Nuclear Force MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for Nuclear Force - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें

सही उत्तर है: विकल्प 1) प्रबल, अल्प परास और आवेश-स्वतंत्र

व्याख्या:

नाभिकीय बल वे बल हैं जो एक परमाणु नाभिक के भीतर प्रोटॉन और न्यूट्रॉन के बीच कार्य करते हैं।

इन बलों की निम्नलिखित विशेषताओं द्वारा विशेषता है:

प्रबल: नाभिकीय बल प्रकृति में सबसे प्रबल बलों में से एक हैं, जो विद्युत चुम्बकीय बलों से बहुत अधिक प्रबल हैं।

अल्प परास: नाभिकीय बल केवल बहुत कम दूरी पर प्रभावी होते हैं, आमतौर पर कुछ फेम्टोमीटर (10^-15 मीटर) के क्रम पर।

आवेश-स्वतंत्र: नाभिकीय बल न्यूट्रॉन के युग्मों, प्रोटॉन के युग्मों और न्यूट्रॉन-प्रोटॉन युग्मों के बीच समान रूप से कार्य करते हैं, जिसका अर्थ है कि वे कणों के आवेश पर निर्भर नहीं करते हैं।

इसलिए, नाभिकीय बल का वर्णन करने वाला सही कथन यह है कि यह प्रबल, अल्प-परास और आवेश-स्वतंत्र है।

सही उत्तर केवल I है।

मुख्य बिंदु

• कूलॉम का नियम न्यूटन के तीसरे नियम से सहमत है।
• न्यूटन का तीसरा नियम कहता है कि प्रत्येक क्रिया के लिए एक समान और विपरीत प्रतिक्रिया होती है। इसी प्रकार, कूलॉम का नियम कहता है कि एक आवेश द्वारा दूसरे आवेश पर लगाया गया बल परिमाण में समान और दिशा में विपरीत होता है जो दूसरे आवेश द्वारा पहले आवेश पर लगाया जाता है।
• मुक्त आकाश की परावैद्युतता का SI मात्रक, जिसे विद्युत स्थिरांक (ε₀) भी कहा जाता है, वास्तव में C²/N·m² है और c²/N·m नहीं। यह मात्रक कूलॉम के नियम से प्राप्त किया जा सकता है, जहाँ दो बिंदु आवेशों के बीच बल मुक्त आकाश की परावैद्युतता के व्युत्क्रमानुपाती होता है।

अतिरिक्त जानकारी

• मुक्त आकाश की परावैद्युतता
  • मुक्त आकाश की परावैद्युतता (ε₀) एक मौलिक भौतिक स्थिरांक है जो वर्णन करता है कि विद्युत क्षेत्र निर्वात के साथ कैसे परस्पर क्रिया करते हैं। यह इलेक्ट्रोस्टैटिक्स और इलेक्ट्रोमैग्नेटिज्म के समीकरणों में महत्वपूर्ण है।
  • ε₀ का सही SI मात्रक F/m (फैराड प्रति मीटर) है, लेकिन कूलॉम के नियम के संदर्भ में, इसे अक्सर C²/N·m² के रूप में दर्शाया जाता है।

गणना:

यूकावा के मेसॉन सिद्धांत में, न्यूट्रॉन और प्रोटॉन के बीच अन्योन्य क्रिया को निरूपित करने वाली स्थितिज ऊर्जा इस प्रकार दी जाती है:

\(V=-g^{2} \frac{e^{-\lambda r}}{r}\)

यह एक विशिष्ट यूकावा विभव है, जो मेसॉन द्वारा मध्यस्थता वाली लघु-परिधि नाभिकीय बल को मॉडल करता है। घातीय क्षय कारक \(e^{-\lambda r}\) प्रबल नाभिकीय बल की सीमित परास के लिए उत्तरदायी है, और \(\frac{1}{r}\) निर्भरता कूलम्ब विभव के समान है, लेकिन विनिमय मेसॉन के द्रव्यमान द्वारा संशोधित है।

