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Resolution of a Vector into Rectangular Components Questions in Hindi

Class 11 Physics · 3-1.Vectors · Resolution of a Vector into Rectangular Components

57+

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Showing 50 of 57 questions in Hindi

1
EasyMCQ
$5\, N$ का एक बल एक कण पर ऊर्ध्वाधर (vertical) के साथ $60^\circ$ का कोण बनाने वाली दिशा में कार्य करता है। इसका ऊर्ध्वाधर घटक .......$N$ है।
A
$10$
B
$3$
C
$4$
D
$2.5$

Solution

(D) किसी विशिष्ट अक्ष के साथ $\theta$ कोण बनाने वाले सदिश $\vec{F}$ का उस अक्ष पर घटक $F \cos \theta$ द्वारा दिया जाता है।
यहाँ,बल $F = 5\, N$ ऊर्ध्वाधर अक्ष के साथ $\theta = 60^\circ$ का कोण बनाता है।
इसलिए,बल का ऊर्ध्वाधर घटक $F_v = F \cos 60^\circ$ होगा।
मान रखने पर,हमें $F_v = 5 \times \frac{1}{2} = 2.5\, N$ प्राप्त होता है।
अतः,ऊर्ध्वाधर घटक $2.5\, N$ है।
Solution diagram
2
MediumMCQ
दिए गए सदिश $\vec{A} = 2\hat{i} + 3\hat{j}$ के लिए,$\vec{A}$ और $y$-अक्ष के बीच का कोण क्या है?
A
$\tan^{-1}(3/2)$
B
$\tan^{-1}(2/3)$
C
$\sin^{-1}(2/3)$
D
$\cos^{-1}(2/3)$

Solution

(B) सदिश $\vec{A} = 2\hat{i} + 3\hat{j}$ दिया गया है।
यहाँ,$x$-घटक $A_x = 2$ है और $y$-घटक $A_y = 3$ है।
सदिश $\vec{A}$ और $y$-अक्ष के बीच का कोण $\theta$,संबंध $\tan \theta = \frac{A_x}{A_y}$ द्वारा परिभाषित होता है।
मान रखने पर,हमें $\tan \theta = \frac{2}{3}$ प्राप्त होता है।
अतः,कोण $\theta = \tan^{-1}(2/3)$ है।
3
EasyMCQ
एक सदिश $3\,\hat i + \hat j + 2\,\hat k$ द्वारा निरूपित है। $XY$ तल में इसकी लंबाई क्या है?
A
$2$
B
$\sqrt{14}$
C
$\sqrt{10}$
D
$\sqrt{5}$

Solution

(C) दिया गया सदिश $\vec{R} = 3\hat{i} + \hat{j} + 2\hat{k}$ है।
$XY$ तल में सदिश की लंबाई ज्ञात करने के लिए,हम केवल सदिश के $x$ और $y$ घटकों पर विचार करते हैं।
$x$-घटक $R_x = 3$ है और $y$-घटक $R_y = 1$ है।
$XY$ तल में लंबाई का सूत्र $\sqrt{R_x^2 + R_y^2}$ है।
मान रखने पर: $\sqrt{3^2 + 1^2} = \sqrt{9 + 1} = \sqrt{10}$।
4
MediumMCQ
सदिश $\vec{A} = \hat{i} + \hat{j}$ द्वारा $x$-अक्ष के साथ बनाया गया कोण ....... $^\circ$ है।
A
$90$
B
$45$
C
$22.5$
D
$30$

Solution

(B) दिया गया सदिश $\vec{A} = \hat{i} + \hat{j}$ है।
इसकी तुलना $\vec{A} = A_x \hat{i} + A_y \hat{j}$ से करने पर,हमें $A_x = 1$ और $A_y = 1$ प्राप्त होता है।
सदिश द्वारा $x$-अक्ष के साथ बनाया गया कोण $\theta$,$\tan \theta = \frac{A_y}{A_x}$ द्वारा दिया जाता है।
मान रखने पर,$\tan \theta = \frac{1}{1} = 1$ प्राप्त होता है।
चूंकि $\tan 45^\circ = 1$,इसलिए कोण $\theta = 45^\circ$ है।
5
MediumMCQ
किसी भी दिशा में स्थित एक सदिश को हमेशा दो (या तीन) द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है
A
समांतर सदिश जिनका परिणामी मूल सदिश है
B
परस्पर लंबवत सदिश जिनका परिणामी मूल सदिश है
C
स्वेच्छ सदिश जिनका परिणामी मूल सदिश है
D
सदिश का वियोजन करना संभव नहीं है

Solution

(C) एक सदिश को दो या दो से अधिक सदिशों में इस प्रकार विभाजित करने की प्रक्रिया कि उनका सदिश योग मूल सदिश के बराबर हो,सदिश का वियोजन कहलाती है।
किसी भी सदिश $\vec{A}$ को $\vec{A_1}, \vec{A_2}, \dots, \vec{A_n}$ जैसे किसी भी संख्या के सदिशों के योग के रूप में व्यक्त किया जा सकता है,ताकि $\vec{A} = \vec{A_1} + \vec{A_2} + \dots + \vec{A_n}$ हो।
इन घटक सदिशों का एक-दूसरे के लंबवत या समांतर होना आवश्यक नहीं है।
इसलिए,किसी भी सदिश को दो या तीन स्वेच्छ सदिशों द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है जिनका परिणामी मूल सदिश होता है।
6
MediumMCQ
वेग का $Y$-घटक $20$ है और वेग का $X$-घटक $10$ है। इस क्षण पर क्षैतिज के साथ वस्तु की गति की दिशा है
A
$\tan^{-1}(2)$
B
$\tan^{-1}(1/2)$
C
$45^\circ$
D
$0^\circ$

