सामान्य भौतिकी और दैनिक रसायन विज्ञान (General Physics & Everyday Chemistry)

🎯 PYQs — भौतिकी और रसायन विज्ञान (मध्यम आवृत्ति)

सबसे ज्यादा पूछे जाने वाले विषय:

• न्यूटन के नियमों के अनुप्रयोग
• दबाव और ऊंचाई प्रभाव
• डॉपलर प्रभाव
• TIR (पूर्ण आंतरिक परावर्तन) और ऑप्टिकल फाइबर
• प्लास्टिक के प्रकार

सामान्य जाल:

• ❌ ध्वनि की गति ठोस पदार्थों में अधिक होती है (गैसों में नहीं)
• ❌ अपकेंद्री बल (Centrifugal force) स्पष्ट/छद्म है (वास्तविक नहीं)
• ❌ पानी 4°C पर सबसे घना होता है (0°C पर नहीं)

यांत्रिकी (Mechanics)

अदिश बनाम सदिश राशियाँ (Scalar vs Vector Quantities)

प्रकार	परिभाषा	उदाहरण
अदिश (Scalar)	केवल परिमाण	दूरी, गति, द्रव्यमान, समय
सदिश (Vector)	परिमाण + दिशा	विस्थापन, वेग, बल, त्वरण

मुख्य शर्तें

शब्द	परिभाषा	सूत्र	SI इकाई
वेग (Velocity)	विस्थापन के परिवर्तन की दर	v = Δs/Δt	m/s
त्वरण (Acceleration)	वेग के परिवर्तन की दर	a = Δv/Δt	m/s²
संवेग (Momentum)	द्रव्यमान × वेग	P = mv	kg·m/s
बल (Force)	त्वरण पैदा करने वाला धक्का/खिंचाव	F = ma	न्यूटन (N)

संवेग संरक्षण का नियम: पृथक प्रणाली (कोई बाहरी बल नहीं) में कुल संवेग स्थिर रहता है

• उदाहरण: बैग को विपरीत दिशा में फेंककर जमी हुई झील से बचना

न्यूटन के गति के नियम

नियम	कथन	उदाहरण
पहला (जड़ता)	शरीर आराम/समान गति में तब तक रहता है जब तक कि बाहरी बल कार्य न करे	मेज पर किताब स्थिर रहती है
दूसरा (F=ma)	त्वरण ∝ बल, व्युत्क्रमानुपाती ∝ द्रव्यमान	कार अधिक धक्का के साथ तेजी से तेज होती है
तीसरा (क्रिया-प्रतिक्रिया)	प्रत्येक क्रिया की समान और विपरीत प्रतिक्रिया होती है	रॉकेट प्रणोदन

घर्षण के प्रकार

प्रकार	विवरण	उदाहरण
स्थैतिक (Static)	आंदोलन शुरू करने के लिए दूर करने के लिए बल	स्थिर बॉक्स को धक्का देना
गतिज/सर्पी (Kinetic)	फिसलने वाली सतहों का विरोध करता है	फिसलने वाला बॉक्स
लोटनिक (Rolling)	सबसे कम घर्षण; बिंदु संपर्क	बॉल बेयरिंग

बॉल बेयरिंग: स्लाइडिंग को रोलिंग गति में परिवर्तित करके घर्षण कम करें [PYQ 2013]

वृत्तीय गति और अपकेंद्री बल [PYQ 2003]

• अभिकेंद्री बल (Centripetal Force): केंद्र की ओर निर्देशित; वस्तु को वृत्ताकार पथ में रखता है (F = mv²/r)
• अपकेंद्री बल (Centrifugal Force): जड़ता के कारण स्पष्ट बाहरी बल (वास्तविक बल नहीं)

अनुप्रयोग:

• दूध की मलाई निकालना (क्रीम पृथक्करण)
• घुमावदार सड़कों की बैंकिंग
• पृथ्वी का चपटा आकार (oblate shape)
• सेंट्रीफ्यूज (प्रयोगशाला पृथक्करण)
• ज्वार (गुरुत्वाकर्षण खिंचाव के साथ) [PYQ 2015]

PW Plus Insights (हवाई जहाज लिफ्ट)

