प्रश्न 1. एक कण का विस्थापन (displacement) समय t के साथ समीकरण x = at² – bt³ के अनुसार बदलता है। किस समय पर कण का त्वरण (acceleration) शून्य होगा?
Q1. The displacement x of a particle varies with time t as x = at² – bt³. At what time will the acceleration of the particle become zero?
सही उत्तर: B) a / (3b)
Correct Answer: B) a / (3b)
स्पष्टीकरण:
विस्थापन: x = at² – bt³
वेग (Velocity): v = dx/dt = 2at – 3bt²
त्वरण (Acceleration): a_acc = dv/dt = 2a – 6bt
त्वरण शून्य होने के लिए: 2a – 6bt = 0 ⇒ t = 2a / 6b = a / (3b)।
विस्थापन: x = at² – bt³
वेग (Velocity): v = dx/dt = 2at – 3bt²
त्वरण (Acceleration): a_acc = dv/dt = 2a – 6bt
त्वरण शून्य होने के लिए: 2a – 6bt = 0 ⇒ t = 2a / 6b = a / (3b)।
Explanation:
Displacement: x = at² – bt³
Velocity: v = dx/dt = 2at – 3bt²
Acceleration: a_acc = dv/dt = 2a – 6bt
Setting acceleration to zero: 2a – 6bt = 0 ⇒ t = 2a / 6b = a / (3b).
Displacement: x = at² – bt³
Velocity: v = dx/dt = 2at – 3bt²
Acceleration: a_acc = dv/dt = 2a – 6bt
Setting acceleration to zero: 2a – 6bt = 0 ⇒ t = 2a / 6b = a / (3b).
प्रश्न 2. एक कण R त्रिज्या के वृत्ताकार पथ पर गति कर रहा है। आधे चक्कर (half a circle) के बाद कण द्वारा तय की गई दूरी (distance) और विस्थापन (displacement) का अनुपात क्या होगा?
Q2. A particle is moving along a circular path of radius R. The ratio of the distance covered to the displacement of the particle after half a revolution is:
सही उत्तर: A) π : 2
Correct Answer: A) π : 2
स्पष्टीकरण:
– आधा चक्कर लगाने पर तय की गई दूरी (Distance) = परिधि का आधा = πR
– विस्थापन (Displacement) = प्रारंभिक और अंतिम बिंदु के बीच की न्यूनतम दूरी (व्यास) = 2R
– अनुपात = Distance / Displacement = πR / 2R = π / 2 = π : 2।
– आधा चक्कर लगाने पर तय की गई दूरी (Distance) = परिधि का आधा = πR
– विस्थापन (Displacement) = प्रारंभिक और अंतिम बिंदु के बीच की न्यूनतम दूरी (व्यास) = 2R
– अनुपात = Distance / Displacement = πR / 2R = π / 2 = π : 2।
Explanation:
– Distance covered in half a revolution = half of circumference = πR.
– Displacement = shortest straight line distance (diameter) = 2R.
– Ratio = Distance / Displacement = πR / 2R = π : 2.
– Distance covered in half a revolution = half of circumference = πR.
– Displacement = shortest straight line distance (diameter) = 2R.
– Ratio = Distance / Displacement = πR / 2R = π : 2.
प्रश्न 3. एक कार अपनी कुल यात्रा की पहली आधी दूरी (first half distance) v₁ चाल से और शेष आधी दूरी v₂ चाल से तय करती है। पूरी यात्रा के दौरान कार की औसत चाल (average speed) क्या होगी?
Q3. A car covers the first half of the total distance with speed v₁ and the remaining second half with speed v₂. The average speed of the car for the entire journey is:
सही उत्तर: B) 2v₁v₂ / (v₁ + v₂)
Correct Answer: B) 2v₁v₂ / (v₁ + v₂)
स्पष्टीकरण:
मान लें कुल दूरी 2d है।
– पहला आधा हिस्सा (d) तय करने में लगा समय: t₁ = d / v₁
– दूसरा आधा हिस्सा (d) तय करने में लगा समय: t₂ = d / v₂
– कुल समय: T_total = t₁ + t₂ = d(1/v₁ + 1/v₂) = d(v₁ + v₂) / (v₁v₂)
– औसत चाल = कुल दूरी / कुल समय = 2d / [d(v₁ + v₂) / (v₁v₂)] = 2v₁v₂ / (v₁ + v₂) (हरात्मक माध्य)।
मान लें कुल दूरी 2d है।
– पहला आधा हिस्सा (d) तय करने में लगा समय: t₁ = d / v₁
– दूसरा आधा हिस्सा (d) तय करने में लगा समय: t₂ = d / v₂
– कुल समय: T_total = t₁ + t₂ = d(1/v₁ + 1/v₂) = d(v₁ + v₂) / (v₁v₂)
– औसत चाल = कुल दूरी / कुल समय = 2d / [d(v₁ + v₂) / (v₁v₂)] = 2v₁v₂ / (v₁ + v₂) (हरात्मक माध्य)।
Explanation:
Let the total distance be 2d.
– Time taken for the first half: t₁ = d / v₁.
– Time taken for the second half: t₂ = d / v₂.
– Average speed = Total Distance / Total Time = 2d / (d/v₁ + d/v₂) = 2v₁v₂ / (v₁ + v₂) (Harmonic mean).
Let the total distance be 2d.
– Time taken for the first half: t₁ = d / v₁.
– Time taken for the second half: t₂ = d / v₂.
– Average speed = Total Distance / Total Time = 2d / (d/v₁ + d/v₂) = 2v₁v₂ / (v₁ + v₂) (Harmonic mean).
प्रश्न 4. v चाल से चलती हुई एक कार ब्रेक लगाने पर नियत मंदन (constant retardation) के साथ d दूरी तय करके रुक जाती है। यदि कार की प्रारंभिक चाल 3v हो, तो उसी मंदन के साथ कार को रोकने के लिए आवश्यक दूरी (stopping distance) क्या होगी?
Q4. A car moving with a speed v can be stopped by applying brakes with constant retardation over a distance d. If the initial speed of the car is 3v, the stopping distance under the same retardation will be:
सही उत्तर: C) 9d
Correct Answer: C) 9d
स्पष्टीकरण:
गति के तृतीय समीकरण से: v² = u² – 2as
रुकने की स्थिति में अंतिम वेग v = 0 ⇒ 0 = u² – 2as ⇒ s = u² / 2a
चूंकि मंदन a नियत है: s ∝ u²
जब प्रारंभिक चाल 3 गुनी (3u) कर दी जाए, तो रुकने की दूरी 3² = 9 गुनी हो जाएगी। अतः नई दूरी = **9d**।
गति के तृतीय समीकरण से: v² = u² – 2as
रुकने की स्थिति में अंतिम वेग v = 0 ⇒ 0 = u² – 2as ⇒ s = u² / 2a
चूंकि मंदन a नियत है: s ∝ u²
जब प्रारंभिक चाल 3 गुनी (3u) कर दी जाए, तो रुकने की दूरी 3² = 9 गुनी हो जाएगी। अतः नई दूरी = **9d**।
Explanation:
From the third equation of motion: v² = u² – 2as.