Solution

(A) दिया गया है: $v_y = 20$ और $v_x = 10$.
वेग सदिश $\vec{v} = v_x \hat{i} + v_y \hat{j} = 10 \hat{i} + 20 \hat{j}$ द्वारा दिया जाता है।
क्षैतिज ($X$-अक्ष) के साथ गति की दिशा $\theta$ निम्नलिखित सूत्र द्वारा दी जाती है:
$\tan \theta = \frac{v_y}{v_x}$
दिए गए मानों को प्रतिस्थापित करने पर:
$\tan \theta = \frac{20}{10} = 2$
अतः,कोण $\theta$ है:
$\theta = \tan^{-1}(2)$.
Solution diagram
7
MediumMCQ
यदि $5 \, N$ के दो बल क्रमशः $X$ और $Y$ अक्षों के अनुदिश कार्य कर रहे हैं,तो परिणामी बल का परिमाण और दिशा क्या होगी?
A
$5\sqrt{2}, \pi/3$
B
$5\sqrt{2}, \pi/4$
C
$-5\sqrt{2}, \pi/3$
D
$-5\sqrt{2}, \pi/4$

Solution

(B) दिया गया है,$F_x = 5 \, N$ और $F_y = 5 \, N$।
परिणामी बल $F$ का परिमाण इस प्रकार है:
$|\vec{F}| = \sqrt{F_x^2 + F_y^2} = \sqrt{5^2 + 5^2} = \sqrt{25 + 25} = \sqrt{50} = 5\sqrt{2} \, N$।
$X$-अक्ष के साथ दिशा $\theta$ इस प्रकार है:
$\tan \theta = \frac{F_y}{F_x} = \frac{5}{5} = 1$।
चूंकि $\tan \theta = 1$,इसलिए $\theta = \pi/4$ रेडियन (या $45^\circ$) होगा।
अतः,परिणामी बल का परिमाण $5\sqrt{2} \, N$ और दिशा $\pi/4$ है।
Solution diagram
8
MediumMCQ
चित्र में दिखाए अनुसार तीन सदिशों का योग शून्य है। सदिशों $\vec{OB}$ और $\vec{OC}$ के परिमाण क्या होंगे?
Question diagram
A
$10 \, N, \, 10 \sqrt{2} \, N$
B
$12 \, N, \, 12 \sqrt{2} \, N$
C
$10 \, N, \, 11 \sqrt{3} \, N$
D
$13 \, N, \, 10 \sqrt{5} \, N$

Solution

(A) दिया गया है कि तीन सदिशों का योग शून्य है,अर्थात $\vec{OA} + \vec{OB} + \vec{OC} = 0$।
चित्र से,$\vec{OA}$ नीचे की ओर $10 \, N$ के परिमाण के साथ कार्य कर रहा है।
$\vec{OC}$ के ऊर्ध्वाधर घटक को संतुलित करने के लिए,$\vec{OC}$ का ऊर्ध्वाधर घटक $\vec{OA}$ के परिमाण के बराबर होना चाहिए।
मान लीजिए $\theta = 45^\circ$ वह कोण है जो $\vec{OC}$ क्षैतिज अक्ष $OD$ के साथ बनाता है।
$\vec{OC}$ का ऊर्ध्वाधर घटक $OC \sin(45^\circ) = OA = 10 \, N$ है।
इसलिए,$OC = \frac{10}{\sin(45^\circ)} = \frac{10}{1/\sqrt{2}} = 10\sqrt{2} \, N$।
$\vec{OC}$ का क्षैतिज घटक $OC \cos(45^\circ) = (10\sqrt{2}) \times (1/\sqrt{2}) = 10 \, N$ है।
चूंकि सदिशों का योग शून्य है,इसलिए $\vec{OC}$ का क्षैतिज घटक $\vec{OB}$ द्वारा संतुलित होना चाहिए।
अतः,$OB = 10 \, N$।
इसलिए,परिमाण $OB = 10 \, N$ और $OC = 10\sqrt{2} \, N$ हैं।
9
EasyMCQ
जब एक सदिश को एक समतल में वियोजित किया जाता है,तो उसके घटकों की अधिकतम संख्या क्या होगी?
A
$2$
B
$3$
C
$4$
D
अनंत

Solution

(A) एक द्विविमीय समतल में स्थित सदिश को दो परस्पर लंबवत घटकों में वियोजित किया जा सकता है,जो आमतौर पर $x$ और $y$ अक्षों के अनुदिश होते हैं।
यद्यपि एक सदिश को विभिन्न दिशाओं में किसी भी संख्या में घटकों में वियोजित किया जा सकता है,लेकिन एक समतल में मानक वियोजन में ठीक $2$ आयताकार घटक होते हैं।
अतः,एक समतल में आयताकार घटकों की अधिकतम संख्या $2$ है।
10
MediumMCQ
यदि $\vec{A} = \hat{i} A \cos \theta + \hat{j} A \sin \theta$ एक सदिश है,तो दूसरा सदिश $\vec{B}$ जो $\vec{A}$ के लंबवत है,वह क्या होगा?
A
$\hat{i} B \cos \theta + \hat{j} B \sin \theta$
B
$\hat{i} B \sin \theta + \hat{j} B \cos \theta$
C
$\hat{i} B \sin \theta - \hat{j} B \cos \theta$
D
$\hat{i} A \cos \theta - \hat{j} A \sin \theta$

Solution

(C) दो सदिश परस्पर लंबवत होते हैं यदि उनका अदिश गुणनफल (डॉट प्रोडक्ट) शून्य हो।
मान लीजिए $\vec{B} = B_x \hat{i} + B_y \hat{j}$ है।
$\vec{A} \cdot \vec{B} = 0$ के लिए,$(A \cos \theta)(B_x) + (A \sin \theta)(B_y) = 0$ होगा।
इसका अर्थ है $B_x \cos \theta = -B_y \sin \theta$,या $\frac{B_x}{B_y} = -\frac{\sin \theta}{\cos \theta}$।
अतः,हम $B_x = B \sin \theta$ और $B_y = -B \cos \theta$ चुन सकते हैं।
इसलिए,$\vec{B} = \hat{i} B \sin \theta - \hat{j} B \cos \theta$ होगा।
11
MediumMCQ
एक बल क्षैतिज के साथ $60^\circ$ के कोण पर लगाया जाता है। यदि इसका क्षैतिज घटक $40 \ N$ है,तो ऊर्ध्वाधर घटक की गणना ...... $N$ होगी।
A
$69.28$
B
$57.34$
C
$73.57$
D
$63.71$

