कार्य, ऊर्जा और शक्ति (भौतिक विज्ञान) (Part-II)

Total Questions: 37

31. निम्नलिखित का सही उत्तर के साथ मिलान कीजिए: [RRB ALP Tier - I (30/08/2018) Evening]

सूची-Iसूची-II
(1) कार्य(A) रासायनिक ऊर्जा विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित होती है
(2) बैटरी(B) ध्वनि ऊर्जा विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित होती है
(3) शक्ति(C) किलोवाट घंटा
(4) माइक्रोफोन(D) जूल

कूट:

1234
(a)DACB
(b)BACD
(c)DCBA
(d)DCAB
Correct Answer: (a)
Solution:
  • कार्य: कार्य विस्थापन की दिशा में बल के उत्पाद और इस विस्थापन के परिमाण का गुणनफल है।
  • बैटरी: एक या एक से अधिक सेल का संग्राहक है
  • जिनकी रासायनिक प्रतिक्रियाएँ एक सर्किट में इलेक्ट्रॉनों का प्रवाह बनाती हैं।
  • पूर्ण प्रश्न प्रदान करें जिसमें:
    • कॉलम A (शब्द/अवधारणा)
    • कॉलम B (विकल्प)
    • कोड विकल्प (A-i,B-ii आदि)
  • उदाहरण:
    • कॉलम-I | कॉलम-II
    • कार्य | i. W/t
    • शक्ति | ii. F⋅d⋅cos⁡θ
    • गतिज ऊर्जा | iii. 1/2 mv^2
    • सही मिलान: A-ii, B-i, C-iii

32. निम्नलिखित का सही मिलान करिए: [RRB ALP Tier-1 (31/08/2018) Morning]

(1) कार्य

(A) न्यूटन मीटर (Nm)

(2) किलोवाट

(B) 3.6 × 10⁶ जूल

(3) 1 किलोवाट घण्टा (kW-h)

(C) 1000 वाट

(4) 1 हार्सपावर (HP)

(D) 746 वाट

कूट:

1234
(a)ACBD
(b)DBCA
(c)ACDB
(d)ABCD
Correct Answer: (a)
Solution:
  • 1-A, 2-C, 3-B, 4-D | कार्य विस्थापन की दिशा में बल के घटक और इस विस्थापन के परिमाण का गुणनफल (कार्य = बल * विस्थापन * cosθ) |
  • बाएँ कॉलम दाएँ कॉलम
    • कार्य  -(A) न्यूटन मीटर (Nm)
    • किलोवाट- (C) 1000 वाट
    • 1 किलोवाट घण्टा (kW-h) -(B) 3.6 × 10⁶ जूल
    • 1 हार्सपावर (HP) -(D) 746 वाट
  • प्रत्येक मिलान का स्पष्टीकरण
  • कार्य → न्यूटन मीटर (Nm)
    • कार्य का SI मात्रक जूल है, जो W=F⋅d=N⋅m से आता है।
  • किलोवाट → 1000 वाट
    • शक्ति का SI मात्रक वाट है। 1 kW = 10³ W = 1000 वाट।
  • 1 kWh → 3.6 × 10⁶ जूल
    • 1 kWh = 1000 W × 3600 s = 3.6 × 10⁶ J (व्यावसायिक ऊर्जा इकाई)।
  • 1 HP → 746 वाट
    • 1 हॉर्सपावर = 746 वाट (इंजन शक्ति की पारंपरिक इकाई)।

33. इनमें से कौन सा स्थितिज ऊर्जा का उदाहरण नहीं है ? [RRB ALP Tier-1 (31/08/2018) Afternoon]

