विश्वातील प्रत्येक वस्तू दुसऱ्या प्रत्येक वस्तूला आपल्याकडे ओढते. या ओढीला गुरुत्वाकर्षण म्हणतात. यामुळेच चंद्र पृथ्वीभोवती फिरतो आणि वस्तू खाली पडतात.
महत्त्वाचे मुद्दे
वर्तुळात फिरणाऱ्या वस्तूवर केंद्राकडे बल लागते, त्याला अभिकेंद्री बल म्हणतात.
केप्लरचा पहिला नियम: ग्रहाची कक्षा लंबवर्तुळाकार असते; सूर्य एका नाभीवर असतो.
केप्लरचा दुसरा नियम: सूर्य-ग्रह रेषा समान वेळात समान क्षेत्रफळ व्यापते (सूर्याजवळ ग्रह जलद).
केप्लरचा तिसरा नियम: T² ∝ r³.
न्यूटनचा नियम: बल ∝ दोन्ही वस्तुमानांचा गुणाकार आणि ∝ 1/(अंतर)².
g ध्रुवांवर सर्वात जास्त, विषुववृत्तावर सर्वात कमी; उंचीवर व खोलीवर g कमी होते (केंद्रात g = 0).
चंद्रावर g पृथ्वीच्या सुमारे 1/6 असते.
वस्तुमान सगळीकडे सारखे; वजन g प्रमाणे बदलते.
महत्त्वाच्या संज्ञा
मुक्त पतन – फक्त गुरुत्व बलामुळे होणारी वस्तूची गती.
गुरुत्व त्वरण (g) – पृथ्वीच्या ओढीमुळे निर्माण होणारे त्वरण, सुमारे 9.8 m/s².
मुक्तिवेग – पृथ्वीचे आकर्षण कायमचे सोडण्यासाठी लागणारा किमान वेग (11.2 km/s).
वजन – पृथ्वी वस्तूला ज्या बलाने ओढते ते बल (W = mg).
सूत्रे
सूत्र
अर्थ
F = G m₁m₂ / r²
G = 6.67 × 10⁻¹¹ N m²/kg²
g = GM / R²
M, R = पृथ्वीचे वस्तुमान व त्रिज्या
W = mg
वजन, एकक न्यूटन (N)
v = gt, s = ½gt², v² = 2gs
स्थिर स्थितीतून मुक्त पतन
v_esc = √(2GM/R)
मुक्तिवेग
उदाहरण
2 kg वस्तुमानाच्या दगडाचे पृथ्वीवरील वजन (g = 9.8 m/s²): W = 2 × 9.8 = 19.6 N. चंद्रावर ≈ 19.6 ÷ 6 ≈ 3.3 N. वस्तुमान मात्र 2 kg च राहते.
झटपट उजळणी
वस्तुमान: kg, अदिश, बदलत नाही. वजन: N, सदिश, बदलते.
G वैश्विक स्थिरांक आहे; g ठिकाणानुसार बदलते.
निर्वातात पीस आणि नाणे एकाच वेळी खाली पडतात.
अंतराळवीर मुक्त पतनात असल्याने त्यांना वजनरहित वाटते.
मूलद्रव्यांचा अभ्यास सोपा व्हावा म्हणून शास्त्रज्ञांनी त्यांची गटांत मांडणी केली. आधुनिक आवर्तसारणीत मूलद्रव्ये अणुअंकाच्या चढत्या क्रमाने मांडली आहेत.
महत्त्वाचे मुद्दे
डोबेरायनरची त्रिके: तीन मूलद्रव्यांचा गट; मधल्याचे अणुवस्तुमान ≈ इतर दोघांची सरासरी (Li, Na, K). फार थोडी त्रिके मिळाली.
न्यूलँड्सचा अष्टकांचा नियम: प्रत्येक आठव्या मूलद्रव्याचे गुणधर्म पहिल्यासारखे. फक्त कॅल्शिअमपर्यंत लागू.
मेंडेलीव्ह: अणुवस्तुमानानुसार मांडणी; न सापडलेल्या मूलद्रव्यांसाठी रिकाम्या जागा (एका-ॲल्युमिनिअम = गॅलिअम, एका-सिलिकॉन = जर्मेनिअम).
मेंडेलीव्हच्या त्रुटी: हायड्रोजन व समस्थानिकांना निश्चित जागा नाही; काही जोड्या उलट्या क्रमात (Co–Ni).