Solution

(A) दिया गया है: क्षैतिज घटक $F_x = 40 \ N$,कोण $\theta = 60^\circ$ है।
क्षैतिज घटक का सूत्र $F_x = F \cos \theta$ है।
मान रखने पर: $40 = F \cos 60^\circ = F \times (1/2)$।
अतः,बल का परिमाण $F = 40 \times 2 = 80 \ N$ है।
ऊर्ध्वाधर घटक का सूत्र $F_y = F \sin \theta$ है।
मान रखने पर: $F_y = 80 \sin 60^\circ = 80 \times (\sqrt{3}/2) = 40\sqrt{3} \ N$।
$\sqrt{3} \approx 1.732$ का उपयोग करने पर,$F_y = 40 \times 1.732 = 69.28 \ N$ प्राप्त होता है।
12
EasyMCQ
सदिश $\vec{A} = \hat{i} + \hat{j} + \sqrt{2} \hat{k}$ और $Z$-अक्ष के बीच का कोण (डिग्री में) ज्ञात कीजिए।
A
$0$
B
$45$
C
$60$
D
$90$

Solution

(B) दिया गया सदिश $\vec{A} = \hat{i} + \hat{j} + \sqrt{2} \hat{k}$ है।
$Z$-अक्ष की दिशा में इकाई सदिश $\hat{k}$ है,इसलिए $\vec{B} = 0\hat{i} + 0\hat{j} + 1\hat{k}$ लें।
दो सदिशों के बीच का कोण $\theta$ ज्ञात करने का सूत्र: $\cos \theta = \frac{\vec{A} \cdot \vec{B}}{|\vec{A}| |\vec{B}|}$ है।
सबसे पहले,डॉट प्रोडक्ट की गणना करें: $\vec{A} \cdot \vec{B} = (1)(0) + (1)(0) + (\sqrt{2})(1) = \sqrt{2}$।
इसके बाद,$\vec{A}$ का परिमाण ज्ञात करें: $|\vec{A}| = \sqrt{1^2 + 1^2 + (\sqrt{2})^2} = \sqrt{1 + 1 + 2} = \sqrt{4} = 2$।
$\vec{B}$ का परिमाण $|\vec{B}| = \sqrt{0^2 + 0^2 + 1^2} = 1$ है।
इन मानों को सूत्र में रखने पर: $\cos \theta = \frac{\sqrt{2}}{2 \times 1} = \frac{\sqrt{2}}{2} = \frac{1}{\sqrt{2}}$।
अतः,$\theta = \cos^{-1}(\frac{1}{\sqrt{2}}) = 45^{\circ}$।
13
MediumMCQ
कई सदिशों के परिणामी का $x$-घटक:
A
$(a), (c), (d)$
B
$(a), (b), (c)$
C
$(a), (b), (d)$
D
$(b), (c), (d)$

Solution

(B) मान लीजिए सदिश $\vec{A}, \vec{B}, \vec{C}, \dots$ हैं,जिनके $x$-घटक $A_x, B_x, C_x, \dots$ और परिमाण $A, B, C, \dots$ हैं।
परिणामी सदिश $\vec{R} = \vec{A} + \vec{B} + \vec{C} + \dots$ है।
परिणामी का $x$-घटक $R_x = A_x + B_x + C_x + \dots$ होता है।
अतः,कथन $(a)$ सही है।
चूंकि किसी भी सदिश का $x$-घटक हमेशा उसके परिमाण से कम या उसके बराबर होता है $(A_x \le A)$,इसलिए $x$-घटकों का योग $R_x = \sum A_x \le \sum A$ होता है।
इसका अर्थ है कि $R_x$ हमेशा सदिशों के परिमाणों के योग से कम या उसके बराबर होता है।
इसलिए,$R_x$ परिमाणों के योग से कम हो सकता है (कथन $(b)$ सही है)।
हालाँकि,$R_x$ परिमाणों के योग से अधिक नहीं हो सकता,इसलिए कथन $(c)$ गलत है।
$R_x$ का परिमाणों के योग के बराबर होना आवश्यक नहीं है (कथन $(d)$ गलत है)।
अतः,कथन $(a)$ और $(b)$ सही हैं।
14
MediumMCQ
सदिशों $\vec{A}$,$\vec{B}$ और $\vec{C}$ को जोड़ें,जिनमें से प्रत्येक का परिमाण $50 \text{ units}$ है और वे $X$-अक्ष के साथ क्रमशः $45^{\circ}$,$135^{\circ}$ और $315^{\circ}$ के कोण पर झुके हुए हैं।
A
$50$
B
$55$
C
$70$
D
$85$

Solution

(A) सदिश इस प्रकार हैं:
$\vec{A} = 50(\cos 45^{\circ} \hat{i} + \sin 45^{\circ} \hat{j}) = 50(\frac{1}{\sqrt{2}} \hat{i} + \frac{1}{\sqrt{2}} \hat{j})$
$\vec{B} = 50(\cos 135^{\circ} \hat{i} + \sin 135^{\circ} \hat{j}) = 50(-\frac{1}{\sqrt{2}} \hat{i} + \frac{1}{\sqrt{2}} \hat{j})$
$\vec{C} = 50(\cos 315^{\circ} \hat{i} + \sin 315^{\circ} \hat{j}) = 50(\frac{1}{\sqrt{2}} \hat{i} - \frac{1}{\sqrt{2}} \hat{j})$
सदिशों का योग करने पर:
$\vec{R} = \vec{A} + \vec{B} + \vec{C} = 50(\frac{1}{\sqrt{2}} - \frac{1}{\sqrt{2}} + \frac{1}{\sqrt{2}}) \hat{i} + 50(\frac{1}{\sqrt{2}} + \frac{1}{\sqrt{2}} - \frac{1}{\sqrt{2}}) \hat{j}$
$\vec{R} = 50(\frac{1}{\sqrt{2}} \hat{i} + \frac{1}{\sqrt{2}} \hat{j})$
परिणामी सदिश का परिमाण:
$|\vec{R}| = \sqrt{(50/\sqrt{2})^2 + (50/\sqrt{2})^2} = \sqrt{1250 + 1250} = \sqrt{2500} = 50 \text{ units}$.
Solution diagram
15
EasyMCQ
अंतरिक्ष में एक सदिश को अधिकतम कितने आयताकार घटकों में विभाजित किया जा सकता है?
A
$2$
B
$3$
C
$4$
D
अनंत