इस प्रकार, विकल्प '2' सही है।

संप्रत्यय:

• माइक्रोमीटर (µm): लंबाई की एक इकाई जो \(10^{-6} \, \text{m}\) के बराबर होती है।
• फेम्टोमीटर (fm): लंबाई की एक इकाई जो \(10^{-15} \, \text{m} \) के बराबर होती है।
• दो इकाइयों का अनुपात मीटर में उनके परिमाणों को विभाजित करके निर्धारित किया जाता है।

गणना:

हम जानते हैं: \(⇒ 1 \, \text{माइक्रोमीटर} = 10^{-6} \, \text{m} \\ ⇒ 1 \, \text{फेम्टोमीटर} = 10^{-15} \, \text{m}\)

अनुपात है:

\(⇒ \frac{1 \, \text{माइक्रोमीटर}}{1 \, \text{फेम्टोमीटर}} = \frac{10^{-6}}{10^{-15}} \\ ⇒ = 10^{9}\)

∴ सही उत्तर है: विकल्प 1 (10⁹)।

संप्रत्यय:

• नाभिकीय बल: नाभिक में न्यूक्लियॉनों (प्रोटॉन और न्यूट्रॉन) के बीच कार्य करने वाला एक लघु-परिसर बल।
• यह आवेश से स्वतंत्र है, अर्थात यह प्रोटॉन-प्रोटॉन, न्यूट्रॉन-न्यूट्रॉन और प्रोटॉन-न्यूट्रॉन जोड़ों के बीच समान रूप से कार्य करता है।
• नाभिकीय बल आकर्षक होते हैं और विद्युत चुम्बकीय बलों से बहुत अधिक मजबूत होते हैं, लेकिन लगभग \(1 \, \text{fm}.\) की सीमा के भीतर ही कार्य करते हैं।
• इस सीमा के बाहर, नाभिकीय बल नगण्य हो जाता है।

व्याख्या:

• विकल्प 1: प्रोटॉन पर न्यूट्रॉन - एक न्यूट्रॉन प्रोटॉन पर नाभिकीय बल लगाता है क्योंकि वे दोनों न्यूक्लियॉन हैं, और बल आवेश से स्वतंत्र है।
• विकल्प 2: प्रोटॉन पर प्रोटॉन - प्रोटॉन अपने धनात्मक आवेशों के कारण प्रतिकर्षी विद्युत चुम्बकीय बल के साथ नाभिकीय बल का अनुभव करते हैं। इसलिए, यह विशुद्ध रूप से नाभिकीय बल नहीं है।
• विकल्प 3: न्यूट्रॉन पर न्यूट्रॉन - न्यूट्रॉन एक-दूसरे पर नाभिकीय बल लगाते हैं क्योंकि वे उदासीन होते हैं और विद्युत चुम्बकीय अन्योन्यक्रिया का अनुभव नहीं करते हैं। यह विशुद्ध रूप से नाभिकीय बल है।
• विकल्प 4: उपरोक्त में से एक से अधिक - विकल्प 1 और 3 दोनों में केवल नाभिकीय बल शामिल है।
• विकल्प 5: उपरोक्त में से कोई नहीं - गलत है क्योंकि विकल्प 1 और 3 में नाभिकीय बल शामिल है।

∴ सही उत्तर है: विकल्प 4 (उपरोक्त में से एक से अधिक)।

सही उत्तर प्रबल नाभिकीय बल है।

Key Points

• प्रबल नाभिकीय बल परमाणुओं के नाभिक को एक साथ रखने के लिए उत्तरदायी होते हैं। यह अभिक्रियाओं में सबसे प्रभावी बल है और इतना प्रबल है कि यह नाभिक के साथ समान आवेश वाले प्रोटॉन को बांधता है।
• यह प्रकृति में सबसे आकर्षण है लेकिन कभी-कभी प्रतिकषर्ण हो सकता है। इसका लघु परास 1fm है।