For stopping, final velocity v = 0 ⇒ s = u² / 2a.
Since retardation a is constant: s ∝ u².
If the initial speed is tripled (3v), the stopping distance becomes 3² = 9 times the original distance, which is **9d**.
From the third equation of motion: v² = u² – 2as.
For stopping, final velocity v = 0 ⇒ s = u² / 2a.
Since retardation a is constant: s ∝ u².
If the initial speed is tripled (3v), the stopping distance becomes 3² = 9 times the original distance, which is **9d**.
प्रश्न 5. एक मीनार की चोटी से एक गेंद को विरामावस्था से नीचे गिराया जाता है। यदि इसे पृथ्वी तक पहुँचने में T समय लगता है, तो गिरने की शुरुआत से T/2 समय बीतने पर गेंद की पृथ्वी से ऊंचाई क्या होगी? (मीनार की कुल ऊंचाई H है)
Q5. A ball is dropped from rest from the top of a tower of height H. If it takes time T to reach the ground, what is the height of the ball from the ground at time T/2?
सही उत्तर: C) 3H / 4
Correct Answer: C) 3H / 4
स्पष्टीकरण:
– विराम से गिरने पर, t समय में तय की गई नीचे की ओर दूरी: h = 1/2 g t²
– t = T समय में तय दूरी (मीनार की ऊंचाई): H = 1/2 g T²
– t = T/2 समय में ऊपर से नीचे की ओर गिरी दूरी: h’ = 1/2 g (T/2)² = 1/4 (1/2 g T²) = H / 4
– अतः पृथ्वी की सतह से ऊंचाई = H – h’ = H – H/4 = 3H / 4।
– विराम से गिरने पर, t समय में तय की गई नीचे की ओर दूरी: h = 1/2 g t²
– t = T समय में तय दूरी (मीनार की ऊंचाई): H = 1/2 g T²
– t = T/2 समय में ऊपर से नीचे की ओर गिरी दूरी: h’ = 1/2 g (T/2)² = 1/4 (1/2 g T²) = H / 4
– अतः पृथ्वी की सतह से ऊंचाई = H – h’ = H – H/4 = 3H / 4।
Explanation:
– Distance travelled from top in time t is: h = 1/2 g t².
– For total time T: H = 1/2 g T².
– Distance travelled from top in time T/2 is: h’ = 1/2 g (T/2)² = H / 4.
– Height from the ground at T/2 = H – h’ = H – H/4 = 3H / 4.
– Distance travelled from top in time t is: h = 1/2 g t².
– For total time T: H = 1/2 g T².
– Distance travelled from top in time T/2 is: h’ = 1/2 g (T/2)² = H / 4.
– Height from the ground at T/2 = H – h’ = H – H/4 = 3H / 4.
प्रश्न 6. विरामावस्था से शुरू होकर नियत त्वरण (constant acceleration) से गतिमान एक कण द्वारा क्रमशः प्रथम, द्वितीय और तृतीय सेकंड (1st, 2nd and 3rd second) में तय की गई दूरियों का अनुपात क्या होगा?
Q6. A particle starts from rest and moves with constant acceleration. The ratio of the displacements in the 1st, 2nd, and 3rd second of its motion is:
सही उत्तर: B) 1 : 3 : 5
Correct Answer: B) 1 : 3 : 5
स्पष्टीकरण:
n-वें सेकंड में तय की गई दूरी का सूत्र: S_nth = u + a/2 (2n – 1)
चूंकि प्रारंभ विरामावस्था से है (u = 0): S_nth ∝ (2n – 1)
– 1st second (n=1): S₁ ∝ 2(1) – 1 = 1
– 2nd second (n=2): S₂ ∝ 2(2) – 1 = 3
– 3rd second (n=3): S₃ ∝ 2(3) – 1 = 5
अतः अनुपात = **1 : 3 : 5** (गैलीलियो का विषम अंक नियम)।
n-वें सेकंड में तय की गई दूरी का सूत्र: S_nth = u + a/2 (2n – 1)
चूंकि प्रारंभ विरामावस्था से है (u = 0): S_nth ∝ (2n – 1)
– 1st second (n=1): S₁ ∝ 2(1) – 1 = 1
– 2nd second (n=2): S₂ ∝ 2(2) – 1 = 3
– 3rd second (n=3): S₃ ∝ 2(3) – 1 = 5
अतः अनुपात = **1 : 3 : 5** (गैलीलियो का विषम अंक नियम)।
Explanation:
The displacement in the n-th second is: S_nth = u + a/2 (2n – 1).
Since u = 0: S_nth ∝ (2n – 1).
– For n = 1: S₁ ∝ 1.
– For n = 2: S₂ ∝ 3.
– For n = 3: S₃ ∝ 5.
The ratio is **1 : 3 : 5** (Galileo’s Law of Odd Numbers).
The displacement in the n-th second is: S_nth = u + a/2 (2n – 1).
Since u = 0: S_nth ∝ (2n – 1).
– For n = 1: S₁ ∝ 1.
– For n = 2: S₂ ∝ 3.
– For n = 3: S₃ ∝ 5.
The ratio is **1 : 3 : 5** (Galileo’s Law of Odd Numbers).
प्रश्न 7. त्वरण-समय ग्राफ (acceleration-time graph) के अंतर्गत आने वाला क्षेत्रफल (area under the curve) किस भौतिक राशि को प्रदर्शित करता है?
Q7. The area under the acceleration-time (a-t) graph for a given time interval represents:
सही उत्तर: B) वेग में परिवर्तन (Change in velocity)
Correct Answer: B) Change in velocity
स्पष्टीकरण:
त्वरण की परिभाषा से: a = dv/dt ⇒ dv = a dt
दोनों तरफ समाकलन (integration) करने पर:
∫ dv = ∫ a dt
यह समाकलन ∫ a dt ग्राफ़ के क्षेत्रफल को दर्शाता है, जो **वेग में परिवर्तन (Δv = v_final – v_initial)** के बराबर होता है।
त्वरण की परिभाषा से: a = dv/dt ⇒ dv = a dt
दोनों तरफ समाकलन (integration) करने पर:
∫ dv = ∫ a dt
यह समाकलन ∫ a dt ग्राफ़ के क्षेत्रफल को दर्शाता है, जो **वेग में परिवर्तन (Δv = v_final – v_initial)** के बराबर होता है।
Explanation:
By definition, acceleration is: a = dv/dt ⇒ dv = a dt.