हवा विमानों को उड़ने देती है: हवाई जहाज लिफ्ट दबाव के अंतर का शोषण करती है। घुमावदार शीर्ष सतह पर तेज हवा का प्रवाह कम दबाव (सक्शन) बनाता है, जबकि निचली सतह उच्च दबाव बनाए रखती है, जिससे ऊपर की ओर लिफ्ट बल (बर्नौली का सिद्धांत) उत्पन्न होता है।

दबाव (Pressure)

दबाव मूल बातें

• सूत्र: P = F/A (प्रति इकाई क्षेत्र बल)
• SI इकाई: पास्कल (Pa) = 1 N/m²
• 1 atm = 1.013 × 10⁵ Pa

दबाव को प्रभावित करने वाले कारक:

कारक	प्रभाव
अधिक बल	अधिक दबाव
छोटा क्षेत्र	अधिक दबाव
अधिक गहराई (तरल पदार्थ)	अधिक दबाव
सघन तरल पदार्थ	अधिक दबाव

दबाव अनुप्रयोग

घटना	स्पष्टीकरण
स्ट्रॉ से पीना	स्ट्रॉ के अंदर कम दबाव; वायुमंडलीय दबाव तरल को ऊपर धकेलता है
हाइड्रोलिक लिफ्टों	छोटे पिस्टन पर छोटा बल → बड़े पिस्टन पर बड़ा बल
भूमि/समुद्री हवा	विभेदक ताप दबाव अंतर पैदा करता है
बादल गठन	कम दबाव → बढ़ती हवा → शीतलन → संघनन

दबाव और ऊंचाई

• ऊंचाई के साथ वायुमंडलीय दबाव कम हो जाता है (ऊपर कम हवा)
• ऊंचाई पर पानी का क्वथनांक कम हो जाता है
  • समुद्र तल पर: 100°C
  • पहाड़ की चोटी पर: <100°C
• प्रेशर कुकर: दबाव बढ़ाता है → क्वथनांक बढ़ता है → तेजी से खाना बनाना [PYQ 2021]

द्रव गतिकी (Fluid Dynamics)

प्रवाह के प्रकार

प्रकार	विशेषताएं	उदाहरण
लामिना (Laminar)	चिकनी, समानांतर परतें; कम रेनॉल्ड्स संख्या	केशिकाओं में रक्त
** turbulent**	अराजक, मिश्रण; उच्च रेनॉल्ड्स संख्या	नदी की तीव्र धारा

विसरण, परासरण, डायलिसिस

प्रक्रिया	परिभाषा	उदाहरण
विसरण (Diffusion)	उच्च से निम्न सांद्रता की ओर जाना	फेफड़ों में रक्त में ऑक्सीजन
परासरण (Osmosis)	अर्ध-पारगम्य झिल्ली के माध्यम से पानी की गति	पौधे की जड़ अवशोषण
डायलिसिस	कण आकार के आधार पर चयनात्मक आंदोलन	किडनी डायलिसिस मशीन

सतह तनाव और केशिका [PYQ 2012]

• सतह तनाव (Surface Tension): सतह खिली हुई झिल्ली (सामंजस्य) की तरह कार्य करती है

  • उदाहरण: गोलाकार बारिश की बूंदें, पानी पर वाटर स्ट्राइडर

• केशिका (Capillarity): संकीर्ण नलियों में तरल का चढ़ना/गिरना

  • अवतल नवचंद्रक (Meniscus) (पानी): आसंजन > सामंजस्य → उगता है
  • उत्तल नवचंद्रक (पारा): सामंजस्य > आसंजन → गिरता है
  • अनुप्रयोग: पौधों में जल परिवहन (xylem)

ऊष्मा और ऊष्मप्रवैगिकी (Heat & Thermodynamics)

तापमान बनाम ऊष्मा

संपत्ति	तापमान	ऊष्मा
परिभाषा	अणुओं की औसत गतिज ऊर्जा	तापमान अंतर के कारण स्थानांतरित ऊर्जा
इकाई	केल्विन (K), सेल्सियस (°C)	जूल (J)
प्रकृति	गहन (मात्रा पर निर्भर नहीं करता)	व्यापक (मात्रा पर निर्भर करता है)