आधुनिक आवर्ती नियम (मोसले): मूलद्रव्यांचे गुणधर्म हे अणुअंकाचे आवर्ती फल आहेत.
आधुनिक सारणी: 7 आवर्तने (आडव्या ओळी), 18 गण (उभे स्तंभ); s, p, d, f खंड.
एका गणातील मूलद्रव्यांत संयुजा इलेक्ट्रॉनची संख्या सारखी असते.
महत्त्वाच्या संज्ञा
आवर्तन – आडवी ओळ; कवचांची संख्या सारखी.
गण – उभा स्तंभ; संयुजा इलेक्ट्रॉन सारखे.
संयुजा – अणूची संयोग पावण्याची क्षमता.
धातुसदृश – धातू व अधातू दोन्हींचे गुणधर्म असलेली मूलद्रव्ये (B, Si, As).
महत्त्वाची माहिती
गुणधर्म
आवर्तनात डावीकडून उजवीकडे (→)
गणात वरून खाली (↓)
अणुत्रिज्या
कमी होते
वाढते
धातुगुणधर्म
कमी होतो
वाढतो
संयुजा इलेक्ट्रॉन
1 ते 8 वाढतात
सारखेच राहतात
उदाहरण
सोडिअम (Z = 11): 2, 8, 1 → तीन कवचे म्हणून आवर्तन 3; एक संयुजा इलेक्ट्रॉन म्हणून गण 1; संयुजा 1.
झटपट उजळणी
कवचाची क्षमता: 2n² (K = 2, L = 8, M = 18).
गण 18 = राजवायू, संयुजा 0.
गण 1 = अल्कली धातू; गण 17 = हॅलोजन.
समस्थानिकांचा अणुअंक सारखा, म्हणून त्यांना एकच जागा.
रासायनिक अभिक्रियेत पदार्थांचे नवीन पदार्थांत रूपांतर होते. ती आपण संतुलित रासायनिक समीकरणाने लिहितो.
महत्त्वाचे मुद्दे
अभिक्रिया झाल्याच्या खुणा: रंग बदलणे, वायू बाहेर पडणे, अवक्षेप तयार होणे, तापमान बदलणे.
संतुलित समीकरणात दोन्ही बाजूंना प्रत्येक अणूची संख्या सारखी असते.
संयोग: A + B → AB. अपघटन: AB → A + B.
विस्थापन: अधिक क्रियाशील मूलद्रव्य कमी क्रियाशील मूलद्रव्याला संयुगातून बाहेर काढते.
दुहेरी विस्थापन: दोन संयुगांत आयनांची अदलाबदल होते (बहुधा अवक्षेप मिळतो).
उष्मादायी अभिक्रियेत उष्णता बाहेर पडते; उष्माग्राही अभिक्रियेत उष्णता शोषली जाते.
ऑक्सिडीकरण = ऑक्सिजन मिळणे / हायड्रोजन जाणे; क्षपण = उलट. दोन्ही एकत्र = रेडॉक्स.
अभिक्रियेचा दर तापमान, संहती, कणांचा आकार आणि उत्प्रेरक यांवर अवलंबून असतो.
महत्त्वाच्या संज्ञा
अभिक्रियाकारक / उत्पादिते – अभिक्रियेपूर्वीचे / नंतरचे पदार्थ.
अवक्षेप – द्रावणात तयार होणारा अद्राव्य स्थायू.
क्षरण – हवा व आर्द्रतेमुळे धातूंची हळूहळू होणारी झीज (लोखंड गंजणे).
खवटपणा – अन्नातील तेल-तुपाचे ऑक्सिडीकरण होऊन वास व चव बिघडणे.
सूत्रे
CaO + H₂O → Ca(OH)₂ + उष्णता (संयोग, उष्मादायी)
CaCO₃ → CaO + CO₂ (तापवल्यावर अपघटन)
Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu (विस्थापन)
BaCl₂ + Na₂SO₄ → BaSO₄↓ + 2NaCl (दुहेरी विस्थापन)
CuO + H₂ → Cu + H₂O (रेडॉक्स)
उदाहरण
निळ्या कॉपर सल्फेटच्या द्रावणात लोखंडी खिळा ठेवला की द्रावण फिकट हिरवे होते आणि खिळ्यावर तपकिरी तांब्याचा थर जमतो, कारण लोखंड तांब्यापेक्षा अधिक क्रियाशील आहे.
झटपट उजळणी
समीकरण फक्त सहगुणक बदलून संतुलित करावे, सूत्र कधीही बदलू नये.