Integrating both sides:
Δv = ∫ dv = ∫ a dt.
The integral of a dt is the area under the a-t curve, which represents the **change in velocity**.
By definition, acceleration is: a = dv/dt ⇒ dv = a dt.
Integrating both sides:
Δv = ∫ dv = ∫ a dt.
The integral of a dt is the area under the a-t curve, which represents the **change in velocity**.
प्रश्न 8. एक कण सीधे पथ पर इस प्रकार चलता है कि उसका वेग-समय आरेख एक समद्विबाहु त्रिभुज (isosceles triangle) बनाता है, जहाँ अधिकतम वेग v₀ और कुल समय अंतराल t₀ है। कण द्वारा तय किया गया कुल विस्थापन क्या होगा?
Q8. A particle moves along a straight line such that its velocity-time (v-t) graph is an isosceles triangle with peak velocity v₀ and total duration t₀. The total displacement of the particle is:
सही उत्तर: B) 1/2 v₀ t₀
Correct Answer: B) 1/2 v₀ t₀
स्पष्टीकरण:
वेग-समय ग्राफ (v-t graph) के अंतर्गत आने वाला क्षेत्रफल विस्थापन को व्यक्त करता है।
त्रिभुजाकार आरेख के लिए:
Displacement = Area of triangle = 1/2 × base × height
आधार (base) = t₀, ऊँचाई (height) = v₀
Displacement = 1/2 × t₀ × v₀ = 1/2 v₀ t₀।
वेग-समय ग्राफ (v-t graph) के अंतर्गत आने वाला क्षेत्रफल विस्थापन को व्यक्त करता है।
त्रिभुजाकार आरेख के लिए:
Displacement = Area of triangle = 1/2 × base × height
आधार (base) = t₀, ऊँचाई (height) = v₀
Displacement = 1/2 × t₀ × v₀ = 1/2 v₀ t₀।
Explanation:
The area under the velocity-time (v-t) graph represents the displacement.
Since the graph is a triangle:
Displacement = Area of triangle = 1/2 × base × height.
Here, base = t₀ and height = v₀.
Displacement = 1/2 v₀ t₀.
The area under the velocity-time (v-t) graph represents the displacement.
Since the graph is a triangle:
Displacement = Area of triangle = 1/2 × base × height.
Here, base = t₀ and height = v₀.
Displacement = 1/2 v₀ t₀.
प्रश्न 9. समान प्रारंभिक वेग u के लिए, एक प्रक्षेप्य (projectile) के दो प्रक्षेपण कोणों (angles of projection) θ और (90° – θ) पर प्राप्त होने वाली क्षैतिज परासों (horizontal ranges) का अनुपात क्या होगा?
Q9. For a constant initial velocity u, the ratio of the horizontal ranges of a projectile projected at two complementary angles θ and (90° – θ) is:
सही उत्तर: A) 1 : 1
Correct Answer: A) 1 : 1
स्पष्टीकरण:
प्रक्षेप्य की क्षैतिज परास का सूत्र: R = (u² sin 2θ) / g
– प्रक्षेपण कोण (90° – θ) के लिए परास:
R’ = [u² sin 2(90° – θ)] / g = [u² sin(180° – 2θ)] / g = (u² sin 2θ) / g
चूंकि R = R’, दोनों कोणों के लिए परास समान होगी। अतः अनुपात = **1 : 1**।
प्रक्षेप्य की क्षैतिज परास का सूत्र: R = (u² sin 2θ) / g
– प्रक्षेपण कोण (90° – θ) के लिए परास:
R’ = [u² sin 2(90° – θ)] / g = [u² sin(180° – 2θ)] / g = (u² sin 2θ) / g
चूंकि R = R’, दोनों कोणों के लिए परास समान होगी। अतः अनुपात = **1 : 1**।
Explanation:
The horizontal range of a projectile is: R = (u² sin 2θ) / g.
– For complementary angle (90° – θ):
R’ = [u² sin 2(90° – θ)] / g = [u² sin(180° – 2θ)] / g = (u² sin 2θ) / g.
Since R = R’, the horizontal ranges are equal, and their ratio is **1 : 1**.
The horizontal range of a projectile is: R = (u² sin 2θ) / g.
– For complementary angle (90° – θ):
R’ = [u² sin 2(90° – θ)] / g = [u² sin(180° – 2θ)] / g = (u² sin 2θ) / g.
Since R = R’, the horizontal ranges are equal, and their ratio is **1 : 1**.
प्रश्न 10. यदि एक प्रक्षेप्य की अधिकतम क्षैतिज परास (horizontal range) उसकी अधिकतम प्राप्त ऊंचाई (maximum height) के 4 गुने के बराबर है, तो प्रक्षेपण कोण (angle of projection) क्या होगा?
Q10. If the horizontal range of a projectile is equal to 4 times its maximum height, the angle of projection is:
सही उत्तर: B) 45°
Correct Answer: B) 45°
स्पष्टीकरण:
हम जानते हैं कि प्रक्षेप्य के लिए: R = (u² sin 2θ) / g = (2 u² sinθ cosθ) / g
और अधिकतम ऊंचाई: H = (u² sin²θ) / 2g
प्रश्नानुसार, R = 4H:
(2 u² sinθ cosθ) / g = 4 × [(u² sin²θ) / 2g]
सरल करने पर: 2 sinθ cosθ = 2 sin²θ ⇒ cosθ = sinθ ⇒ tanθ = 1 ⇒ θ = 45°।
हम जानते हैं कि प्रक्षेप्य के लिए: R = (u² sin 2θ) / g = (2 u² sinθ cosθ) / g
और अधिकतम ऊंचाई: H = (u² sin²θ) / 2g
प्रश्नानुसार, R = 4H:
(2 u² sinθ cosθ) / g = 4 × [(u² sin²θ) / 2g]
सरल करने पर: 2 sinθ cosθ = 2 sin²θ ⇒ cosθ = sinθ ⇒ tanθ = 1 ⇒ θ = 45°।
Explanation:
Horizontal Range: R = (2 u² sinθ cosθ) / g.
Maximum Height: H = (u² sin²θ) / 2g.
Given R = 4H:
(2 u² sinθ cosθ) / g = 4 × [(u² sin²θ) / 2g].
Simplifying: cosθ = sinθ ⇒ tanθ = 1 ⇒ θ = 45°.
Horizontal Range: R = (2 u² sinθ cosθ) / g.
Maximum Height: H = (u² sin²θ) / 2g.
Given R = 4H:
(2 u² sinθ cosθ) / g = 4 × [(u² sin²θ) / 2g].
Simplifying: cosθ = sinθ ⇒ tanθ = 1 ⇒ θ = 45°.