Additional Information

• मूल बल या अन्योन्यक्रियाएँ प्रकृति के वह बल हैं जिनके बिना सभी वस्तुएँ अलग हो जाएँगी।
• प्रकृति के चार मूल बल हैं। यह इस प्रकार हैं:

1. गुरुत्वाकर्षण बल
2. विद्युत चुम्बकीय बल
3. दुर्बल नाभिकीय बल
4. प्रबल नाभिकीय बल

सही उत्तर विकल्प 3 ) है अर्थात क्षेत्र B परमाणु बल की आकर्षक प्रकृति के अनुरूप है

अवधारणा :

• परमाणु बल प्रोटॉन और न्यूट्रॉन के बीच का बल हैं और जो उन्हें परमाणु नाभिक से बांधते हैं।
  • प्रोटॉन और न्यूट्रॉन को नाभिक कहा जाता है।
  • परमाणु बल आमतौर पर प्रकृति में आकर्षक होता है। लेकिन नाभिक के केंद्र से 0.7 fm से कम दूरी पर, नाभिक एक दूसरे के बहुत करीब होते हैं जैसे कि एक बिंदु के बाद, वे आकर्षण से करीब नहीं आ सकते हैं और विकर्षण शुरू कर सकते हैं। यह वह जगह है जहां परमाणु बल प्रकृति में विकर्षक हैं और इस प्रकार, नाभिक अपने आप में टकराने वाले नाभिक के बिना आयोजित होता है।
  • नाभिकीय बल एक लघु- सीमा बल है और नाभिक के केंद्र से 2.5 fm से अधिक दूरी पर, यह गैर-मौजूद है।

व्याख्या :

• परमाणु बल आकर्षक और विकर्षक प्रकृति का हो सकता है।
• नाभिकों के बीच 0.7 fm से कम दूरी पर, नाभिकीय बल अधिक प्रबल होते हैं और इनकी प्रकृति विकर्षक होती है। इसलिए, क्षेत्र  A विकर्षक प्रकृति के अनुरूप है।
• नाभिकों के बीच 0.7 fm से अधिक की दूरी पर, यह प्रकृति में आकर्षक है। इसलिए, क्षेत्र B परमाणु बल की आकर्षक प्रकृति के अनुरूप है।

अवधारणा:

युकावा का परमाणु बलों का सिद्धांत

• 50 साल पहले, ओसाका विश्वविद्यालय में एक युवा जापानी सैद्धांतिक भौतिकविज्ञानी हिदेकी युकावा ने परमाणु बलों के एक मौलिक सिद्धांत का प्रस्ताव किया था जिसमें न्यूट्रॉन और प्रोटॉन के बीच बड़े पैमाने पर आवेशित कणों के आदान-प्रदान को शामिल किया गया था।
• उन्होंने विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के प्रकाश क्वांटा से उन्हें अलग करने के लिए आदान-प्रदान किए गए कणों को "भारी क्वांटा" कहा, लेकिन अब उन्हें पायन्स के रूप में जाना जाता है, कणों के एक बड़े परिवार के सबसे हल्के सदस्य जिन्हें मेसन कहा जाता है।

व्याख्या:

• युकावा के परमाणु बलों के सिद्धांत के अनुसार, नाभिक के बीच परमाणु बल की उत्पत्ति मेसन के आदान-प्रदान के कारण है।
• इसलिए, विकल्प 1 सही है।

अवधारणा:

• प्रबल परमाणु बल: प्रबल आकर्षक बल जो एक नाभिक में प्रोटॉन और न्यूट्रॉन को एक साथ बांधता है, उसे एक प्रबल परमाणु बल कहा जाता है।
  • यह बल एक विद्युत स्थैतिक बल नहीं हो सकता क्योंकि धन रूप से आवेशित प्रोटॉन 10-15 m के क्रम की छोटी सी दूरी तक एक दूसरे को प्रतिकर्षित करते है।
  •  यह प्रबल परमाणु बल सभी मौलिक बलों में सबसे मजबूत है, जो विद्युत चुम्बकीय बल की तुलना में लगभग 100 गुना प्रबल है।