विशिष्ट ऊष्मा क्षमता

• परिभाषा: 1 किलो को 1°C तक बढ़ाने के लिए आवश्यक ऊष्मा
• पानी की उच्च विशिष्ट ऊष्मा:
  • जलवायु को नियंत्रित करता है (महासागर गर्मी को धीरे-धीरे स्टोर/रिलीज करते हैं)
  • तटीय क्षेत्रों को सर्दियों में गर्म रखता है
  • शरीर का तापमान बनाए रखता है

PW Plus Insights (पानी की तापीय शक्ति)

पानी की विशिष्ट ऊष्मा की शांत शक्ति: पानी की उच्च विशिष्ट ऊष्मा के कारण हमारे शरीर का तापमान स्थिर रहता है। रक्त और कोशिकाओं में पानी गर्मी को धीरे-धीरे अवशोषित करता है और इसे धीरे से छोड़ता है, जो जीवन की प्रतिक्रियाओं के लिए एक प्राकृतिक थर्मल ढाल की तरह कार्य करता है।

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पानी के विशेष गुण

• 4°C पर अधिकतम घनत्व (0°C नहीं)
• बर्फ तैरती है: तरल पानी से कम घना
• गुप्त ऊष्मा (Latent Heat): चरण परिवर्तन के लिए ऊर्जा (कोई तापमान परिवर्तन नहीं)
  • संलयन की गुप्त ऊष्मा (बर्फ → पानी)
  • वाष्पीकरण की गुप्त ऊष्मा (पानी → भाप)

ऊष्मा स्थानांतरण मोड

मोड	माध्यम	उदाहरण
चालन (Conduction)	सीधा संपर्क	गर्म चाय में धातु का चम्मच
संवहन (Convection)	द्रव आंदोलन	उबलता पानी, समुद्री हवा
विकिरण (Radiation)	कोई माध्यम नहीं (EM तरंगें)	सूर्य की ऊष्मा पृथ्वी तक

क्रायोजेनिक्स [PYQ 1999, 2002, 2008]

• परिभाषा: बहुत कम तापमान (<-150°C) पर सामग्री का अध्ययन
• उपयोग:
  • रॉकेट ईंधन (तरल हाइड्रोजन, तरल ऑक्सीजन)
  • एमआरआई मशीनें (सुपरकंडक्टिंग मैग्नेट)
  • क्रायोप्रेज़र्वेशन (कोशिकाएं, ऊतक)
  • एलएनजी परिवहन
  • क्रायोसर्जरी (ट्यूमर हटाने)

प्रकाशिकी (Optics)

परावर्तन (Reflection)

• नियम: आपतन कोण = परावर्तन कोण; समान तल
• अनुप्रयोग: दर्पण, सौर कुकर, पेरिस्कोप

अपवर्तन (Refraction)

• परिभाषा: अलग माध्यम में प्रवेश करने पर प्रकाश का झुकना
• अपवर्तक सूचकांक: n = c/v (वैक्यूम में गति/माध्यम में गति)
• सघन माध्यम: प्रकाश धीमा हो जाता है, सामान्य की ओर झुकता है
• कम सघन (विरल) माध्यम: प्रकाश तेज हो जाता है, सामान्य से दूर झुकता है

लेंस के प्रकार:

प्रकार	प्रभाव	उपयोग
उत्तल (Convex)	प्रकाश को अभिसरित करता है	कैमरे, हाइपरमेट्रोपिया सुधार
अवतल (Concave)	प्रकाश को फैलाता है	मायोपिया सुधार, लेजर बीम विस्तार

पूर्ण आंतरिक परावर्तन (Total Internal Reflection - TIR)

• शर्त: सघन → विरल माध्यम से प्रकाश, कोण > क्रांतिक कोण
• अनुप्रयोग:
  • ऑप्टिकल फाइबर: डेटा ट्रांसमिशन
  • हीरे की चमक: कई आंतरिक प्रतिबिंब
  • मिराज: गर्म हवा (विरल) प्रकाश को ऊपर की ओर मोड़ती है

फैलाव (Dispersion)

• परिभाषा: प्रिज्म द्वारा सफेद प्रकाश का 7 रंगों में विभाजित होना
• VIBGYOR: वायलेट सबसे ज्यादा झुकता है (सबसे छोटी तरंग दैर्ध्य), लाल सबसे कम (सबसे लंबी)
• इंद्रधनुष: बारिश की बूंदों में फैलाव + आंतरिक प्रतिबिंब

डॉपलर प्रभाव [PYQ 2002]