प्रश्न 11. यदि प्रक्षेप्य का उड्डयन काल (time of flight) T और उसकी अधिकतम ऊंचाई H हो, तो इनके बीच सही संबंध क्या होगा? (गुरुत्वीय त्वरण g है)
Q11. If T is the time of flight of a projectile and H is its maximum height, the relation between T and H is given by:
सही उत्तर: A) gT² = 8H
Correct Answer: A) gT² = 8H
स्पष्टीकरण:
– उड्डयन काल: T = 2u sinθ / g ⇒ T² = 4u² sin²θ / g²
– अधिकतम ऊंचाई: H = u² sin²θ / 2g ⇒ u² sin²θ = 2gH
– u² sin²θ का मान T² के समीकरण में रखने पर:
T² = 4(2gH) / g² = 8H / g ⇒ gT² = 8H।
– उड्डयन काल: T = 2u sinθ / g ⇒ T² = 4u² sin²θ / g²
– अधिकतम ऊंचाई: H = u² sin²θ / 2g ⇒ u² sin²θ = 2gH
– u² sin²θ का मान T² के समीकरण में रखने पर:
T² = 4(2gH) / g² = 8H / g ⇒ gT² = 8H।
Explanation:
– Time of flight: T = 2u sinθ / g ⇒ T² = 4u² sin²θ / g².
– Maximum Height: H = u² sin²θ / 2g ⇒ u² sin²θ = 2gH.
– Substituting the height equation into the squared time of flight equation:
T² = 4(2gH) / g² = 8H / g ⇒ gT² = 8H.
– Time of flight: T = 2u sinθ / g ⇒ T² = 4u² sin²θ / g².
– Maximum Height: H = u² sin²θ / 2g ⇒ u² sin²θ = 2gH.
– Substituting the height equation into the squared time of flight equation:
T² = 4(2gH) / g² = 8H / g ⇒ gT² = 8H.
प्रश्न 12. एक प्रक्षेप्य का प्रक्षेप पथ (trajectory equation) y = √3 x – (g x²) / 2 द्वारा व्यक्त किया जाता है। इसका वास्तविक प्रक्षेपण कोण (angle of projection) क्या होगा?
Q12. The equation of trajectory of a projectile is given by y = √3 x – (g x²) / 2. Its angle of projection with the horizontal is:
सही उत्तर: C) 60°
Correct Answer: C) 60°
स्पष्टीकरण:
प्रक्षेप्य पथ का मानक समीकरण है: y = x tanθ – (g x²) / (2 u² cos²θ)
दिए गए समीकरण y = √3 x – (g x²) / 2 के साथ तुलना करने पर:
tanθ = √3 ⇒ θ = 60°।
प्रक्षेप्य पथ का मानक समीकरण है: y = x tanθ – (g x²) / (2 u² cos²θ)
दिए गए समीकरण y = √3 x – (g x²) / 2 के साथ तुलना करने पर:
tanθ = √3 ⇒ θ = 60°।
Explanation:
The standard equation of trajectory of a projectile is: y = x tanθ – (g x²) / (2 u² cos²θ).
Comparing this with the given equation y = √3 x – (g x²) / 2:
tanθ = √3 ⇒ θ = 60°.
The standard equation of trajectory of a projectile is: y = x tanθ – (g x²) / (2 u² cos²θ).
Comparing this with the given equation y = √3 x – (g x²) / 2:
tanθ = √3 ⇒ θ = 60°.
प्रश्न 13. एक प्रक्षेप्य को क्षैतिज से θ कोण पर प्रारंभिक चाल u के साथ प्रक्षेपित किया जाता है। गति के उच्चतम बिंदु (highest point) पर कण की चाल क्या होगी?
Q13. A projectile is fired with an initial speed u at an angle θ with the horizontal. The speed of the projectile at its highest point is:
सही उत्तर: C) u cosθ
Correct Answer: C) u cosθ
स्पष्टीकरण:
प्रक्षेप्य गति के दौरान वायु प्रतिरोध न होने पर क्षैतिज दिशा में कोई त्वरण नहीं होता (a_x = 0)।
– इसलिए, क्षैतिज वेग घटक हमेशा नियत रहता है: v_x = u cosθ
– उच्चतम बिंदु पर, ऊर्ध्वाधर वेग घटक शून्य हो जाता है (v_y = 0)।
– अतः, उच्चतम बिंदु पर कुल वेग केवल क्षैतिज घटक के बराबर होगा: **u cosθ**।
प्रक्षेप्य गति के दौरान वायु प्रतिरोध न होने पर क्षैतिज दिशा में कोई त्वरण नहीं होता (a_x = 0)।
– इसलिए, क्षैतिज वेग घटक हमेशा नियत रहता है: v_x = u cosθ
– उच्चतम बिंदु पर, ऊर्ध्वाधर वेग घटक शून्य हो जाता है (v_y = 0)।
– अतः, उच्चतम बिंदु पर कुल वेग केवल क्षैतिज घटक के बराबर होगा: **u cosθ**।
Explanation:
In projectile motion, there is no acceleration in the horizontal direction (a_x = 0).
– Consequently, the horizontal component of velocity remains constant throughout the flight: v_x = u cosθ.
– At the highest point of its trajectory, the vertical component of velocity becomes zero (v_y = 0).
– Hence, the net velocity at the highest point is only the horizontal component: **u cosθ**.
In projectile motion, there is no acceleration in the horizontal direction (a_x = 0).
– Consequently, the horizontal component of velocity remains constant throughout the flight: v_x = u cosθ.
– At the highest point of its trajectory, the vertical component of velocity becomes zero (v_y = 0).
– Hence, the net velocity at the highest point is only the horizontal component: **u cosθ**.
प्रश्न 14. एक बहुमंजिला मीनार जिसकी ऊंचाई h है, की चोटी से एक पत्थर को क्षैतिज दिशा में u वेग से फेंका जाता है। पत्थर को जमीन तक पहुँचने में कितना समय (time of flight) लगेगा?
Q14. A stone is projected horizontally with velocity u from the top of a tower of height h. The time taken by the stone to reach the ground is:
सही उत्तर: A) √(2h / g)
Correct Answer: A) √(2h / g)
स्पष्टीकरण:
क्षैतिज प्रक्षेपण के लिए, ऊर्ध्वाधर दिशा (vertical direction) में गति का विश्लेषण करने पर:
– प्रारंभिक ऊर्ध्वाधर वेग: u_y = 0
– ऊर्ध्वाधर विस्थापन: y = h
– गति का दूसरा समीकरण: y = u_y t + 1/2 g t²
– h = 0 + 1/2 g t² ⇒ t² = 2h / g ⇒ t = √(2h / g)।
(यह समय क्षैतिज वेग u पर निर्भर नहीं करता)।
क्षैतिज प्रक्षेपण के लिए, ऊर्ध्वाधर दिशा (vertical direction) में गति का विश्लेषण करने पर:
– प्रारंभिक ऊर्ध्वाधर वेग: u_y = 0
– ऊर्ध्वाधर विस्थापन: y = h
– गति का दूसरा समीकरण: y = u_y t + 1/2 g t²
– h = 0 + 1/2 g t² ⇒ t² = 2h / g ⇒ t = √(2h / g)।
(यह समय क्षैतिज वेग u पर निर्भर नहीं करता)।
Explanation:
Analyzing the motion along the vertical direction:
– Initial vertical velocity: u_y = 0.