प्रबल परमाणु बल के महत्वपूर्ण गुण:

1. यह प्रकृति में ज्ञाता सबसे प्रबल अंत: क्रिया है, जो गुरुत्वाकर्षण बल की तुलना में लगभग 1038 गुना प्रबल है ।

2.  यह एक छोटी दूरी का बल है जो केवल नाभिक ( =10-15 m) के आकार पर संचालित होता है।

3. यह मूल रूप से एक आकर्षक बल है, लेकिन जब नाभिक के बीच की दूरी 0.5 फर्मी (1 फर्मी = =10-15 m) से कम हो जाती है तो प्रतिकारक हो जाता है।

4. यह दूरी की कुछ उच्च घात (>2) के साथ व्युत्क्रमानुपाती है

5. यह एक गैर-केंद्रीय और गैर संरक्षी बल है।

व्याख्या

• ऊपर से यह स्पष्ट है कि एक परमाणु बल की सीमा 1 फर्मी के क्रम की है। इसलिए विकल्प 3 सही है।

अवधारणा:

• सभी बल जिन्हे हम हर दिन अनुभव (और कई है कि हम जानते भी नहीं) करते है, को चार मौलिक बलों में वर्गीकृत किया जा सकता है:

1. गुरुत्वाकर्षण.
2. दुर्बल बल
3. विद्युत चुंबकत्व
4. प्रबल बल

• इन 4 बलों को प्रकृति के चार मौलिक बलों के रूप में जाना जाता है।

1. गुरुत्वाकर्षण: दो निकायों जिनमें द्रव्यमान या ऊर्जा है,के बीच आकर्षण बल को गुरुत्वाकर्षण कहा जाता है ।
2. दुर्बल परमाणु बल : कण क्षय के लिए जिम्मेदार बल को दुर्बल परमाणु बल के रूप में जाना जाता है ।
   • यह बल एक प्रकार के अवपरमाणुक कण में दूसरे के परिवर्तन दर्शाता है।
3. विद्युत चुम्बकीय बल: वह बल जो आवेशित कणों के बीच कार्य करता है।
   • विपरीत आवेश जो एक दूसरे को आकर्षित करते हैं, जबकि समान आवेश एक दूसरे को प्रतिकर्षित करते है।
4. प्रबल परमाणु बल : यह बल बड़े कणों के निर्माण के लिए पदार्थ के आधारभूत कणों को एक साथ बांधता है ।
   • यह एक साथ क्वार्कों को रखता है जो प्रोटॉन और न्यूट्रॉन को बनाते है, और प्रबल बल का भाग एक परमाणु नाभिक के प्रोटॉन और न्यूट्रॉन एक साथ रखता है।
   • यह बल प्रकृति में चार मौलिक बलों में सबसे मजबूत है।

व्याख्या:

• दो प्रोटॉन के बीच बल = प्रोटॉन और न्यूट्रॉन के बीच बल।
• यह बल प्रोटॉन और न्यूट्रॉन को एक साथ बांधता है जो इसे सबसे मजबूत बल बनाता है। हालांकि यह बल परमाणु के अंदर काम करता है, इस बल को मजबूत परमाणु बल के रूप में जाना जाता है ।
• तो सही जवाब विकल्प 2 है।

• न्यूट्रॉन के करीब रहने वाला न्यूट्रिनो न्यूट्रॉन को प्रोटॉन में बदल सकता है जबकि न्यूट्रिनो इलेक्ट्रॉन बन जाता है।
  • यह दुर्बल परमाणु बल के कारण है

सही उत्तर विकल्प 4) अर्थात उपरोक्त सभी है

अवधारणा:

