यांत्रिकी (भौतिक विज्ञान)

Total Questions: 35

21. सड़क पर चलने की अपेक्षा बर्फ पर चलना कठिन है, क्योंकि- [U.P. P.C.S. (Pre) 1994]

(a) बर्फ सड़क से सख्त होती है।
(b) सड़क बर्फ से सख्त होती है।
(c) जब हम अपने पैर से धक्का देते हैं, तो बर्फ कोई प्रतिक्रिया व्यक्त नहीं करती।
(d) बर्फ में सड़क की अपेक्षा घर्षण कम होता है।

Correct Answer: (d) बर्फ में सड़क की अपेक्षा घर्षण कम होता है।

Solution:सड़क पर चलने में हमें आसानी इसलिए होती है, क्योंकि पृथ्वी पर उसकी सतह खुरदरी होने के कारण घर्षण बल उत्पन्न होता है। उसकी उपरी सतह खुरदरी होने के कारण ही हम उस पर पैर टिका कर पृथ्वी को पीछे ढकेलते हैं और न्यूटन के तृतीय नियम के अनुसार हम आगे बढ़ जाते हैं। इसके विपरीत बर्फ में सड़क की अपेक्षा घर्षण कम होने के कारण उस पर चलना सड़क पर चलने की तुलना में कठिन होता है।

22. निम्न कथन पर तथा उससे निकाले गए निष्कर्ष पर विचार करिए तथा बताइए कि कौन-सा निष्कर्ष सही है? [U.P.P.C.S. (Mains) 2013]

कथन :

भरी हुई गाड़ी (cart) को चलाने में, उसे चलायमान रखने के लिए आवश्यक ताकत से अपेक्षाकृत अधिक ताकत से धक्का देना पड़ता है।

निष्कर्ष :

(a) किसी चलायमान वस्तु का भार कम होता है।
(b) प्रारंभ में पहिए फिसलने लगते हैं।
(c) एक बार गाड़ी चल पड़ने के बाद घर्षण कम होता है।
(d) अभ्यास से निपुणता प्राप्त होती है।

Correct Answer: (c) एक बार गाड़ी चल पड़ने के बाद घर्षण कम होता है।

Solution:जब कोई वस्तु विराम अवस्था में होती है, तो उस पर लगने वाला घर्षण स्थैतिक घर्षण (static friction) कहलाता है। किसी वस्तु को गति में लाने के लिए स्थैतिक घर्षण के अधिकतम मान को पार करना होता है। एक बार जब वस्तु गति में आ जाती है, तो उस पर लगने वाला घर्षण गतिज घर्षण (kinetic friction) कहलाता है।

स्थैतिक घर्षण का अधिकतम मान गतिज घर्षण से अधिक होता है। इसलिए, किसी भरी हुई गाड़ी को चलाना आरंभ करने (यानी उसे विराम अवस्था से गति में लाने) के लिए अधिक बल की आवश्यकता होती है ताकि स्थैतिक घर्षण पर काबू पाया जा सके। एक बार जब गाड़ी चलना आरंभ कर देती है (यानी गतिमान हो जाती है), तो उस पर कार्य करने वाला घर्षण गतिज घर्षण बन जाता है, जो स्थैतिक घर्षण से कम होता है। यही कारण है कि एक बार गाड़ी चल पड़ने के बाद उसे चलायमान रखने के लिए कम बल की आवश्यकता होती है।

23. प्रत्येक क्रिया के लिए एक समान और विपरीत प्रतिक्रिया होती है, यह नियम दिया था - [U.P. R.O./A.R.O. (Mains) 2017]

(a) न्यूटन ने
(b) एल्बर्ट आइंस्टीन ने
(c) बोहर ने
(d) हेंडेन ने

Correct Answer: (a) न्यूटन ने

Solution:प्रकृति में बल कभी भी अकेला नहीं पाया जाता। दो पिण्डों के बीच परस्पर अन्योन्य क्रिया बल है। बल सदैव युगल में पाए जाते हैं। साथ ही, दो पिण्डों के बीच परस्पर बल सदैव समान एवं विपरीत दिशा में होते हैं। न्यूटन ने इस धारणा को गति के तृतीय नियम के रूप में व्यक्त किया, जो इस प्रकार है "प्रत्येक क्रिया की सदैव समान एवं विपरीत दिशा में प्रतिक्रिया होती है।"

24. एक प्रभावी कोरिओलिस बल किस कारण होता है? [67th B.P.S.C. (Pre) 2022]

(a) सौर प्रणाली
(b) पृथ्वी का घूर्णन
(c) पृथ्वी का आंतरिक भाग
(d) कोलोराडो और खाड़ी धारा
(e) उपर्युक्त में से कोई नहीं / उपर्युक्त में से एक से अधिक

