प्रतिक्रिया (भौतिकी)

शास्त्रीय यांत्रिकी के गति के न्यूटन के नियमों के तीसरे द्वारा वर्णित अनुसार, सभी बल जोड़े में होते हैं जैसे कि यदि एक वस्तु किसी अन्य वस्तु पर बल लगाती है, तो दूसरी वस्तु पहले पर समान और विपरीत प्रतिक्रिया बल लगाती है। तीसरे नियम को और अधिक सामान्यतः  कहा गया है: प्रत्येक क्रिया के लिए हमेशा एक समान प्रतिक्रिया का विरोध किया जाता है: या एक दूसरे पर दो निकायों की पारस्परिक क्रियाएं हमेशा बराबर होती हैं, और विपरीत भागों के लिए निर्देशित होती हैं। दोनों में से कौन सी शक्ति क्रिया है और कौन सी प्रतिक्रिया मनमाना है। दोनों में से किसी एक को क्रिया माना जा सकता है, जबकि दूसरा उससे जुड़ी प्रतिक्रिया है।

जमीन के साथ सहभागिता
जब कोई वस्तु जमीन पर बल लगा रही होती है, तो जमीन समान बल के साथ विपरीत दिशा में पीछे धकेलती है। एप्लाइड फिजिक्स के कुछ क्षेत्रों में, जैसे कि जैव यांत्रिकी, ग्राउंड द्वारा इस बल को ' जमीन प्रतिक्रिया बल ' कहा जाता है; जमीन पर वस्तु द्वारा बल को 'क्रिया' के रूप में देखा जाता है।

जब कोई कूदना चाहता है, तो वह जमीन पर अतिरिक्त नीचे की ओर बल लगाता है ('कार्रवाई')। इसके साथ ही, जमीन व्यक्ति पर ऊपर की ओर बल डालती है ('प्रतिक्रिया')। यदि यह ऊपर की ओर बल व्यक्ति के वजन से अधिक है, तो इसका परिणाम ऊपर की ओर त्वरण होगा। जब ये बल जमीन के लम्बवत् होते हैं तो इन्हें सामान्य बल  भी कहते हैं।

इसी तरह, एक वाहन का चरखा जमीन पर पीछे की ओर खिसकने का प्रयास टकराव  है। यदि जमीन बहुत अधिक फिसलन वाली नहीं है, तो इसका परिणाम घर्षण बलों की एक जोड़ी में होता है: पहिए द्वारा जमीन पर पहिए की दिशा में 'क्रिया', और आगे की दिशा में पहिए पर जमीन द्वारा 'प्रतिक्रिया'। यह अग्र बल वाहन को आगे बढ़ाता है।

गुरुत्वाकर्षण बल
पृथ्वी, अन्य ग्रह ों के बीच, सूर्य की परिक्रमा करती है क्योंकि सूर्य एक गुरुत्वाकर्षण खिंचाव उत्पन्न करता है जो एक केन्द्रापसारक बल के रूप में कार्य करता है, जो पृथ्वी को अपने पास रखता है, जो अन्यथा अंतरिक्ष में चली जाएगी। यदि सूर्य के खिंचाव को एक क्रिया माना जाए, तो पृथ्वी एक साथ सूर्य पर एक गुरुत्वाकर्षण खिंचाव के रूप में प्रतिक्रिया करती है। पृथ्वी के खिंचाव का आयाम सूर्य के समान लेकिन विपरीत दिशा में होता है। चूँकि सूर्य का  द्रव्यमान  पृथ्वी के द्रव्यमान से बहुत अधिक है, सूर्य सामान्यतः  पृथ्वी के खिंचाव पर प्रतिक्रिया नहीं करता है, लेकिन वास्तव में यह करता है, जैसा कि एनीमेशन में दिखाया गया है (सटीक पैमाने पर नहीं)। दोनों वस्तुओं की संयुक्त गति का वर्णन करने का एक सही तरीका (क्षण के लिए अन्य सभी आकाशीय पिंडों को अनदेखा करना) यह कहना है कि वे दोनों द्रव्यमान के केंद्र के चारों ओर परिक्रमा करते हैं, जिसे खगोल विज्ञान में संयुक्त प्रणाली के  केन्द्रक  के रूप में संदर्भित किया जाता है।

समर्थित द्रव्यमान
पृथ्वी पर कोई भी द्रव्यमान पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण बल  द्वारा नीचे खींचा जाता है; इस बल को इसका भार भी कहा जाता है। संबंधित 'प्रतिक्रिया' वह गुरुत्वीय बल है जो द्रव्यमान ग्रह पर आरोपित करता है।

