકીપર દડાને રોકે છે). 3. ગતિમાન પદાર્થની ગતિની દિશા બદલી શકે છે (દા.ત., ક્રિકેટમાં બેટ્સમેન બેટ વડે દડાની દિશા બદલે છે). 4. પદાર્થના આકારમાં ફેરફાર કરી શકે છે (દા.ત., કણક/લોટના પિંડાને વણવો, સ્પ્રિંગને ખેંચવી, રબર બેન્ડ ખેંચવું).
સંપર્ક બળો (Contact Forces) : જે બળ લગાડવા માટે પદાર્થો વચ્ચે ભૌતિક સંપર્ક જરૂરી હોય તેને સંપર્ક બળ કહે છે: • સ્નાયુ બળ (Muscular Force) : શરીરના સ્નાયુઓ દ્વારા લાગતા બળને સ્નાયુ બળ કહે છે. દા.ત., સ્કૂલ બેગ ઊંચકવી, પ્રાણીઓ (બળદ, ઘોડા, ઊંટ) દ્વારા ભાર વહન કરવો. • ઘર્ષણ બળ (Friction Force) : ગતિ કરતા પદાર્થની ગતિની વિરુદ્ધ દિશામાં સપાટીઓ વચ્ચે ઉદ્ભવતા અવરોધક બળને ઘર્ષણ બળ કહે છે. દા.ત., જમીન પર ગબડતો દડો ધીમે ધીમે અટકી જવો, સાયકલનું પેડલ મારવાનું બંધ કરતાં સાયકલ ઊભી રહી જવી.
અસંપર્ક બળો (Non-contact Forces) : પદાર્થો વચ્ચે ભૌતિક સંપર્ક ન હોય છતાં લાગતા બળને અસંપર્ક બળ કહે છે: • ચુંબકીય બળ (Magnetic Force) : ચુંબક દ્વારા અન્ય ચુંબક કે લોખંડ જેવા ચુંબકીય પદાર્થ પર સંપર્ક વગર લાગતું બળ. (સમાન ધ્રુવો વચ્ચે અપાકર્ષણ અને અસમાન ધ્રુવો વચ્ચે આકર્ષણ). • સ્થિત-વિદ્યુત બળ (Electrostatic Force) : એક વિદ્યુતભારિત પદાર્થ દ્વારા બીજા વિદ્યુતભારિત કે વિદ્યુતભાર રહિત પદાર્થ પર લાગતું બળ. દા.ત., કાગળ પર ઘસેલી પ્લાસ્ટિકની સ્ટ્રો કાગળના નાના ટુકડાઓને આકર્ષે છે. • ગુરુત્વાકર્ષણ બળ (Gravitational Force) : વિશ્વનો પ્રત્યેક પદાર્થ અન્ય પદાર્થને પોતાની તરફ આકર્ષે છે. પૃથ્વી બધા પદાર્થોને પોતાના કેન્દ્ર તરફ ખેંચે છે તેને ગુરુત્વ બળ કહે છે. દા.ત., ઝાડ પરથી ફળનું જમીન પર પડવું, નળ ખોલતાં પાણીનું નીચે વહેવું.
દબાણ (Pressure) : એકમ ક્ષેત્રફળ દીઠ સપાટી પર લંબરૂપે લાગતા બળને દબાણ કહે છે. • સૂત્ર : દબાણ (P) = બળ (F) / જે સપાટી પર લાગતું હોય તેનું ક્ષેત્રફળ (A). • દબાણનો SI એકમ પાસ્કલ (Pascal – Pa) અથવા N/m2 છે. • ક્ષેત્રફળ જેટલું ઓછું હોય, તેટલું જ તેટલા જ બળ વડે લાગતું દબાણ વધુ હોય છે. • રોજિંદા જીવનના ઉદાહરણો : 1. ખીલીના અણીદાર છેડાનું ક્ષેત્રફળ ઓછું હોવાથી થોડા બળે પણ લાકડામાં સહેલાઈથી ઘૂસી જાય છે. 2. તીક્ષ્ણ ધારવાળી છરી વડે શાકભાજી સરળતાથી કપાય છે, જ્યારે બુઠ્ઠી છરીનું ક્ષેત્રફળ વધુ હોવાથી દબાણ ઘટી જાય છે. 3. સ્કૂલ બેગના પટ્ટા પહોળા રાખવામાં આવે છે જેથી ખભા પર ક્ષેત્રફળ વધતાં દબાણ ઘટે અને વજન ઓછું લાગે. 4. કુલી માથા પર ભારે બોજ ઊંચકતી વખતે કાપડનો ગોળ વીંટો (ફેંટો) રાખે છે જેથી સંપર્ક ક્ષેત્રફળ વધે અને માથા પર દબાણ ઘટે.
પ્રવાહીઓ દ્વારા લાગતું દબાણ (Pressure Exerted by Liquids) : • પ્રવાહી પાત્રના તળિયે તેમજ પાત્રની દીવાલો પર બધી દિશામાં દબાણ લગાડે છે. • પ્રવાહી સ્તંભની ઊંચાઈ (ઊંડાઈ) વધતાં દબાણ વધે છે (આથી જ ડેમ/બંધની દીવાલો તળિયેથી ખૂબ પહોળી બનાવવામાં આવે છે). • સમાન ઊંડાઈએ પ્રવાહી બધી દિશામાં સરખું દબાણ લગાડે છે.
વાયુઓ દ્વારા લાગતું દબાણ : વાયુઓ પણ જે પાત્રમાં ભરવામાં આવે તેની દીવાલો પર દબાણ લગાડે છે. દા.ત., ફુગ્ગામાં હવા ભરતાં તેની દીવાલ ફૂલે છે, સાયકલની ટ્યુબમાં હવા પૂરવાથી તે કડક બને છે.
વાતાવરણનું દબાણ (Atmospheric Pressure) : આપણી પૃથ્વીની ચારેબાજુ આવેલા હવાના આવરણને વાતાવરણ કહે છે. આ હવાના સ્તંભના વજનને લીધે એકમ ક્ષેત્રફળ પર લાગતા દબાણને વાતાવરણનું દબાણ કહે છે. • ઉત્તમ ગુણવત્તાવાળા રબરના ચૂષક (Rubber Sucker) ને લીસી સપાટી પર દબાવતાં તેની અંદરની હવા બહાર નીકળી જાય છે અને બહારનું વાતાવરણનું દબાણ એટલું પ્રબળ હોય છે કે તેને સપાટી પરથી ખેંચીને ઉખેડવો અત્યંત મુશ્કેલ બને છે. • આપણે વાતાવરણના આટલા મોટા દબાણ હેઠળ કચડાઈ કેમ જતા નથી ? કારણ કે આપણા શરીરની અંદરનું રુધિર અને તરલ દ્રવ્યોનું દબાણ પણ બહારના વાતાવરણના દબાણ જેટલું જ હોય છે, જે પરસ્પર સંતુલિત થઈ જાય છે. • 17મી સદીમાં જર્મન વૈજ્ઞાનિક ઓટો વોન ગેરીકે (Otto von Guericke) એ હવા ચૂસી લીધેલા બે ધાતુના અર્ધગોળાઓને અલગ કરવા માટે બંને બાજુ 8-8 ઘોડા જોડીને પ્રયોગ કર્યો હતો, છતાં ઘોડાઓ તે અર્ધગોળાઓને અલગ કરી શક્યા ન હતા; જે વાતાવરણના પ્રચંડ દબાણની સાબિતી આપે છે.