Correct Answer: (b) पृथ्वी का घूर्णन

Solution:वायुमंडलीय दाब में भिन्नता के कारण वायु गतिमान होती है। इस क्षैतिज गतिज वायु को 'पवन' कहते हैं। पवनें उच्च दाब से कम दाब की ओर प्रवाहित होती हैं। पृथ्वी का अपने अक्ष पर घूर्णन पवनों की दिशा को प्रभावित करता है। पृथ्वी के घूर्णन द्वारा लगने वाले बल को कोरिओलिस बल (Coriolis force) कहा जाता है। कोरिओलिस बल अक्षांशों के कोण के सीधा समानुपात में बढ़ता है। यह ध्रुवों पर सर्वाधिक और विषुवत वृत्त पर अनुपस्थित होता है।

25. एक मनुष्य स्थिर नाव से पांच मीटर प्रति सेकंड की चाल से कूदा और नाव 0.5 मीटर प्रति सेकंड की चाल से खिसकी। बताएं कि नाव का द्रव्यमान मनुष्य के द्रव्यमान का कितना गुना है? [I.A.S. (Pre) 1994]

(a) 5.5 गुना
(b) 4.5 गुना
(c) 2.5 गुना
(d) 10 गुना

Correct Answer: (d) 10 गुना

Solution:

26. एक ट्रक, एक कार और एक मोटर साइकिल की गतिज ऊर्जाएं समान हैं, यदि समान अवरोधक बल लगाए जाएं और वे क्रमशः X, Y और Z दूरी पर रुकें, तो- [I.A.S. (Pre) 1996]

a) X >Y > Z
(b) X<Y<Z
(c) X = Y = Z
(d) X≅4Y≅8X

Correct Answer: (c) X = Y = Z

Solution:

कार्य-ऊर्जा प्रमेय (Work-Energy Theorem) के अनुसार, किसी वस्तु पर किया गया शुद्ध कार्य उसकी गतिज ऊर्जा में परिवर्तन के बराबर होता है। यहाँ, अवरोधक बल द्वारा किया गया कार्य = गतिज ऊर्जा में परिवर्तन अवरोधक बल द्वारा किया गया कार्य = बल $\times$ दूरी $W = F \times d$

चूंकि सभी वाहनों की गतिज ऊर्जाएं समान हैं, और उन्हें रोकने के लिए समान अवरोधक बल ( $F$ ) लगाया जा रहा है, तो उन्हें रोकने के लिए आवश्यक कार्य ( $W$ ) भी समान होगा। यदि $K E₁ = K E₂ = K E₃$ (ट्रक, कार, मोटरसाइकिल की गतिज ऊर्जा) और $F₁_{1} = F₂ = F₃$ (अवरोधक बल)

तो, $F \times X = F \times Y = F \times Z$ इससे यह निष्कर्ष निकलता है कि $X = Y = Z$

अर्थात, यदि गतिज ऊर्जा और अवरोधक बल समान हैं, तो सभी वाहन समान दूरी पर रुकेंगे, भले ही उनका द्रव्यमान अलग-अलग हो।

27. दो समान द्रव्यमान की वस्तुओं की गतिज ऊर्जाओं का अनुपात 4:9 है, तो उनके वेगों का अनुपात होगा - [R.O./A.R.O. (Pre) Exam. 2017]

(a) 4:9
(b) 2:3
(c) 16:81
(d) √2:√3

Correct Answer: (b) 2:3

Solution:

28. साइकिल और कारों में बॉल-बेयरिंग का प्रयोग होता है, क्योंकि [I.A.S. (Pre) 2013]

(a) पहिया और धुरी के बीच संस्पर्श का वास्तविक क्षेत्र बढ़ जाता है।
(b) पहिया और धुरी के बीच संस्पर्श का प्रभावी क्षेत्र बढ़ जाता है।
(c) पहिया और धुरी के बीच संस्पर्श का प्रभावी क्षेत्र घट जाता है।
(d) उपर्युक्त कथनों में से कोई भी सही नहीं है।

Correct Answer: (c) पहिया और धुरी के बीच संस्पर्श का प्रभावी क्षेत्र घट जाता है।

Solution:बॉल-बेयरिंग के प्रयोग से पहिए और घुरी के बीच संस्पर्श का प्रभावी क्षेत्र घट जाता है। संस्पर्श क्षेत्र के घटने से घर्षण बल कम लगता है।