– Vertical displacement: y = h.
– Using second equation of motion: y = u_y t + 1/2 g t².
– h = 1/2 g t² ⇒ t = √(2h / g).
(The time of flight is independent of the horizontal projection velocity u).
Analyzing the motion along the vertical direction:
– Initial vertical velocity: u_y = 0.
– Vertical displacement: y = h.
– Using second equation of motion: y = u_y t + 1/2 g t².
– h = 1/2 g t² ⇒ t = √(2h / g).
(The time of flight is independent of the horizontal projection velocity u).
प्रश्न 15. दो रेलगाड़ियाँ, जिनकी लंबाई क्रमशः 120 m और 80 m है, समानांतर पटरियों पर विपरीत दिशाओं (opposite directions) में क्रमशः 20 m/s और 30 m/s की चाल से चल रही हैं। उन्हें एक-दूसरे को पार करने में कितना समय लगेगा?
Q15. Two trains of lengths 120 m and 80 m are running on parallel tracks in opposite directions with speeds of 20 m/s and 30 m/s respectively. The time taken by them to completely cross each other is:
सही उत्तर: A) 4 s
Correct Answer: A) 4 s
स्पष्टीकरण:
– सापेक्ष वेग (Relative Velocity) विपरीत दिशा में जुड़ता है: v_rel = v₁ + v₂ = 20 + 30 = 50 m/s
– पार करने के लिए आवश्यक सापेक्ष दूरी = दोनों रेलगाड़ियों की लंबाइयों का योग: d_rel = L₁ + L₂ = 120 + 80 = 200 m
– पार करने में लगा समय: t = d_rel / v_rel = 200 / 50 = 4 s।
– सापेक्ष वेग (Relative Velocity) विपरीत दिशा में जुड़ता है: v_rel = v₁ + v₂ = 20 + 30 = 50 m/s
– पार करने के लिए आवश्यक सापेक्ष दूरी = दोनों रेलगाड़ियों की लंबाइयों का योग: d_rel = L₁ + L₂ = 120 + 80 = 200 m
– पार करने में लगा समय: t = d_rel / v_rel = 200 / 50 = 4 s।
Explanation:
– Since the trains are moving in opposite directions, their relative velocity is the sum of their individual speeds: v_rel = v₁ + v₂ = 20 + 30 = 50 m/s.
– The total distance to be covered to cross each other is the sum of their lengths: d_rel = L₁ + L₂ = 120 + 80 = 200 m.
– Time taken: t = d_rel / v_rel = 200 / 50 = 4 s.
– Since the trains are moving in opposite directions, their relative velocity is the sum of their individual speeds: v_rel = v₁ + v₂ = 20 + 30 = 50 m/s.
– The total distance to be covered to cross each other is the sum of their lengths: d_rel = L₁ + L₂ = 120 + 80 = 200 m.
– Time taken: t = d_rel / v_rel = 200 / 50 = 4 s.
प्रश्न 16. एक नाविक शांत जल में v वेग से तैर सकता है और नदी की धारा का वेग u (v > u) है। यदि नाविक नदी को **न्यूनतम पथ (shortest path)** द्वारा सीधे पार करना चाहता है, तो उसे नदी प्रवाह की दिशा से किस कोण पर तैरना शुरू करना चाहिए?
Q16. A swimmer can swim with speed v in still water, and the river flows with velocity u (v > u). If the swimmer wishes to cross the river along the **shortest path**, at what angle to the direction of river flow should he swim?
सही उत्तर: A) 90° + sin⁻¹(u/v)
Correct Answer: A) 90° + sin⁻¹(u/v)
स्पष्टीकरण:
न्यूनतम पथ (सीधे नदी के लंबवत पार जाना) के लिए, नदी के प्रवाह की दिशा में नाविक का नेट वेग शून्य होना चाहिए।
– यदि नाविक सामान्य (लंबवत) से ऊपर की ओर α कोण बनाता है:
v sinα = u ⇒ sinα = u / v ⇒ α = sin⁻¹(u/v)
– नदी प्रवाह की दिशा से कुल कोण होगा: θ = 90° + α = 90° + sin⁻¹(u/v)।
न्यूनतम पथ (सीधे नदी के लंबवत पार जाना) के लिए, नदी के प्रवाह की दिशा में नाविक का नेट वेग शून्य होना चाहिए।
– यदि नाविक सामान्य (लंबवत) से ऊपर की ओर α कोण बनाता है:
v sinα = u ⇒ sinα = u / v ⇒ α = sin⁻¹(u/v)
– नदी प्रवाह की दिशा से कुल कोण होगा: θ = 90° + α = 90° + sin⁻¹(u/v)।
Explanation:
To cross along the shortest path (directly perpendicular to the bank), the swimmer’s upstream velocity component must cancel the river’s flow velocity:
– If the swimmer makes an angle α with the line perpendicular to flow:
v sinα = u ⇒ sinα = u / v ⇒ α = sin⁻¹(u/v).
– The total angle with the downstream direction of river flow is: θ = 90° + α = 90° + sin⁻¹(u/v).
To cross along the shortest path (directly perpendicular to the bank), the swimmer’s upstream velocity component must cancel the river’s flow velocity:
– If the swimmer makes an angle α with the line perpendicular to flow:
v sinα = u ⇒ sinα = u / v ⇒ α = sin⁻¹(u/v).
– The total angle with the downstream direction of river flow is: θ = 90° + α = 90° + sin⁻¹(u/v).
प्रश्न 17. एक नाविक d चौड़ाई वाली नदी को **न्यूनतम समय (shortest time)** में पार करना चाहता है। यदि शांत जल में नाविक की गति v और नदी का वेग u हो, तो पार करने में लगने वाला न्यूनतम समय क्या होगा?