यदि वस्तु को सहारा दिया जाता है ताकि वह आराम पर रहे, उदाहरण के लिए एक केबल जिससे वह लटक रही है, या नीचे की सतह से, या एक तरल जिस पर वह तैर रही है, ऊपर की दिशा में एक समर्थन बल भी है ( तनाव (भौतिकी) बल, सामान्य बल, उत्प्लावक बल, क्रमशः)। यह सहायक बल एक 'समान और विपरीत' बल है; हम इसे न्यूटन के तीसरे नियम के कारण नहीं जानते हैं, बल्कि इसलिए कि वस्तु स्थिर रहती है, ताकि बलों को संतुलित किया जाना चाहिए।

इस समर्थन बल के लिए एक 'प्रतिक्रिया' भी होती है: वस्तु सहायक केबल को नीचे खींचती है, या सहायक सतह या तरल को नीचे धकेलती है। इस स्थिति में, समान परिमाण के चार बल हैं:


 * एफ1. वस्तु पर पृथ्वी द्वारा गुरुत्वाकर्षण बल (नीचे की ओर)
 * एफ2. पृथ्वी पर वस्तु द्वारा गुरुत्वाकर्षण बल (ऊपर की ओर)
 * एफ3. वस्तु पर समर्थन द्वारा बल (ऊपर की ओर)
 * एफ4. समर्थन पर वस्तु द्वारा बल (नीचे की ओर)

बल एफ1 और एफ2 न्यूटन के तीसरे नियम के कारण समान हैं; बलों F के लिए भी यही सच है3 और एफ4. बल एफ1 और एफ3 समान हैं यदि और केवल यदि वस्तु संतुलन में है, और कोई अन्य बल लागू नहीं होता है। (इसका न्यूटन के तीसरे नियम से कोई लेना-देना नहीं है।)

वसंत पर द्रव्यमान
यदि कोई पिंड स्प्रिंग से लटका हुआ है, तो पहले की तरह ही विचार लागू होते हैं। चूंकि, यदि इस प्रणाली को परेशान किया जाता है (उदाहरण के लिए, द्रव्यमान को ऊपर या नीचे की तरफ थोड़ा सा झटका दिया जाता है), द्रव्यमान ऊपर और नीचे दोलन करना शुरू कर देता है। इन त्वरणों (और बाद की मंदी) के कारण, हम न्यूटन के दूसरे नियम से निष्कर्ष निकालते हैं कि वेग में देखे गए परिवर्तन के लिए एक शुद्ध बल जिम्मेदार है। द्रव्यमान पर नीचे की ओर खींचने वाला गुरुत्वाकर्षण बल स्प्रिंग के ऊपर की ओर लोचदार बल के बराबर नहीं होता है। पिछले अनुभाग की शब्दावली में, एफ1 और एफ3 अब बराबर नहीं हैं।

चूंकि, यह अभी भी सच है कि एफ1 = एफ2 और एफ3 = एफ4, जैसा कि न्यूटन के तीसरे नियम द्वारा आवश्यक है।

कारण गलत व्याख्या
शब्द 'कार्रवाई' और 'प्रतिक्रिया' में कार्य-कारण का भ्रामक सुझाव है, जैसे कि 'कार्रवाई' कारण है और 'प्रतिक्रिया' प्रभाव है। इसलिए यह सोचना आसान है कि दूसरा बल पहले के कारण उपलब्ध है, और यहां तक ​​कि पहले के कुछ समय बाद हो रहा है। यह गलत है; बल पूरी तरह से एक साथ हैं, और एक ही कारण से हैं। जब बल किसी व्यक्ति की इच्छा के कारण होता है (उदाहरण के लिए एक फुटबॉल खिलाड़ी एक गेंद को मारता है), यह अस्थिर कारण अधिकांशतः एक असममित व्याख्या की ओर जाता है, जहां गेंद पर खिलाड़ी द्वारा बल को 'कार्रवाई' माना जाता है और गेंद द्वारा बल खिलाड़ी पर, 'प्रतिक्रिया'। लेकिन शारीरिक रूप से स्थिति सममित है। गेंद और खिलाड़ी दोनों पर बलों को उनकी मंहगाई से समझाया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप संपर्क बलों की एक जोड़ी होती है (अंततः विद्युत प्रतिकर्षण के कारण)। यह निकटता खिलाड़ी के एक निर्णय के कारण होती है, इसका भौतिक विश्लेषण पर कोई असर नहीं पड़ता है। जहां तक ​​​​भौतिकी का सवाल है, लेबल 'एक्शन' और 'रिएक्शन' को फ़्लिप किया जा सकता है।