प्रकाश एका माध्यमातून दुसऱ्या माध्यमात जाताना आपली दिशा बदलतो. याला प्रकाशाचे अपवर्तन म्हणतात. मृगजळ, ताऱ्यांचे लुकलुकणे आणि इंद्रधनुष्य यामुळेच दिसतात.
महत्त्वाचे मुद्दे
वेगवेगळ्या माध्यमांत प्रकाशाचा वेग वेगळा असतो, म्हणून तो वाकतो.
किरणांचे नियम: (1) मुख्य अक्षाला समांतर किरण → नाभीतून जातो; (2) नाभीतून जाणारा किरण → समांतर बाहेर पडतो; (3) प्रकाशीय मध्यातून जाणारा किरण → न वाकता सरळ जातो.
बहिर्गोल भिंग: वस्तू 2F₁ पलीकडे → लहान, वास्तव, उलटी प्रतिमा; F₁ वर → अनंत अंतरावर प्रतिमा; F₁ व O मध्ये → आभासी, सुलट, मोठी (साधा सूक्ष्मदर्शक).
अंतर्गोल भिंग नेहमी लहान, आभासी, सुलट प्रतिमा देते.
डोळा भिंगाचे नाभीय अंतर बदलून जवळच्या व दूरच्या वस्तू स्पष्ट पाहतो (समायोजन शक्ती).
निकटबिंदू = 25 cm; दूरबिंदू = अनंत.
महत्त्वाच्या संज्ञा
नाभीय अंतर (f) – प्रकाशीय मध्य व मुख्य नाभी यांतील अंतर.
अवकाश मोहिमांमध्ये उपग्रह व अवकाशयाने पृथ्वीबाहेर पाठवली जातात. त्यांचा उपयोग दळणवळण, हवामान, संरक्षण आणि विश्वाचा अभ्यास यासाठी होतो.
महत्त्वाचे मुद्दे
अवकाश मोहिमांचे उपयोग: टीव्ही व इंटरनेट, GPS, हवामान व आपत्तीची पूर्वसूचना, संरक्षण, नैसर्गिक संसाधनांचा शोध.
नैसर्गिक उपग्रह: उदा. चंद्र. कृत्रिम उपग्रह: मानवनिर्मित.
कार्यानुसार उपग्रह: दळणवळण, हवामान, दिशादर्शन, पृथ्वी निरीक्षण, लष्करी, प्रसारण.
कक्षा: निम्न पृथ्वी कक्षा (180–2000 km), मध्यम पृथ्वी कक्षा (2000–35,780 km), उच्च पृथ्वी कक्षा (35,780 km पेक्षा जास्त). भूस्थिर उपग्रह (~35,780 km) एकाच ठिकाणावर स्थिर दिसतो.
उपग्रह प्रक्षेपक: PSLV व GSLV (भारत, इस्रो).
भारताच्या मोहिमा: आर्यभट (1975), चांद्रयान-1 (2008, चंद्रावर पाण्याचे अस्तित्व), मंगळयान (2013), चांद्रयान-3 (2023, चंद्राच्या दक्षिण ध्रुवाजवळ अवतरण).
अवकाश कचरा: निकामी उपग्रह व त्यांचे तुकडे पृथ्वीभोवती फिरतात; चालू उपग्रहांना धोका.
महत्त्वाच्या संज्ञा
मुक्तिवेग – पृथ्वीच्या पृष्ठभागावरून 11.2 km/s.
कक्षीय (क्रांतिक) वेग – उपग्रहाला कक्षेत फिरत राहण्यासाठी लागणारा वेग.
उपग्रह प्रक्षेपक – उपग्रहाला त्याच्या कक्षेत नेणारे रॉकेट.
सूत्रे
सूत्र
अर्थ
v_c = √(GM/(R + h))
h उंचीवरील कक्षीय वेग
v_esc = √(2GM/R)
मुक्तिवेग
उदाहरण
जास्त उंचीवरचा उपग्रह हळू फिरतो: v हा 1/√(R + h) वर अवलंबून आहे, म्हणून h वाढली की v कमी होतो.
झटपट उजळणी
इस्रो = भारतीय अंतराळ संशोधन संस्था (1969).
भूस्थिर उपग्रहाचा परिभ्रमण काळ = 24 तास.
जड उपग्रह उंच कक्षेत नेण्यासाठी GSLV.
जुने उपग्रह कक्षेतून खाली आणून अवकाश कचरा कमी करता येतो.