• परिभाषा: सापेक्ष गति के कारण आवृत्ति में परिवर्तन

गति	प्रभाव	उदाहरण
पहुंचना	उच्च आवृत्ति/पिच	एम्बुलेंस सायरन पास आ रहा है
दूर जाना	कम आवृत्ति/पिच	एम्बुलेंस दूर जा रही है

अनुप्रयोग:

• रेडशिफ्ट: आकाशगंगाएं दूर जा रही हैं (ब्रह्मांड का विस्तार)
• ब्लूशिफ्ट: खगोलीय पिंडों के पास आना
• डॉपलर अल्ट्रासाउंड: रक्त प्रवाह माप
• रडार गन: गति का पता लगाना

ध्वनि (Sound)

ध्वनि मूल बातें

संपत्ति	विवरण
प्रकृति	अनुदैर्ध्य यांत्रिक तरंग
माध्यम	माध्यम की आवश्यकता है (निर्वात में यात्रा नहीं कर सकता)
हवा में गति	~343 m/s
गति तुलना	ठोस > तरल पदार्थ > गैसें
मानव सुनवाई सीमा	20 Hz - 20,000 Hz

महत्वपूर्ण शर्तें

शब्द	परिभाषा
हाइपरसोनिक	गति > मच 5 (5× ध्वनि की गति)
मच संख्या	वस्तु की गति से ध्वनि की गति का अनुपात
सोनिक बूम	जब वस्तु ध्वनि की गति से अधिक हो जाती है तो शॉक वेव्स
अल्ट्रासाउंड	आवृत्ति > 20,000 Hz (चिकित्सा इमेजिंग, सोनार)
इन्फ्रासाउंड	आवृत्ति < 20 Hz (भूकंप, हाथी)

ध्वनि अनुप्रयोग

• SONAR: साउंड नेविगेशन और रेंजिंग (पनडुब्बियां)
• अल्ट्रासाउंड: मेडिकल इमेजिंग (कोई विकिरण नहीं)
• ध्वनिक लेविटेशन: वस्तुओं को उठाने के लिए ध्वनि तरंगों का उपयोग करना

बिजली और चुंबकत्व (Electricity & Magnetism)

मूल विद्युत अवधारणाएं

शब्द	परिभाषा	इकाई
विद्युत आवेश	ईएम बल पैदा करने वाली संपत्ति	कूलम्ब (C)
करंट	आवेश का प्रवाह	एम्पीयर (A)
वोल्टेज	विद्युत विभवांतर	वोल्ट (V)
प्रतिरोध	वर्तमान प्रवाह का विरोध	ओम (Ω)

ओम का नियम: V = I × R

सर्किट प्रकार

प्रकार	विशेषताएं
श्रृंखला (Series)	सभी के माध्यम से समान करंट; वोल्टेज विभाजित होता है
समानांतर (Parallel)	सभी में समान वोल्टेज; करंट विभाजित होता है

होम वायरिंग: समांतर (उपकरण स्वतंत्र रूप से काम करते हैं)

चुंबकत्व और विद्युत चुंबकत्व

• चुंबकीय क्षेत्र: चुंबक के चारों ओर का क्षेत्र जहां बल का अनुभव होता है (टेस्ला)
• विद्युत चुंबकत्व: बढ़ते आवेश चुंबकीय क्षेत्र बनाते हैं और इसके विपरीत
• फैराडे का नियम: चुंबकीय प्रवाह बदलने से EMF प्रेरित होता है

अनुप्रयोग:

• विद्युत मोटर्स
• जनरेटर
• ट्रांसफॉर्मर
• एमआरआई मशीनें
• मैग्लेव ट्रेनें

प्राकृतिक घटनाएं

घटना	कारण
औरोरा	सूर्य से आवेशित कण पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र के साथ संपर्क करते हैं
बिजली	बादलों और जमीन के बीच विद्युत निर्वहन