Solution

(B) त्रिविमीय (three-dimensional) अंतरिक्ष में एक सदिश को तीन परस्पर लंबवत अक्षों: $x$-अक्ष,$y$-अक्ष और $z$-अक्ष के अनुदिश घटकों में वियोजित किया जा सकता है।
इन घटकों को आयताकार घटक (rectangular components) कहा जाता है।
चूंकि हमारा भौतिक अंतरिक्ष त्रिविमीय है,इसलिए एक सदिश के अधिकतम $3$ आयताकार घटक हो सकते हैं।
16
EasyMCQ
जब एक सदिश का वियोजन किया जाता है,तो घटकों की अधिकतम संख्या कितनी होगी?
A
$2$
B
$3$
C
$4$
D
अनंत

Solution

(D) एक सदिश को विभिन्न दिशाओं में अनंत संख्या के घटकों में वियोजित किया जा सकता है।
हालाँकि हम आमतौर पर एक $3D$ कार्तीय निर्देशांक प्रणाली में एक सदिश को $3$ परस्पर लंबवत (ऑर्थोगोनल) घटकों में वियोजित करते हैं,लेकिन गणितीय रूप से,एक सदिश को किसी भी दिशा में कितनी भी संख्या के घटकों में विभाजित किया जा सकता है।
17
EasyMCQ
एक विस्थापन सदिश के $Y$-अक्ष घटक का मान $10$ इकाई है। यदि यह $X$-अक्ष के साथ $30^{\circ}$ का कोण बनाता है,तो सदिश का परिमाण ज्ञात कीजिए।
A
$5$
B
$10$
C
$11.5$
D
$20$

Solution

(D) माना सदिश $\vec{r}$ है और इसका परिमाण $r$ है।
दिया गया है कि $Y$-अक्ष के अनुदिश घटक $r_y = 10$ इकाई है।
$X$-अक्ष के साथ बनाया गया कोण $\theta = 30^{\circ}$ है।
$Y$-अक्ष के अनुदिश घटक $r_y = r \sin(\theta)$ द्वारा दिया जाता है।
मान रखने पर: $10 = r \sin(30^{\circ})$.
चूंकि $\sin(30^{\circ}) = 0.5$,इसलिए $10 = r \times 0.5$.
अतः,$r = \frac{10}{0.5} = 20$ इकाई।
18
MediumMCQ
$\hat{i} + \hat{j}$ की दिशा में $3\hat{i} + 4\hat{j}$ का घटक क्या है?
A
$\frac{1}{2}(\hat{i} + \hat{j})$
B
$\frac{3}{2}(\hat{i} + \hat{j})$
C
$\frac{5}{2}(\hat{i} + \hat{j})$
D
$\frac{7}{2}(\hat{i} + \hat{j})$

Solution

(D) माना कि $\vec{a} = 3\hat{i} + 4\hat{j}$ और $\vec{b} = \hat{i} + \hat{j}$ है।
$\vec{b}$ की दिशा में $\vec{a}$ का घटक ज्ञात करने का सूत्र: $\vec{a}_{\text{parallel}} = \left( \frac{\vec{a} \cdot \vec{b}}{|\vec{b}|^2} \right) \vec{b}$ है।
सबसे पहले,अदिश गुणनफल ज्ञात करें: $\vec{a} \cdot \vec{b} = (3)(1) + (4)(1) = 3 + 4 = 7$ है।
इसके बाद,$\vec{b}$ के परिमाण का वर्ग ज्ञात करें: $|\vec{b}|^2 = (1)^2 + (1)^2 = 1 + 1 = 2$ है।
इन मानों को सूत्र में रखने पर: $\vec{a}_{\text{parallel}} = \left( \frac{7}{2} \right) (\hat{i} + \hat{j})$ प्राप्त होता है।
अतः,सही घटक $\frac{7}{2}(\hat{i} + \hat{j})$ है।
19
EasyMCQ
$xy$-समतल पर सदिश $\vec{r} = 3\hat{i} + \hat{j} + 2\hat{k}$ के प्रक्षेप का परिमाण क्या है?
A
$3$
B
$4$
C
$\sqrt{14}$
D
$\sqrt{10}$

Solution

(D) $xy$-समतल पर सदिश $\vec{r} = x\hat{i} + y\hat{j} + z\hat{k}$ का प्रक्षेप $\vec{r}_{xy} = x\hat{i} + y\hat{j}$ द्वारा दिया जाता है।
दिए गए सदिश $\vec{r} = 3\hat{i} + 1\hat{j} + 2\hat{k}$ के लिए,$xy$-समतल पर प्रक्षेप $\vec{r}_{xy} = 3\hat{i} + 1\hat{j}$ है।
इस प्रक्षेप का परिमाण $|\vec{r}_{xy}| = \sqrt{3^2 + 1^2} = \sqrt{9 + 1} = \sqrt{10}$ है।
20
MediumMCQ
$5 \, N$ का एक बल ऊर्ध्वाधर (vertical) के साथ $60^\circ$ के कोण पर कार्य करता है। बल का ऊर्ध्वाधर घटक $N$ में ज्ञात कीजिए।
A
$10$
B
$3$
C
$4$
D
$2.5$