Q17. A swimmer wants to cross a river of width d in the **shortest possible time**. If the swimmer’s speed in still water is v and the river velocity is u, the minimum time taken to cross is:
सही उत्तर: A) d / v
Correct Answer: A) d / v
स्पष्टीकरण:
नदी को पार करने में लगा समय केवल नदी के लंबवत वेग घटक (perpendicular component) पर निर्भर करता है:
t = d / (v cosθ) (जहाँ θ लंबवत से झुकाव कोण है)
– समय न्यूनतम होने के लिए cosθ का मान अधिकतम (1) होना चाहिए, अर्थात θ = 0°।
– अतः नाविक को नदी के ठीक लंबवत दिशा में तैरना होगा। न्यूनतम समय: t_min = d / v। (इस स्थिति में नदी प्रवाह के कारण वह कुछ दूरी आगे बह जाएगा जिसे अपवाह/drift कहते हैं)।
नदी को पार करने में लगा समय केवल नदी के लंबवत वेग घटक (perpendicular component) पर निर्भर करता है:
t = d / (v cosθ) (जहाँ θ लंबवत से झुकाव कोण है)
– समय न्यूनतम होने के लिए cosθ का मान अधिकतम (1) होना चाहिए, अर्थात θ = 0°।
– अतः नाविक को नदी के ठीक लंबवत दिशा में तैरना होगा। न्यूनतम समय: t_min = d / v। (इस स्थिति में नदी प्रवाह के कारण वह कुछ दूरी आगे बह जाएगा जिसे अपवाह/drift कहते हैं)।
Explanation:
The time taken to cross the river depends only on the velocity component perpendicular to the river banks:
t = d / (v cosθ).
– For time t to be minimum, cosθ must be maximum, which is 1 (meaning θ = 0°).
– Thus, the swimmer must head directly perpendicular to the flow. The minimum time is: t_min = d / v.
The time taken to cross the river depends only on the velocity component perpendicular to the river banks:
t = d / (v cosθ).
– For time t to be minimum, cosθ must be maximum, which is 1 (meaning θ = 0°).
– Thus, the swimmer must head directly perpendicular to the flow. The minimum time is: t_min = d / v.
प्रश्न 18. वर्षा की बूंदें ऊर्ध्वाधर दिशा (vertical direction) में 4 km/h की चाल से गिर रही हैं। एक व्यक्ति एक सीधी सड़क पर 3 km/h की गति से चल रहा है। स्वयं को भीगने से बचाने के लिए उसे अपने छाते को ऊर्ध्वाधर से किस कोण (θ) पर रखना चाहिए?
Q18. Rain is falling vertically downwards with a speed of 4 km/h. A man is walking on a straight horizontal road with a speed of 3 km/h. To protect himself from rain, at what angle θ with the vertical should he hold his umbrella?
सही उत्तर: A) tan⁻¹(3/4)
Correct Answer: A) tan⁻¹(3/4)
स्पष्टीकरण:
छाता हमेशा व्यक्ति के सापेक्ष वर्षा के वेग की दिशा (v_rain,man) में रखा जाता है।
– वर्षा का वेग: v⃗_r = -4ĵ
– व्यक्ति का वेग: v⃗_m = 3î
– व्यक्ति के सापेक्ष वर्षा का वेग: v⃗_rm = v⃗_r – v⃗_m = -3î – 4ĵ
– ऊर्ध्वाधर (vertical) के साथ कोण θ:
tanθ = |v_x / v_y| = 3 / 4 ⇒ θ = tan⁻¹(3/4)। (यह लगभग 37° के बराबर होता है)।
छाता हमेशा व्यक्ति के सापेक्ष वर्षा के वेग की दिशा (v_rain,man) में रखा जाता है।
– वर्षा का वेग: v⃗_r = -4ĵ
– व्यक्ति का वेग: v⃗_m = 3î
– व्यक्ति के सापेक्ष वर्षा का वेग: v⃗_rm = v⃗_r – v⃗_m = -3î – 4ĵ
– ऊर्ध्वाधर (vertical) के साथ कोण θ:
tanθ = |v_x / v_y| = 3 / 4 ⇒ θ = tan⁻¹(3/4)। (यह लगभग 37° के बराबर होता है)।
Explanation:
The umbrella must be held in the direction of the velocity of rain relative to the man (v_rm):
– Velocity of rain: v⃗_r = -4ĵ.
– Velocity of man: v⃗_m = 3î.
– Relative velocity: v⃗_rm = v⃗_r – v⃗_m = -3î – 4ĵ.
– Angle with the vertical θ is given by:
tanθ = |v_x / v_y| = 3 / 4 ⇒ θ = tan⁻¹(3/4).
The umbrella must be held in the direction of the velocity of rain relative to the man (v_rm):
– Velocity of rain: v⃗_r = -4ĵ.
– Velocity of man: v⃗_m = 3î.
– Relative velocity: v⃗_rm = v⃗_r – v⃗_m = -3î – 4ĵ.
– Angle with the vertical θ is given by:
tanθ = |v_x / v_y| = 3 / 4 ⇒ θ = tan⁻¹(3/4).
प्रश्न 19. एक कण r त्रिज्या के वृत्ताकार पथ पर एकसमान चाल v से गतिमान है। कण के अभिकेंद्री त्वरण (centripetal acceleration) का परिमाण और दिशा क्या होगी?
Q19. A particle moves in a circular path of radius r with a constant speed v. The magnitude and direction of its centripetal acceleration are:
सही उत्तर: C) v² / r, हमेशा केंद्र की ओर
Correct Answer: C) v² / r, always towards the center
स्पष्टीकरण:
एकसमान वृत्तीय गति (uniform circular motion) में चाल नियत रहती है, लेकिन वेग की दिशा लगातार बदलती रहती है।
– दिशा बदलने के कारण उत्पन्न त्वरण को अभिकेंद्री त्वरण कहते हैं।
– इसका परिमाण a_c = v² / r = ω² r होता है और इसकी दिशा हमेशा **वृत्त के केंद्र की ओर** होती है।
एकसमान वृत्तीय गति (uniform circular motion) में चाल नियत रहती है, लेकिन वेग की दिशा लगातार बदलती रहती है।
– दिशा बदलने के कारण उत्पन्न त्वरण को अभिकेंद्री त्वरण कहते हैं।
– इसका परिमाण a_c = v² / r = ω² r होता है और इसकी दिशा हमेशा **वृत्त के केंद्र की ओर** होती है।
Explanation:
In uniform circular motion, speed is constant but the direction of velocity changes continuously.
– The acceleration responsible for changing the direction of velocity is called centripetal acceleration.
– Its magnitude is a_c = v² / r and it is always directed **radially inward, towards the center** of the circle.
In uniform circular motion, speed is constant but the direction of velocity changes continuously.
– The acceleration responsible for changing the direction of velocity is called centripetal acceleration.
– Its magnitude is a_c = v² / r and it is always directed **radially inward, towards the center** of the circle.
प्रश्न 20. एक कण का त्वरण (acceleration) समय के साथ समीकरण a = 3t² + 2t + 2 के अनुसार बदलता है। यदि कण समय t = 0 पर 2 m/s के प्रारंभिक वेग से चलना शुरू करता है, तो t = 2 s पर उसका वेग क्या होगा?