• परमाणु बल प्रोटॉन और न्यूट्रॉन के बीच का बल हैं और जो उन्हें परमाणु नाभिक से बांधते हैं।
  • प्रोटॉन और न्यूट्रॉन को नाभिक कहा जाता है।
  • परमाणु बल आमतौर पर प्रकृति में आकर्षक होता है। लेकिन नाभिक के केंद्र से 0.7 fm से कम दूरी पर, नाभिक एक दूसरे के बहुत करीब होते हैं जैसे कि एक बिंदु के बाद, वे आकर्षण से करीब नहीं आ सकते हैं और विकर्षण शुरू कर सकते हैं। यह वह जगह है जहां परमाणु बल प्रकृति में विकर्षक हैं और इस प्रकार, नाभिक अपने आप में टकराने वाले नाभिक के बिना आयोजित होता है।
  • नाभिकीय बल एक लघु- सीमा बल है और नाभिक के केंद्र से 2.5 fm से अधिक दूरी पर, यह गैर-मौजूद है।

स्पष्टीकरण:

• नाभिकीय बल लघु- सीमित है और प्रकृति में आकर्षक और विकर्षक दोनों हो सकता है।
• प्रोटॉन धनात्मक रूप से आवेशित होते हैं और न्यूट्रॉन अनावेशित होते हैं। परमाणु बल नाभिकों के बीच मौजूद होता है अर्थात यह प्रोटॉन और प्रोटॉन, न्यूट्रॉन और प्रोटॉन या न्यूट्रॉन और न्यूट्रॉन के बीच हो सकता है। इसलिए बल की प्रकृति उनके आवेशों से समान स्वतंत्र रहती है।
• इसलिए, दिए गए सभी कथन सही हैं।

संकल्पना:

परमाणु बल:

• वे बल जो नाभिकों को नाभिक में बांधे रखते हैं, नाभिकीय बल कहलाते हैं।
• परमाणु बल की विशेषताएं:
  1. परमाणु बल न्यून सीमा के बल हैं। ये 10-15 m से अधिक बड़ी दूरी पर मौजूद नहीं होते हैं।
  2. परमाणु बल प्रकृति में सबसे मजबूत बल हैं।
  3. ये आकर्षक बल हैं और नाभिक की स्थिरता का कारण बनते हैं।
  4. ये बल आवेश-स्वतंत्र हैं।
  5. परमाणु बल गैर-केंद्रीय बल हैं।

व्याख्या:

• वैज्ञानिक युकावा के अनुसार, दो नाभिकों के बीच परमाणु बल नाभिकों के बीच मेसन नामक कणों के आदान-प्रदान का परिणाम है। अत: विकल्प 2 सही है।

अवधारणा:

कूलम्ब का नियम:

• दो आवेशों के बीच कार्य करने वाला विद्युत स्थैतिक आकर्षण बल कूलम्ब के नियम के अनुसार होता है। 
• यह गुरुत्वाकर्षण की तुलना में बहुत प्रबल बल है।
• जब दो आवेशित कण जिन पर आवेश q1 और q2 एक दूसरे से दूरी r से अलग किया जाता है तो उनके बीच विद्युत स्थैतिक बल दो कणों के आवेशो के गुणनफल के सीधे आनुपातिक और उनके बीच की दूरी के व्युत्क्रमानुपाती होता है।

बल (F) ∝ q1 × q2

\(F \propto \frac{1}{{{r^2}}}\)

\(F = K\frac{{{q_1}\; \times \;{q_2}}}{{{r^2}}}\)