Solution

(D) ऊर्ध्वाधर अक्ष के साथ $\theta$ कोण बनाने वाले बल $\vec{F}$ का ऊर्ध्वाधर घटक $F_y = F \cos \theta$ द्वारा दिया जाता है।
यहाँ,$F = 5 \, N$ और $\theta = 60^\circ$ दिया गया है।
इसलिए,ऊर्ध्वाधर घटक $F_y = 5 \cos 60^\circ$ होगा।
चूंकि $\cos 60^\circ = 0.5$ है,इसलिए $F_y = 5 \times 0.5 = 2.5 \, N$ प्राप्त होता है।
Solution diagram
21
MediumMCQ
एक सदिश $\overrightarrow{A}$,$x$,$y$ और $z$ अक्षों के साथ समान कोण बनाता है। इसके घटकों का परिमाण ज्ञात कीजिए।
A
$\frac{A}{\sqrt{3}}$
B
$\frac{A}{\sqrt{2}}$
C
$\sqrt{3} A$
D
$\frac{\sqrt{3}}{A}$

Solution

(A) मान लीजिए कि सदिश $\overrightarrow{A}$ द्वारा $x$,$y$ और $z$ अक्षों के साथ बनाए गए कोण क्रमशः $\alpha$,$\beta$ और $\gamma$ हैं।
यह दिया गया है कि सदिश अक्षों के साथ समान कोण बनाता है,इसलिए $\alpha = \beta = \gamma$ है।
सदिश के दिक-कोज्या (direction cosines) संबंध $\cos^2 \alpha + \cos^2 \beta + \cos^2 \gamma = 1$ को संतुष्ट करते हैं।
$\alpha = \beta = \gamma$ प्रतिस्थापित करने पर,हमें $3 \cos^2 \alpha = 1$ प्राप्त होता है,जिसका अर्थ है $\cos \alpha = \frac{1}{\sqrt{3}}$।
सदिश $\overrightarrow{A}$ के घटक $A_x = A \cos \alpha$,$A_y = A \cos \beta$ और $A_z = A \cos \gamma$ द्वारा दिए जाते हैं।
अतः,$A_x = A_y = A_z = A \left( \frac{1}{\sqrt{3}} \right) = \frac{A}{\sqrt{3}}$।
22
MediumMCQ
मूल बिंदु $(0, 0)$ से शुरू होकर एक कण $(x, y)$ समतल में एक सीधी रेखा में गति करता है। बाद के समय में इसके निर्देशांक $(\sqrt{3}, 3)$ हैं। कण का पथ $x$-अक्ष के साथ ......... $^o$ का कोण बनाता है।
A
$45$
B
$60$
C
$0$
D
$30$

Solution

(B) मान लीजिए कि $\theta$ वह कोण है जो कण का पथ $x$-अक्ष के साथ बनाता है।
दिए गए निर्देशांक $(x, y) = (\sqrt{3}, 3)$ से,रेखा की ढाल $\tan \theta = \frac{y}{x}$ द्वारा दी जाती है।
मान रखने पर,हमें $\tan \theta = \frac{3}{\sqrt{3}}$ प्राप्त होता है।
इसे सरल करने पर,$\tan \theta = \sqrt{3}$ प्राप्त होता है।
अतः,$\theta = \tan^{-1}(\sqrt{3}) = 60^o$।
Solution diagram
23
DifficultMCQ
दो बल बिंदु $A$ पर एक समकोण त्रिभुज $ABC$ की भुजाओं $AC$ और $AB$ के अनुदिश कार्य कर रहे हैं (जहाँ $\angle A = 90^{\circ}$)। इन बलों के परिमाण क्रमशः भुजाओं $AC$ और $AB$ की लंबाई के व्युत्क्रमानुपाती हैं। यदि $F_1 = 1/AC$ और $F_2 = 1/AB$ है,तो इन बलों का परिणामी बल किसके समानुपाती होगा?
Question diagram
A
$\frac{1}{BC}$
B
$\frac{1}{AD}$
C
$\frac{1}{BD}$
D
$\frac{1}{CD}$

Solution

(B) माना $AC = b$ और $AB = c$ है। बल $F_1 = 1/b$ भुजा $AC$ के अनुदिश और $F_2 = 1/c$ भुजा $AB$ के अनुदिश कार्य कर रहे हैं।
चूंकि $\angle A = 90^{\circ}$ है,परिणामी बल $F_{\text{net}}$ इस प्रकार होगा:
$F_{\text{net}} = \sqrt{F_1^2 + F_2^2} = \sqrt{\frac{1}{b^2} + \frac{1}{c^2}} = \sqrt{\frac{b^2 + c^2}{b^2 c^2}}$
$\Delta ABC$ में,$BC^2 = b^2 + c^2$,इसलिए $F_{\text{net}} = \frac{\sqrt{BC^2}}{bc} = \frac{BC}{bc}$।
$\Delta ABC$ का क्षेत्रफल $\text{Area} = \frac{1}{2} \times b \times c = \frac{1}{2} \times BC \times AD$ के रूप में व्यक्त किया जा सकता है,जहाँ $AD$ कर्ण $BC$ पर डाला गया लंब है।
अतः,$bc = BC \times AD$,जिसका अर्थ है कि $\frac{BC}{bc} = \frac{1}{AD}$।
इस प्रकार,$F_{\text{net}} = \frac{1}{AD}$।
24
DifficultMCQ
$P$ और $Q$ परिमाण के दो बल एक बिंदु पर कार्य कर रहे हैं और उनका परिणामी $R$ है। $P$ की दिशा में $R$ का वियोजित भाग $Q$ के बराबर है। बलों के बीच का कोण है:
A
$2{\sin ^{ - 1}}\left( {\frac{P}{{2Q}}} \right)$
B
$2{\sin ^{ - 1}}\left( {\frac{P}{{2Q}}} \right)^{\frac{1}{2}}$
C
$2{\cos ^{ - 1}}\left( {\frac{P}{{2Q}}} \right)$
D
$2{\cos ^{ - 1}}\left( {\frac{P}{{2Q}}} \right)^{\frac{1}{2}}$