रोजमर्रा की जिंदगी में रसायन विज्ञान

दवाएं और ड्रग्स

ड्रग वर्गीकरण

प्रकार	कार्य	उदाहरण
एनाल्जेसिक	दर्द से राहत	एस्पिरिन, इबुप्रोफेन, मॉर्फिन
एंटीपायरेटिक्स	बुखार में कमी	पेरासिटामोल
एंटीबायोटिक्स	बैक्टीरिया को मारना	पेनिसिलिन, एज़िथ्रोमाइसिन
** एंटासिड**	पेट के एसिड को बेअसर करना	मैग्नीशियम हाइड्रॉक्साइड, ओमेप्राजोल
एंटीहिस्टामाइन	हिस्टामाइन (एलर्जी) को रोकना	सेटिरिज़िन, फेक्सोफेनाडाइन
** ट्रैंक्विलाइज़र**	चिंता में कमी	अल्प्राजोलम, क्लोनज़ेपम

भोजन में रसायन

खाद्य योजक

प्रकार	उद्देश्य	उदाहरण
परिरक्षक	खराब होने से रोकें	सोडियम बेंजोएट, पोटेशियम सॉर्बेट
कृत्रिम मिठास	कम कैलोरी वाली मिठास	एस्पार्टेम (100× मीठा), सुक्रालोज़, स्टीविया
एंटीऑक्सीडेंट	ऑक्सीकरण को रोकें	BHA, BHT (विवादास्पद)

चिंता के रसायन [PYQ 2011, 2021]

रसायन	पाया गया	मुद्दा
एस्पार्टेम	आहार भोजन	कैलोरी प्रदान करता है लेकिन कम मात्रा में उपयोग किया जाता है [PYQ 2011]
टाइटेनियम डाइऑक्साइड	कैंडी, टूथपेस्ट	नैनोपार्टिकल सुरक्षा चिंताएं
BPA	प्लास्टिक कंटेनर	अंतःस्रावी व्यवधान (Endocrine disruptor)
ट्राइक्लोसन	प्रसाधन सामग्री	लंबे समय तक जोखिम में हानिकारक [PYQ 2021]

सफाई एजेंट

साबुन बनाम डिटर्जेंट

संपत्ति	साबुन	डिटर्जेंट
संरचना	फैटी एसिड के सोडियम/पोटेशियम लवण	अमोनियम/सल्फोनेट लवण
खारा पानी	अच्छा काम न करें (स्कम फॉर्म)	खारे पानी में काम करें
बायोडिग्रेडेबिलिटी	बायोडिग्रेडेबल	अक्सर गैर-बायोडिग्रेडेबल
पर्यावरण	कम हानिकारक	जल प्रदूषण का कारण बन सकता है

प्लास्टिक

प्लास्टिक प्रकार [PYQ Frequent]

कोड	प्रकार	सामान्य उपयोग	रीसाइक्लिंग
1	PET (पॉलीइथाइलीन टेरेफ्थेलेट)	पानी की बोतलें	आसान
2	HDPE (उच्च घनत्व पॉलीइथाइलीन)	दूध के जग, पाइप	आसान
3	PVC (पॉलीविनाइल क्लोराइड)	पाइप, फर्श	मुश्किल (विषाक्त)
4	LDPE (कम घनत्व पॉलीइथाइलीन)	प्लास्टिक बैग	मुश्किल
5	PP (पॉलीप्रोपाइलीन)	बोतल के ढक्कन, स्ट्रॉ	मध्यम
6	PS (पॉलीस्टायरीन)	थर्मोकोल, कप	कठोर

PW Plus Insights (टाइटेनियम डाइऑक्साइड)

टाइटेनियम डाइऑक्साइड नैनोकण (TiO2) अत्यधिक उपयोग की जाने वाली नैनो सामग्री है जिनके अद्वितीय गुण पेंट्स और कोटिंग्स को बेहतर यूवी संरक्षण, स्वयं-सफाई (फोटोकैटलिटिक) गतिविधि और बढ़ी हुई सफेदी के साथ सक्षम करते हैं।

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पर्यावरण रसायन

चिंता के प्रदूषक

रसायन	स्रोत	मुद्दा
PFAS ("फॉरएवर केमिकल्स")	नॉन-स्टिक कुकवेयर, अग्निशमन फोम	लगातार, टूटता नहीं है
ग्लाइफोसेट	शाकनाशी	संभावित कार्सिनोजेन
ऑक्सीबेंजोन	सनस्क्रीन	कोरल रीफ क्षति
फॉर्मेल्डिहाइड	गोंद, फर्नीचर	कार्सिनोजेन
माइक्रोप्लास्टिक्स	टूटा हुआ प्लास्टिक कचरा	समुद्री प्रदूषण