Correct Answer: (a) बहता हुआ जल
Solution:
  • बहता हुआ जल। स्थितिज ऊर्जा - किसी पिंड द्वारा अन्य के सापेक्ष किसी वस्तु की स्थिति के आधार पर प्राप्त ऊर्जा।
  • उदाहरण-पेंडुलम (यदि एक पेंडुलम को एक छोर पर रखा जाता है
  • तो इसकी स्थिति के कारण उस समय इसकी अधिकतम स्थितिज ऊर्जा होती है), बो एंड एरो, रॉक एट क्लिफ्स एज, रोलरकोस्टर।
  • स्थितिज ऊर्जा की परिभाषा
    • स्थितिज ऊर्जा वस्तु की स्थिति या आकार के कारण होती है। गतिशील वस्तु में गतिज ऊर्जा प्रमुख होती है।
  • विकल्पों का विश्लेषण
    • कमान में तीर- हाँ -प्रत्यास्थ ऊर्जा (1/2 kx^2)
    • पहाड़ पर पत्थर -हाँ- गुरुत्वीय ऊर्जा (mgh)
    • गिरता नारियल -नहीं- गतिज ऊर्जा (1/2 mv^2)
    • बंदूक में गोली -हाँ- रासायनिक + स्थितिज ऊर्जा
  • क्यों गलत?
    • गिरते नारियल की ऊँचाई घट रही है, इसलिए स्थितिज ऊर्जा कम हो रही है।
    • अधिकांश ऊर्जा गतिज रूप में बदल चुकी है। स्थितिज ऊर्जा स्थिर स्थिति में अधिकतम होती है।

34. निम्न में से कौन अधिक काम कर सकता है? [RRB ALP Tier-1 (31/08/2018) Evening]

Correct Answer: (b) बंदूक की एक चलती हुई गोली
Solution:
  • बंदूक की एक चलती हुई गोली। गोली (bullet) द्वारा किया गया
  • कार्य एक घूर्णन पहिया, एक तेज गति वाले पत्थर और एक उभरे हुए हथौड़ा की तुलना में अधिक होगा क्योंकि एक वस्तु जो तेजी से चलती है
  • अपेक्षाकृत धीमी गति से चलने वाली एक समान वस्तु की तुलना में अधिक कार्य कर सकती है।
  • कार्य की मात्रा द्रव्यमान, वेग और किए जा रहे कार्य की प्रकृति जैसे कारकों पर निर्भर करती है।
  • कार्य की परिभाषा
    • कार्य भौतिकी में बल × विस्थापन के गुणनफल से परिभाषित होता है
    • जहाँ , और यह गतिज ऊर्जा () से भी जुड़ा है। तेज गति वाली वस्तु अधिक गतिज ऊर्जा रखती है
    • जो कार्य करने की क्षमता बढ़ाती है। द्रव्यमान, वेग और विस्थापन जैसे कारक निर्णायक होते हैं।
  • क्यों गोली सबसे प्रभावी?
    • गोली का न्यूनतम द्रव्यमान लेकिन अत्यधिक वेग कार्य को अधिक बनाता है
    • क्योंकि 。 अन्य विकल्प या तो धीमे हैं या ऊर्ध्वाधर ऊर्जा पर निर्भर। प्रतियोगी परीक्षाओं में यह मानक प्रश्न है।

35. निम्नलिखित उल्लेखनीय गतिविधियों में से किस स्थितिज ऊर्जा (P.E.) को गतिज ऊर्जा (K.E.) में परिवर्तित किया गया है? [RRB ALP Tier-1 (31/08/2018) Evening]

Correct Answer: (d) एक पेंडुलम का झूलना
Solution:
  • एक पेंडुलम का झूलना। झूलते पेंडुलम के मामले में, जैसा कि पेंडुलम स्विंग (अधिकतम स्थितिज ऊर्जा) में अपने उच्चतम बिंदु तक पहुंचता है
  • इसमें कार्य करने की क्षमता होती है। जैसा कि यह उस बिंदु से उतरता है, स्थितिज ऊर्जा गतिज ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है
  • क्योंकि पेंडुलम गति और वेग प्राप्त करता है। स्विंग के सबसे निचले बिंदु पर, पेंडुलम में अधिकतम गतिज ऊर्जा और न्यूनतम स्थितिज ऊर्जा होती है।
  • पेंडुलम के निरंतर झूलने में स्थितिज ऊर्जा का गतिज ऊर्जा में आगे-पीछे रूपांतरण शामिल है और इसके विपरीत।
  • ऊर्जा परिवर्तन
    • उच्चतम बिंदु पर पेंडुलम की गति शून्य होती है, इसलिए गतिज ऊर्जा न्यूनतम (शून्य) और स्थितिज ऊर्जा अधिकतम होती है।
    • निचले बिंदु पर स्थितिज ऊर्जा न्यूनतम और गतिज ऊर्जा अधिकतम होती है।
  • कार्य करने की क्षमता
    • कार्य करने की क्षमता कुल यांत्रिक ऊर्जा (KE + PE) से निर्धारित होती है, जो पूरे झूले में स्थिर रहती है।
    • उच्चतम बिंदु पर यह ऊर्जा स्थितिज रूप में संग्रहित अधिकतम कार्य कर सकती है।