Solution

(B) मान लीजिए कि बलों $P$ और $Q$ के बीच का कोण $\theta$ है।
परिणामी $R$ सदिश योग $\vec{R} = \vec{P} + \vec{Q}$ द्वारा दिया जाता है।
$P$ की दिशा में $R$ का वियोजित भाग $P + Q \cos \theta$ है।
प्रश्न के अनुसार,यह वियोजित भाग $Q$ के बराबर है।
इसलिए,$P + Q \cos \theta = Q$.
पदों को पुनर्व्यवस्थित करने पर,हमें $Q \cos \theta = Q - P$ प्राप्त होता है।
अतः,$\cos \theta = \frac{Q - P}{Q} = 1 - \frac{P}{Q}$.
त्रिकोणमितीय सर्वसमिका $\cos \theta = 1 - 2 \sin^2 \left(\frac{\theta}{2}\right)$ का उपयोग करते हुए:
$1 - 2 \sin^2 \left(\frac{\theta}{2}\right) = 1 - \frac{P}{Q}$.
दोनों पक्षों से $1$ घटाने पर,$-2 \sin^2 \left(\frac{\theta}{2}\right) = -\frac{P}{Q}$ प्राप्त होता है।
इसलिए,$\sin^2 \left(\frac{\theta}{2}\right) = \frac{P}{2Q}$.
वर्गमूल लेने पर,$\sin \left(\frac{\theta}{2}\right) = \left(\frac{P}{2Q}\right)^{1/2}$ प्राप्त होता है।
अंत में,कोण $\theta = 2 \sin^{-1} \left(\frac{P}{2Q}\right)^{1/2}$ है।
Solution diagram
25
MediumMCQ
दिए गए सदिश $\vec{A} = 3\hat{i} - 4\hat{j} + 10\hat{k}$ के लिए,$x-y$ समतल पर इसके घटक के परिमाण और $z$-अक्ष पर घटक का अनुपात क्या है?
A
$2$
B
$0.5$
C
$1$
D
इनमें से कोई नहीं

Solution

(B) सदिश $\vec{A} = 3\hat{i} - 4\hat{j} + 10\hat{k}$ दिया गया है।
$x-y$ समतल में सदिश का घटक इसके $x$ और $y$ घटकों का परिणामी होता है,जो $\sqrt{A_x^2 + A_y^2}$ द्वारा दिया जाता है।
मान रखने पर,$\sqrt{(3)^2 + (-4)^2} = \sqrt{9 + 16} = \sqrt{25} = 5$ प्राप्त होता है।
$z$-अक्ष पर सदिश का घटक $A_z = 10$ है।
$x-y$ समतल पर घटक के परिमाण और $z$-अक्ष पर घटक का अनुपात $\frac{5}{10} = 0.5$ है।
26
MediumMCQ
सदिश $P = 6 \hat{i} + 4 \sqrt{2} \hat{j} + 4 \sqrt{2} \hat{k}$,$z$-अक्ष के साथ कितना कोण बनाता है?
A
$\cos^{-1}\left(\frac{\sqrt{2}}{5}\right)$
B
$\cos^{-1}(2 \sqrt{2})$
C
$\cos^{-1}\left(\frac{2 \sqrt{2}}{5}\right)$
D
इनमें से कोई नहीं

Solution

(C) सदिश $P = P_x \hat{i} + P_y \hat{j} + P_z \hat{k}$ द्वारा $z$-अक्ष के साथ बनाया गया कोण $\gamma$,$\cos \gamma = \frac{P_z}{|P|}$ द्वारा दिया जाता है।
यहाँ $P = 6 \hat{i} + 4 \sqrt{2} \hat{j} + 4 \sqrt{2} \hat{k}$ दिया गया है।
सदिश $P$ का परिमाण $|P| = \sqrt{(6)^2 + (4 \sqrt{2})^2 + (4 \sqrt{2})^2}$ है।
$|P| = \sqrt{36 + (16 \times 2) + (16 \times 2)} = \sqrt{36 + 32 + 32} = \sqrt{100} = 10$.
$z$-घटक $P_z = 4 \sqrt{2}$ है।
अतः,$\cos \gamma = \frac{4 \sqrt{2}}{10} = \frac{2 \sqrt{2}}{5}$.
इस प्रकार,$\gamma = \cos^{-1}\left(\frac{2 \sqrt{2}}{5}\right)$.
27
MediumMCQ
$5 \ N$ का एक बल एक कण पर ऊर्ध्वाधर के साथ $60^{\circ}$ का कोण बनाने वाली दिशा में कार्य करता है। इसका ऊर्ध्वाधर घटक $......... \ N$ होगा।
A
$10$
B
$3$
C
$4$
D
$2.5$

Solution

(D) बल $F = 5 \ N$,ऊर्ध्वाधर दिशा के साथ $\theta = 60^{\circ}$ का कोण बनाता है।
ऊर्ध्वाधर अक्ष के साथ $\theta$ कोण बनाने वाले सदिश $F$ का ऊर्ध्वाधर घटक $F_V = F \cos \theta$ द्वारा दिया जाता है।
दिए गए मानों को प्रतिस्थापित करने पर:
$F_V = 5 \times \cos 60^{\circ}$
चूंकि $\cos 60^{\circ} = 0.5$,हमें प्राप्त होता है:
$F_V = 5 \times 0.5 = 2.5 \ N$.
अतः,ऊर्ध्वाधर घटक $2.5 \ N$ है।
28
EasyMCQ
एक व्यक्ति पूर्व से उत्तर की ओर $60^{\circ}$ के कोण पर $20\,m$ चलता है। उसने पूर्व की दिशा में कितनी दूरी तय की है?
A
$10$
B
$20$
C
$20 \sqrt{3}$
D
$10 \sqrt{3}$