'समान और विपरीत'
भौतिकी के शिक्षकों द्वारा अधिकांशतः देखी जाने वाली एक समस्या यह है कि छात्र न्यूटन के तीसरे नियम को एक ही वस्तु पर कार्यरत 'समान और विपरीत' बलों के जोड़े पर लागू करते हैं। यह गलत है; तीसरा नियम दो भिन्न -भिन्न वस्तुओं पर लगने वाले बलों को संदर्भित करता है। इसके विपरीत, मेज पर पड़ी एक पुस्तक नीचे की ओर गुरुत्वाकर्षण बल (पृथ्वी द्वारा लगाया गया) और मेज द्वारा ऊपर की ओर सामान्य बल के अधीन है, दोनों बल एक ही पुस्तक पर कार्य कर रहे हैं। चूँकि पुस्तक त्वरित नहीं हो रही है, न्यूटन के दूसरे नियम के अनुसार, इन बलों को बिल्कुल संतुलित होना चाहिए। इसलिए वे 'बराबर और विपरीत' हैं, फिर भी वे एक ही वस्तु पर कार्य कर रहे हैं, इसलिए वे न्यूटन के तीसरे नियम के अर्थ में क्रिया-प्रतिक्रिया बल नहीं हैं। न्यूटन के तीसरे नियम के अर्थ में वास्तविक क्रिया-प्रतिक्रिया बल पुस्तक का भार (पुस्तक पर पृथ्वी का आकर्षण) और पृथ्वी पर पुस्तक का ऊपर की ओर गुरुत्वाकर्षण बल हैं। किताब भी टेबल को नीचे धकेलती है और टेबल किताब को ऊपर की तरफ धकेलती है। इसके अतिरिक्त, किताब पर काम करने वाली ताकतें हमेशा समान रूप से मजबूत नहीं होती हैं; यदि पुस्तक को किसी तीसरे बल द्वारा नीचे धकेला जाता है, या यदि तालिका तिरछी है, या यदि टेबल-एंड-बुक सिस्टम एक त्वरित लिफ्ट में है, तो वे भिन्न होंगे। सभी बलों के योग पर विचार करके एक ही वस्तु पर कार्य करने वाली किसी भी संख्या के स्थिति को कवर किया जाता है।

इस समस्या का एक संभावित कारण यह है कि तीसरे नियम को अधिकांशतः संक्षिप्त रूप में कहा जाता है: प्रत्येक क्रिया के लिए एक समान और विपरीत प्रतिक्रिया होती है, विवरण के बिना, अर्थात् ये बल दो भिन्न -भिन्न  वस्तुओं पर कार्य करते हैं। इसके अतिरिक्त, किसी वस्तु के वजन और सामान्य बल के बीच एक कारण संबंध होता है: यदि किसी वस्तु का वजन नहीं होता है, तो उसे मेज से समर्थन बल का अनुभव नहीं होगा, और वजन तय करता है कि समर्थन बल कितना मजबूत होगा। यह कार्य-कारण संबंध तीसरे नियम के कारण नहीं बल्कि व्यवस्था में अन्य भौतिक संबंधों के कारण है।

अभिकेन्द्री और केन्द्रापसारक बल
एक अन्य सामान्य गलती यह कहना है कि एक वस्तु जिस केन्द्रापसारक बल का अनुभव करती है, वह उस वस्तु पर केन्द्रापसारक बल की प्रतिक्रिया है। यदि एक वस्तु एक साथ केन्द्रापसारक बल और समान और विपरीत केन्द्रापसारक बल दोनों के अधीन होती है, तो शुद्ध बल गायब हो जाएगा और वस्तु एक परिपत्र गति का अनुभव नहीं कर सकती। केन्द्रापसारक बल को कभी-कभी एक काल्पनिक बल या छद्म बल कहा जाता है, इस तथ्य को रेखांकित करने के लिए कि ऐसा बल केवल तभी प्रकट होता है जब गणना या माप गैर-जड़त्वीय संदर्भ फ्रेम में आयोजित किए जाते हैं।

यह भी देखें

 * जमीनी प्रतिक्रिया बल
 * प्रतिक्रियाशील केन्द्रापसारक बल
 * आइजैक न्यूटन
 * बुतपरस्त का बेटा
 * प्रतिक्रिया इंजन /  जेट इंजिन
 * बहुत ताकत

ग्रन्थसूची

 * Feynman, R. P., Leighton and Sands (1970) The Feynman Lectures on Physics, Volume 1, Addison Wesley Longman, ISBN 0-201-02115-3.
 * Resnick, R. and D. Halliday (1966) Physics, Part 1, John Wiley & Sons, New York, 646 pp + Appendices.
 * Warren, J. W. (1965) The Teaching of Physics, Butterworths, London,130 pp.