जहाँ K एक स्थिरांक है = 9 × 109 Nm2/C2

परमाणु बल

• प्रोटॉन और न्यूट्रॉन के बीच का बल जो उन्हें परमाणु नाभिक से बांधता है।
• प्रोटॉन और न्यूट्रॉन को न्यूक्लियॉन कहा जाता है।
• नाभिकीय बल सामान्यतः आकर्षक प्रकृति का होता है।
• लेकिन नाभिक के बीच 0.7 fm (1fm = 10 ^-15 m) से कम की दूरी पर, नाभिक एक दूसरे के बहुत करीब होते हैं जैसे कि एक बिंदु के बाद, वे आकर्षण से करीब नहीं आ सकते हैं और प्रतिकर्षित करना शुरू कर देते हैं। यह वह जगह है जहां परमाणु बल प्रकृति में प्रतिकर्षक होते हैं और इस प्रकार, नाभिक अपने आप में टकराए बिना नाभिक को धारण करता है।
• परमाणु बल एक छोटी दूरी का बल है और 2.5 fm से अधिक दूरी पर यह नगण्य हो जाता है।
• बल स्थिरवैद्युत बल से भी अधिक प्रबल होता है क्योंकि यह दो धन आवेशों (प्रोटॉन) को एक साथ बांधता है जब दूरी 1 fm से कम हो।
• 1 fm से अधिक की दूरी के लिए परमाणु बल अधिक मजबूत होता है।

व्याख्या:

• अभिकथन, परमाणु बल हमेशा विद्युत स्थैतिक बल की तुलना में अधिक प्रबल होता है, स्पष्ट रूप से एक गलत कथन है क्योंकि ऐसा तब होता है जब न्यूक्लियॉन 1 fm से कम दूरी पर होते हैं। कारण 'नाभिकीय बल दो धन आवेशों (प्रोटॉन) को भी नाभिक में एक साथ बांधता है।' एक सही कथन है।
• अत: सही विकल्प अभिकथन गलत है, कारण सही है।

सही उत्तर विकल्प 4) अर्थात उपरोक्त सभी है

अवधारणा:

• नाभिकीय बल प्रोटॉन और न्यूट्रॉन के बीच के बल हैं और जो उन्हें परमाणु नाभिक से बांधता हैं।
  • प्रोटॉन और न्यूट्रॉन को न्यूक्लियॉन कहा जाता है।
  • नाभिकीय बल सामान्यतः आकर्षक प्रकृति का होता है।
  • लेकिन नाभिक के केंद्र से 0.7 fm से कम की दूरी पर, नाभिक एक दूसरे के बहुत करीब होते हैं, इस प्रकार कि एक बिंदु के बाद, वे आकर्षण से करीब नहीं आ सकते हैं और प्रतिकर्षण  शुरू कर देते हैं।
  • यह वह जगह है जहां नाभिकीय बल प्रकृति में प्रतिकर्षक होते हैं और इस प्रकार, नाभिक स्वयम में टकराए बिना न्युक्लियोंन को धारण करता है।
  • नाभिकीय बल एक छोटी दूरी का बल है और नाभिक के केंद्र से 2.5 fm से अधिक की दूरी पर, यह अस्तित्वहीन है।

व्याख्या:

• परमाणु बल कम दूरी का होता है और प्रकृति में आकर्षक और प्रतिकर्षक दोनों हो सकता है।
• प्रोटॉन धनावेशित होते हैं और न्यूट्रॉन अनावेशित होते हैं। नाभिकीय बल न्युक्लियोंन के बीच मौजूद होता है अर्थात यह प्रोटॉन और प्रोटॉन, न्यूट्रॉन और प्रोटॉन, या न्यूट्रॉन और न्यूट्रॉन के बीच हो सकता है। इसलिए बल की प्रकृति उनके आवेशों से स्वतंत्र रहती है।

  अत: दिए गए सभी कथन सत्य हैं।

संकल्पना:

नाभिकों के मध्य दो प्रकार के बल नाभिकीय बल और स्थिरवैद्युत बल कार्य करते हैं।

व्याख्या:

→ परमाणु को टूटने से बचाने के लिए न्यूट्रॉन संख्या, प्रोटॉन संख्या से अधिक होनी चाहिए।

→ इस प्रकार भारी नाभिकों में न्यूट्रॉनों की संख्या, प्रोटॉनों से अधिक होती है।

→ दो प्रोटॉन, न्यूट्रॉन या न्यूक्लिऑन के बीच बल हमेशा आकर्षी होता है। 

→ स्थिरवैद्युत बल निम्न द्वारा दिया जाता है,

\(F_c = {ke^2\over r^2}\)

इस प्रकार प्रतिकर्षी है।

सही उत्तर विकल्प (2) है।