Q20. The acceleration of a particle is given by a = 3t² + 2t + 2. If the particle starts with a velocity of 2 m/s at t = 0, then its velocity at t = 2 s is:
सही उत्तर: C) 18 m/s
Correct Answer: C) 18 m/s
स्पष्टीकरण:
त्वरण a = dv/dt ⇒ dv = a dt
वेग निकालने के लिए समाकलन (integration) करने पर:
v = ∫ (3t² + 2t + 2) dt = t³ + t² + 2t + C
– t = 0 पर v = 2 m/s ⇒ 2 = 0 + 0 + 0 + C ⇒ C = 2
– अतः वेग का समीकरण: v = t³ + t² + 2t + 2
– t = 2 s पर: v = (2)³ + (2)² + 2(2) + 2 = 8 + 4 + 4 + 2 = 18 m/s।
त्वरण a = dv/dt ⇒ dv = a dt
वेग निकालने के लिए समाकलन (integration) करने पर:
v = ∫ (3t² + 2t + 2) dt = t³ + t² + 2t + C
– t = 0 पर v = 2 m/s ⇒ 2 = 0 + 0 + 0 + C ⇒ C = 2
– अतः वेग का समीकरण: v = t³ + t² + 2t + 2
– t = 2 s पर: v = (2)³ + (2)² + 2(2) + 2 = 8 + 4 + 4 + 2 = 18 m/s।
Explanation:
Acceleration: a = dv/dt ⇒ v = ∫ a dt.
Integrating the given acceleration expression:
v = ∫ (3t² + 2t + 2) dt = t³ + t² + 2t + C.
– At t = 0, v = 2 m/s ⇒ 2 = C.
– Thus, the velocity equation is: v = t³ + t² + 2t + 2.
– At t = 2 s: v = 2³ + 2² + 2(2) + 2 = 8 + 4 + 4 + 2 = 18 m/s.
Acceleration: a = dv/dt ⇒ v = ∫ a dt.
Integrating the given acceleration expression:
v = ∫ (3t² + 2t + 2) dt = t³ + t² + 2t + C.
– At t = 0, v = 2 m/s ⇒ 2 = C.
– Thus, the velocity equation is: v = t³ + t² + 2t + 2.
– At t = 2 s: v = 2³ + 2² + 2(2) + 2 = 8 + 4 + 4 + 2 = 18 m/s.
प्रश्न 21. एक कण प्रथम समय अंतराल t₁ तक वेग v₁ से और अगले समय अंतराल t₂ तक वेग v₂ से गति करता है। पूरे समय के लिए कण का औसत वेग (average velocity) क्या होगा?
Q21. A particle travels with a velocity v₁ for a time interval t₁ and with velocity v₂ for the next time interval t₂. The average velocity of the particle for the total time is:
सही उत्तर: A) (v₁t₁ + v₂t₂) / (t₁ + t₂)
Correct Answer: A) (v₁t₁ + v₂t₂) / (t₁ + t₂)
स्पष्टीकरण:
– प्रथम विस्थापन: d₁ = v₁ × t₁
– द्वितीय विस्थापन: d₂ = v₂ × t₂
– कुल विस्थापन: D_total = v₁t₁ + v₂t₂
– कुल समय: T_total = t₁ + t₂
– औसत वेग = कुल विस्थापन / कुल समय = (v₁t₁ + v₂t₂) / (t₁ + t₂)।
– प्रथम विस्थापन: d₁ = v₁ × t₁
– द्वितीय विस्थापन: d₂ = v₂ × t₂
– कुल विस्थापन: D_total = v₁t₁ + v₂t₂
– कुल समय: T_total = t₁ + t₂
– औसत वेग = कुल विस्थापन / कुल समय = (v₁t₁ + v₂t₂) / (t₁ + t₂)।
Explanation:
– First displacement: d₁ = v₁ × t₁.
– Second displacement: d₂ = v₂ × t₂.
– Average velocity = Total Displacement / Total Time = (d₁ + d₂) / (t₁ + t₂) = (v₁t₁ + v₂t₂) / (t₁ + t₂).
– First displacement: d₁ = v₁ × t₁.
– Second displacement: d₂ = v₂ × t₂.
– Average velocity = Total Displacement / Total Time = (d₁ + d₂) / (t₁ + t₂) = (v₁t₁ + v₂t₂) / (t₁ + t₂).
प्रश्न 22. एक कण की स्थिति x और समय t के बीच संबंध t = α x² + β x द्वारा दिया जाता है (जहाँ α और β नियतांक हैं)। कण का मंदन (retardation) वेग v के पदों में क्या होगा?
Q22. The relationship between time t and distance x of a particle is given by t = α x² + β x (where α and β are constants). The retardation of the particle in terms of velocity v is:
सही उत्तर: A) 2α v³
Correct Answer: A) 2α v³
स्पष्टीकरण:
समीकरण: t = α x² + β x
दूरी x के सापेक्ष अवकलन करने पर:
dt/dx = 2α x + β ⇒ v = dx/dt = 1 / (2α x + β)
अब समय t के सापेक्ष त्वरण a निकालने के लिए श्रृंखला नियम (chain rule) का उपयोग करने पर:
a = dv/dt = (dv/dx) × (dx/dt) = v × d/dx [ (2αx + β)⁻¹ ]
a = v × [ – (2αx + β)⁻² × 2α ] = -2α v × [ 1 / (2αx + β) ]² = -2α v × v² = -2α v³
मंदन (ऋणात्मक त्वरण) = **2α v³**।
समीकरण: t = α x² + β x
दूरी x के सापेक्ष अवकलन करने पर:
dt/dx = 2α x + β ⇒ v = dx/dt = 1 / (2α x + β)
अब समय t के सापेक्ष त्वरण a निकालने के लिए श्रृंखला नियम (chain rule) का उपयोग करने पर:
a = dv/dt = (dv/dx) × (dx/dt) = v × d/dx [ (2αx + β)⁻¹ ]
a = v × [ – (2αx + β)⁻² × 2α ] = -2α v × [ 1 / (2αx + β) ]² = -2α v × v² = -2α v³
मंदन (ऋणात्मक त्वरण) = **2α v³**।
Explanation:
Given: t = α x² + β x.
Differentiating with respect to x:
dt/dx = 2αx + β ⇒ v = dx/dt = 1 / (2αx + β).
Differentiating v with respect to t (using chain rule):
a = dv/dt = v (dv/dx) = v × d/dx [ (2αx + β)⁻¹ ].
a = v × [ – (2αx + β)⁻² × 2α ] = -2α v³.
Thus, retardation (negative acceleration) is **2α v³**.
Given: t = α x² + β x.