36. एक बल 1.0 किग्रा की वस्तु की गति को 4 मीटर/सेकेंड से 8 मीटर/सेकेंड तक बढ़ा देता है। बल द्वारा किया गया कार्य________होगा। [RRB Group D 17/09/2018 (Morning)]

Correct Answer: (c) 24 J
Solution:
  • दिया गया है, वस्तु का द्रव्यमान (m) = 1 kg, प्रारंभिक वेग (u) = 4 m/s , अंतिम वेग (v) = 8 m/s
  • चूंकि, बल द्वारा किया गया कार्य (W) = अंतिम गतिज ऊर्जा (Kꜰ) - प्रारंभिक गतिज ऊर्जा (Kᵢ),
  • कार्य-ऊर्जा प्रमेय
    • कार्य-ऊर्जा प्रमेय के अनुसार, किसी वस्तु पर लगने वाले शुद्ध बल द्वारा किया गया
    • कार्य उसके गतिज ऊर्जा में परिवर्तन के बराबर होता है: W=ΔKE=1/2 mv^2-1/2 mu^2.
  • गणना
    • दिया गया है: द्रव्यमान m=1.0 किग्रा, प्रारंभिक वेग u=4 m/s, अंतिम वेग v=8 m/s।
    • W=1/2×1.0×(8)^2-1/2×1.0×(4)^2
    • W=1/2(64-16)=1/2×48=24" जूल"

37. एक व्यक्ति 20 किलो वजन का सामान जमीन से उठाता है और उसे जमीन से 2 मीटर ऊपर अपने सिर पर रखता है। उसके द्वारा किये गये कार्य की गणना कीजिये। (g = 10 ms⁻²) [RRB Group D 17/09/2018 (Afternoon)]

Correct Answer: (b) 400 जूल
Solution:
  • 400 जूल। कार्य = (W) बल (F) * विस्थापन (d) चूँकि, बल = द्रव्यमान * त्वरण इसलिए, W = द्रव्यमान * त्वरण * विस्थापन = 20 kg * 10 ms⁻² * 2m = 400kg m² s⁻² = 400 जूल।
  • कार्य की परिभाषा
    • कार्य W=F×d×cos⁡θ से गणना होती है।
    • यहां गुरुत्वाकर्षण के विरुद्ध कार्य के लिए बल F=mg (वजन), दूरी d=h (ऊंचाई), और θ=0^∘ (बल व विस्थापन एक ही दिशा में), इसलिए cos⁡0^∘=1।
  • गणना चरणबद्ध
    • दिया गया: द्रव्यमान m=20 किग्रा, ऊंचाई h=2 मीटर, g=10 m/s²।
    • वजन (बल) F=m×g=20×10=200 न्यूटन।
    • कार्य W=F×h=200×2=400 जूल।
    • W=mgh=20×10×2=400" जूल"
  • भौतिकी व्याख्या
    • यह कार्य वस्तु की गुरुत्वीय स्थितिज ऊर्जा (PE=mgh) में परिवर्तित हो जाता है।
    • जमीन से सिर पर रखने तक निरंतर बल लगता है
    • इसलिए ऊर्ध्वाधर विस्थापन पूर्ण रूप से उपयोगी है। यह कक्षा 9-11 भौतिकी का मानक उदाहरण है।