Solution

(A) व्यक्ति पूर्व से उत्तर की ओर $\theta = 60^{\circ}$ के कोण पर $d = 20\,m$ की दूरी तय करता है।
पूर्व की दिशा में तय की गई दूरी ज्ञात करने के लिए,हम विस्थापन सदिश के क्षैतिज घटक की गणना करेंगे।
क्षैतिज घटक $d_x = d \cos(\theta)$ द्वारा दिया जाता है।
दिए गए मानों को रखने पर: $d_x = 20 \cos(60^{\circ})$.
चूंकि $\cos(60^{\circ}) = 0.5$,इसलिए $d_x = 20 \times 0.5 = 10\,m$ प्राप्त होता है।
अतः,व्यक्ति ने पूर्व की दिशा में $10\,m$ की दूरी तय की है।
29
MediumMCQ
सदिश $\vec{A} = 3\hat{i} + 6\hat{j} + 2\hat{k}$ द्वारा निर्देशांक अक्षों के साथ बनाए गए कोण क्या हैं?
A
$\cos^{-1} \frac{3}{7}, \cos^{-1} \frac{6}{7}, \text{ और } \cos^{-1} \frac{2}{7}$
B
$\cos^{-1} \frac{4}{7}, \cos^{-1} \frac{5}{7}, \text{ और } \cos^{-1} \frac{3}{7}$
C
$\cos^{-1} \frac{3}{7}, \cos^{-1} \frac{4}{7}, \text{ और } \cos^{-1} \frac{1}{7}$
D
उपरोक्त में से कोई नहीं

Solution

(A) सदिश $\vec{A} = 3\hat{i} + 6\hat{j} + 2\hat{k}$ का परिमाण $|\vec{A}| = \sqrt{3^2 + 6^2 + 2^2} = \sqrt{9 + 36 + 4} = \sqrt{49} = 7$ है।
मान लीजिए कि $\alpha, \beta, \text{ और } \gamma$ वे कोण हैं जो सदिश $x, y, \text{ और } z$ अक्षों के साथ बनाता है।
दिक् कोज्याएं (direction cosines) इस प्रकार दी जाती हैं: $\cos \alpha = \frac{A_x}{|\vec{A}|}, \cos \beta = \frac{A_y}{|\vec{A}|}, \text{ और } \cos \gamma = \frac{A_z}{|\vec{A}|}$.
मान रखने पर: $\cos \alpha = \frac{3}{7}, \cos \beta = \frac{6}{7}, \text{ और } \cos \gamma = \frac{2}{7}$.
अतः,कोण $\alpha = \cos^{-1}(\frac{3}{7}), \beta = \cos^{-1}(\frac{6}{7}), \text{ और } \gamma = \cos^{-1}(\frac{2}{7})$ हैं।
30
MediumMCQ
एक व्यक्ति चित्र में दिखाए अनुसार $100\,N$ के बल के साथ एक क्षैतिज सतह पर रखे बक्से को धक्का देता है। इकाई सदिश संकेतन में बल $\vec{F}$ को कैसे व्यक्त किया जा सकता है?
Question diagram
A
$100\,(\hat{i} + \hat{j})$
B
$100\,(\hat{i} - \hat{j})$
C
$50\sqrt{2}\,(\hat{i} - \hat{j})$
D
$50\sqrt{2}\,(\hat{i} + \hat{j})$

Solution

(C) चित्र से,बल $\vec{F}$ चौथे चतुर्थांश में धनात्मक $x$-अक्ष के साथ $45^{\circ}$ का कोण बनाता है।
इसलिए,धनात्मक $x$-अक्ष के साथ कोण $\theta = -45^{\circ}$ है।
बल के घटक हैं:
$F_x = F \cos(-45^{\circ}) = 100 \times \frac{1}{\sqrt{2}} = 50\sqrt{2}$
$F_y = F \sin(-45^{\circ}) = 100 \times \left(-\frac{1}{\sqrt{2}}\right) = -50\sqrt{2}$
अतः,इकाई सदिश संकेतन में बल है:
$\vec{F} = F_x \hat{i} + F_y \hat{j} = 50\sqrt{2} \hat{i} - 50\sqrt{2} \hat{j} = 50\sqrt{2}(\hat{i} - \hat{j})$
31
Difficult
सदिशों $\hat{i}+\hat{j}$ और $\hat{i}-\hat{j}$ का परिमाण और दिशा ज्ञात कीजिए। $\hat{i}+\hat{j}$ और $\hat{i}-\hat{j}$ की दिशाओं में सदिश $\vec{A}=2\hat{i}+3\hat{j}$ के घटक क्या हैं?

Solution

(N/A) माना $\vec{P} = \hat{i} + \hat{j}$। इसका परिमाण $|\vec{P}| = \sqrt{1^2 + 1^2} = \sqrt{2}$ है। इसकी दिशा $x$-अक्ष के साथ $\theta = \tan^{-1}(1/1) = 45^{\circ}$ है।
माना $\vec{Q} = \hat{i} - \hat{j}$। इसका परिमाण $|\vec{Q}| = \sqrt{1^2 + (-1)^2} = \sqrt{2}$ है। इसकी दिशा $x$-अक्ष के साथ $\theta = \tan^{-1}(-1/1) = -45^{\circ}$ है।
सदिश $\vec{A} = 2\hat{i} + 3\hat{j}$ का सदिश $\vec{V}$ की दिशा में घटक ज्ञात करने के लिए,हम सूत्र $\text{Component} = \left( \frac{\vec{A} \cdot \vec{V}}{|\vec{V}|} \right) \hat{V}$ का उपयोग करते हैं।
$\vec{V}_1 = \hat{i} + \hat{j}$ के लिए,$|\vec{V}_1| = \sqrt{2}$ है। इकाई सदिश $\hat{u}_1 = \frac{\hat{i} + \hat{j}}{\sqrt{2}}$ है।
घटक $= (\vec{A} \cdot \hat{u}_1) \hat{u}_1 = \left( \frac{(2\hat{i} + 3\hat{j}) \cdot (\hat{i} + \hat{j})}{\sqrt{2}} \right) \frac{\hat{i} + \hat{j}}{\sqrt{2}} = \left( \frac{2+3}{2} \right) (\hat{i} + \hat{j}) = 2.5(\hat{i} + \hat{j})$।
$\vec{V}_2 = \hat{i} - \hat{j}$ के लिए,$|\vec{V}_2| = \sqrt{2}$ है। इकाई सदिश $\hat{u}_2 = \frac{\hat{i} - \hat{j}}{\sqrt{2}}$ है।
घटक $= (\vec{A} \cdot \hat{u}_2) \hat{u}_2 = \left( \frac{(2\hat{i} + 3\hat{j}) \cdot (\hat{i} - \hat{j})}{\sqrt{2}} \right) \frac{\hat{i} - \hat{j}}{\sqrt{2}} = \left( \frac{2-3}{2} \right) (\hat{i} - \hat{j}) = -0.5(\hat{i} - \hat{j})$।
Solution diagram
32
Medium
सदिशों के वियोजन (resolution) को समझाइए।