Differentiating with respect to x:
dt/dx = 2αx + β ⇒ v = dx/dt = 1 / (2αx + β).
Differentiating v with respect to t (using chain rule):
a = dv/dt = v (dv/dx) = v × d/dx [ (2αx + β)⁻¹ ].
a = v × [ – (2αx + β)⁻² × 2α ] = -2α v³.
Thus, retardation (negative acceleration) is **2α v³**.
प्रश्न 23. एक प्रक्षेप्य को प्रारंभिक वेग u⃗ = u_x î + u_y ĵ के साथ प्रक्षेपित किया जाता है। गुरुत्वीय त्वरण -g ĵ होने पर, समय t के बाद इसका वेग सदिश (velocity vector) क्या होगा? (हवा के प्रतिरोध को नगण्य मानें)
Q23. A projectile is launched with an initial velocity u⃗ = u_x î + u_y ĵ. If the acceleration due to gravity is -g ĵ, its velocity vector at any time t during flight is:
सही उत्तर: A) u_x î + (u_y – gt) ĵ
Correct Answer: A) u_x î + (u_y – gt) ĵ
स्पष्टीकरण:
प्रक्षेप्य गति में क्षैतिज दिशा (x-axis) में कोई त्वरण नहीं होता, अतः क्षैतिज वेग हमेशा नियत रहता है:
v_x = u_x
– ऊर्ध्वाधर दिशा (y-axis) में नियत गुरुत्वीय त्वरण -g कार्य करता है, अतः गति के प्रथम समीकरण से:
v_y = u_y – gt
– समय t पर नेट वेग सदिश: v⃗ = v_x î + v_y ĵ = u_x î + (u_y – gt) ĵ।
प्रक्षेप्य गति में क्षैतिज दिशा (x-axis) में कोई त्वरण नहीं होता, अतः क्षैतिज वेग हमेशा नियत रहता है:
v_x = u_x
– ऊर्ध्वाधर दिशा (y-axis) में नियत गुरुत्वीय त्वरण -g कार्य करता है, अतः गति के प्रथम समीकरण से:
v_y = u_y – gt
– समय t पर नेट वेग सदिश: v⃗ = v_x î + v_y ĵ = u_x î + (u_y – gt) ĵ।
Explanation:
Since there is no horizontal acceleration, the horizontal component of velocity remains unchanged:
v_x = u_x.
– The vertical motion experiences a constant acceleration of -g. Using the first equation of motion:
v_y = u_y – gt.
– Therefore, the velocity vector at any time t is: v⃗ = u_x î + (u_y – gt) ĵ.
Since there is no horizontal acceleration, the horizontal component of velocity remains unchanged:
v_x = u_x.
– The vertical motion experiences a constant acceleration of -g. Using the first equation of motion:
v_y = u_y – gt.
– Therefore, the velocity vector at any time t is: v⃗ = u_x î + (u_y – gt) ĵ.
प्रश्न 24. विस्थापन-समय ग्राफ (displacement-time graph) के किसी बिंदु पर खींची गई स्पर्श रेखा की ढाल (slope of tangent) क्या दर्शाती है?
Q24. The slope of the tangent at any point on a displacement-time graph represents:
सही उत्तर: B) तात्क्षणिक वेग (Instantaneous velocity)
Correct Answer: B) Instantaneous velocity
स्पष्टीकरण:
विस्थापन-समय (x-t) ग्राफ की ढाल को गणितीय रूप से अवकलन dx/dt द्वारा व्यक्त किया जाता है।
– परिभाषा के अनुसार, विस्थापन की समय दर dx/dt उस क्षण पर कण के **तात्क्षणिक वेग (Instantaneous velocity)** को दर्शाती है।
विस्थापन-समय (x-t) ग्राफ की ढाल को गणितीय रूप से अवकलन dx/dt द्वारा व्यक्त किया जाता है।
– परिभाषा के अनुसार, विस्थापन की समय दर dx/dt उस क्षण पर कण के **तात्क्षणिक वेग (Instantaneous velocity)** को दर्शाती है।
Explanation:
The slope of the tangent to the curve on a displacement-time (x-t) graph is mathematically represented by the derivative dx/dt.
– By definition, dx/dt at any given instant is the **instantaneous velocity** of the particle.
The slope of the tangent to the curve on a displacement-time (x-t) graph is mathematically represented by the derivative dx/dt.
– By definition, dx/dt at any given instant is the **instantaneous velocity** of the particle.
प्रश्न 25. दो पिंडों को अलग-अलग ऊंचाइयों से एक साथ स्वतंत्र रूप से नीचे गिराया जाता है। गिरने के दौरान एक पिंड का दूसरे पिंड के सापेक्ष सापेक्षिक त्वरण (relative acceleration) कितना होगा?
Q25. Two bodies are dropped freely from different heights simultaneously. During their fall, the relative acceleration of one body with respect to the other is:
सही उत्तर: C) शून्य (Zero)
Correct Answer: C) Zero
स्पष्टीकरण:
स्वतंत्र रूप से गिरते समय दोनों पिंडों पर समान गुरुत्वीय त्वरण g (नीचे की ओर) कार्य करता है।
– पहले पिंड का त्वरण: a₁ = -g ĵ
– दूसरे पिंड का त्वरण: a₂ = -g ĵ
– सापेक्षिक त्वरण: a_rel = a₁ – a₂ = (-g ĵ) – (-g ĵ) = 0।
अतः दोनों पिंडों का एक-दूसरे के सापेक्ष त्वरण हमेशा **शून्य** होगा।
स्वतंत्र रूप से गिरते समय दोनों पिंडों पर समान गुरुत्वीय त्वरण g (नीचे की ओर) कार्य करता है।
– पहले पिंड का त्वरण: a₁ = -g ĵ
– दूसरे पिंड का त्वरण: a₂ = -g ĵ
– सापेक्षिक त्वरण: a_rel = a₁ – a₂ = (-g ĵ) – (-g ĵ) = 0।
अतः दोनों पिंडों का एक-दूसरे के सापेक्ष त्वरण हमेशा **शून्य** होगा।
Explanation:
Both freely falling bodies experience the same acceleration due to gravity g directed vertically downwards.
– Acceleration of the first body: a₁ = -g ĵ.
– Acceleration of the second body: a₂ = -g ĵ.
– Relative acceleration: a_rel = a₁ – a₂ = (-g ĵ) – (-g ĵ) = 0.
Therefore, the relative acceleration is always **zero**.
Both freely falling bodies experience the same acceleration due to gravity g directed vertically downwards.
– Acceleration of the first body: a₁ = -g ĵ.
– Acceleration of the second body: a₂ = -g ĵ.
– Relative acceleration: a_rel = a₁ – a₂ = (-g ĵ) – (-g ĵ) = 0.
Therefore, the relative acceleration is always **zero**.