29. एक व्यक्ति कार में, जो विराम में बैठा है, सड़क से कार के चार पहियों में से प्रत्येक पर प्रतिक्रिया R है, जब कार सीधी समतल सड़क पर चलेगी, तो अग्र पहियों में प्रत्येक पर प्रतिक्रिया में क्या परिवर्तन आएगा ? [I.A.S. (Pre) 2008]

(a) यह R से अधिक होगा।
(b) यह R से कम होगा।
(c) यह R के बराबर होगा।
(d) यह सड़क के पदार्थ पर निर्भर करेगा।

Correct Answer: (b) यह R से कम होगा।

Solution:जब कार विराम में होती है, तो कार का कुल भार चार पहियों पर समान रूप से वितरित होता है (यदि भार केंद्र सममित है)। प्रत्येक पहिए पर प्रतिक्रिया R होती है। जब कार आगे की ओर त्वरण (acceleration) के साथ सीधी समतल सड़क पर चलती है, तो जड़त्व के कारण कार का भार थोड़ा पीछे की ओर (पिछले पहियों पर) स्थानांतरित होता है। इसका मतलब है कि पिछले पहियों पर लगने वाला भार और प्रतिक्रिया बल बढ़ जाएगा, जबकि अग्र पहियों पर लगने वाला भार और प्रतिक्रिया बल कम हो जाएगा। यह उस अनुभव के समान है जब कोई बस तेजी से आगे बढ़ती है तो यात्री पीछे की ओर झुक जाते हैं।

30. तेल से अंशतः भरा हुआ तेल का एक टैंकर समतल सड़क पर आगे की ओर एकसमान त्वरण से जा रहा है। तेल का मुक्त पृष्ठ ? [I.A.S. (Pre) 2003]

(a) क्षैतिज बना रहेगा।
(b) क्षैतिज से इस प्रकार आनत होगा कि पिछले सिरे पर कम गहराई होगी।
(c) क्षैतिज से इस प्रकार आनत होगा कि पिछले सिरे पर अधिक गहराई होगी।
(d) परवलयी वक्र का आकार लेगा।

Correct Answer: (c) क्षैतिज से इस प्रकार आनत होगा कि पिछले सिरे पर अधिक गहराई होगी।

Solution:जब कोई तरल पदार्थ से भरा कंटेनर एकसमान त्वरण (acceleration) के साथ आगे बढ़ता है, तो तरल पदार्थ पर एक आभासी जड़त्वीय बल (inertial force) कार्य करता है जो त्वरण की दिशा के विपरीत होता है। इस स्थिति में, टैंकर आगे की ओर त्वरण कर रहा है, इसलिए तेल पर पीछे की ओर एक आभासी बल लगेगा। इस बल के कारण, तरल पदार्थ का मुक्त पृष्ठ गुरुत्वाकर्षण बल के साथ मिलकर एक परिणामी बल की दिशा के लंबवत हो जाएगा। इसका परिणाम यह होता है कि तेल का मुक्त पृष्ठ क्षैतिज से आनत (झुका हुआ) हो जाता है, और जो सिरा त्वरण की दिशा में पीछे होता है (यानी टैंकर का पिछला सिरा), वहाँ तरल पदार्थ की गहराई बढ़ जाती है, जबकि सामने वाले सिरे पर गहराई कम हो जाती है। यह वैसा ही है जैसे आप एक गिलास पानी को तेजी से आगे धकेलते हैं तो पानी पीछे की ओर उछलता है।

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यांत्रिकी (भौतिक विज्ञान)

21. सड़क पर चलने की अपेक्षा बर्फ पर चलना कठिन है, क्योंकि- [U.P. P.C.S. (Pre) 1994]

22. निम्न कथन पर तथा उससे निकाले गए निष्कर्ष पर विचार करिए तथा बताइए कि कौन-सा निष्कर्ष सही है? [U.P.P.C.S. (Mains) 2013]

23. प्रत्येक क्रिया के लिए एक समान और विपरीत प्रतिक्रिया होती है, यह नियम दिया था - [U.P. R.O./A.R.O. (Mains) 2017]

24. एक प्रभावी कोरिओलिस बल किस कारण होता है? [67th B.P.S.C. (Pre) 2022]

27. दो समान द्रव्यमान की वस्तुओं की गतिज ऊर्जाओं का अनुपात 4:9 है, तो उनके वेगों का अनुपात होगा - [R.O./A.R.O. (Pre) Exam. 2017]

28. साइकिल और कारों में बॉल-बेयरिंग का प्रयोग होता है, क्योंकि [I.A.S. (Pre) 2013]

30. तेल से अंशतः भरा हुआ तेल का एक टैंकर समतल सड़क पर आगे की ओर एकसमान त्वरण से जा रहा है। तेल का मुक्त पृष्ठ ? [I.A.S. (Pre) 2003]

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