Solution

(N/A) चित्र $(a)$ में,$\vec{A}$ और $\vec{B}$ समतलीय और गैर-समानांतर सदिश हैं।
हम सदिश $\vec{R}$ को $\vec{A}$ और $\vec{B}$ की दिशा में घटकों में वियोजित करना चाहते हैं।
मान लीजिए $\vec{OQ}$,$\vec{R}$ को दर्शाता है।
चित्र $(b)$ में,$O$ से $\vec{A}$ के समानांतर एक रेखा खींचिए और $Q$ से $\vec{B}$ के समानांतर दूसरी रेखा खींचिए। ये दोनों रेखाएं बिंदु $P$ पर प्रतिच्छेद करती हैं।
सदिश योग के त्रिभुज नियम के अनुसार:
$\vec{OQ} = \vec{OP} + \vec{PQ}$
यहाँ,$\vec{OP} \parallel \vec{A}$ है,इसलिए हम $\vec{OP} = \lambda \vec{A}$ लिख सकते हैं।
और $\vec{PQ} \parallel \vec{B}$ है,इसलिए हम $\vec{PQ} = \mu \vec{B}$ लिख सकते हैं।
(यहाँ,$\lambda$ और $\mu$ अदिश स्थिरांक हैं)।
अतः,$\vec{R} = \lambda \vec{A} + \mu \vec{B}$।
इसका अर्थ है कि $\vec{R}$ को $\vec{A}$ और $\vec{B}$ की दिशाओं में उसके घटकों के योग के रूप में व्यक्त किया गया है।
Solution diagram
33
Medium
द्विविमीय (two-dimension) में सदिश के वियोजन (resolution) को समझाइए। सदिश का उसके लंबवत घटकों में वियोजन समझाइए।

Solution

(N/A) चित्र में दर्शाए अनुसार $O$-$XY$ द्विविमीय कार्तीय निर्देशांक पद्धति पर विचार करें।
मान लीजिए बिंदु $P$ का स्थिति सदिश $\vec{A}$ है।
$P$ से $X$-अक्ष पर प्रक्षेप (projection) खींचने पर हमें $OM$ प्राप्त होता है,जहाँ $\vec{OM} = \vec{A}_x = A_x \hat{i}$,$\vec{A}$ का $X$-घटक है।
$P$ से $Y$-अक्ष पर प्रक्षेप खींचने पर हमें $ON$ प्राप्त होता है,जहाँ $\vec{ON} = \vec{A}_y = A_y \hat{j}$,$\vec{A}$ का $Y$-घटक है,जहाँ $A_x$ और $A_y$ वास्तविक संख्याएँ हैं।
चित्र से,सदिश योग के समांतर चतुर्भुज नियम के अनुसार:
$\vec{A} = \vec{A}_x + \vec{A}_y$
$\vec{A} = A_x \hat{i} + A_y \hat{j}$
मान लीजिए $\vec{A}$,$X$-अक्ष के साथ $\theta$ कोण बनाता है।
समकोण त्रिभुज $\Delta OMP$ में:
$\cos \theta = \frac{A_x}{A} \implies A_x = A \cos \theta$
$\sin \theta = \frac{A_y}{A} \implies A_y = A \sin \theta$
इन समीकरणों से यह स्पष्ट है कि कोण $\theta$ के आधार पर घटक धनात्मक,ऋणात्मक या शून्य हो सकते हैं।
सदिशों को एक समतल में दो तरीकों से दर्शाया जा सकता है:
$(i)$ उनके परिमाण और दिशा द्वारा।
$(ii)$ उनके घटकों ($X$ और $Y$ घटकों) द्वारा।
Solution diagram
34
MediumMCQ
सदिश (vector) का वियोजन कब आवश्यक होता है?
A
सदिश का परिमाण ज्ञात करने के लिए।
B
सदिशों के योग और घटाव को सरल बनाने के लिए।
C
सदिश की दिशा निर्धारित करने के लिए।
D
दो सदिशों का क्रॉस गुणनफल ज्ञात करने के लिए।

Solution

(B) सदिश का वियोजन एक सदिश को विशिष्ट दिशाओं (आमतौर पर $x$ और $y$ जैसे लंबवत अक्षों पर) में दो या अधिक घटकों में विभाजित करने की प्रक्रिया है।
यह तकनीक मुख्य रूप से सदिशों के योग और घटाव को सरल बनाने के लिए आवश्यक है।
सदिशों को उनके आयताकार घटकों में वियोजित करके,हम उनके संबंधित $x$ और $y$ घटकों को जोड़कर या घटाकर उन्हें बीजगणितीय रूप से हल कर सकते हैं,जो प्रत्येक संक्रिया के लिए समांतर चतुर्भुज नियम या त्रिभुज नियम का उपयोग करने की तुलना में बहुत आसान है।
35
MediumMCQ
एक विमान उड़ान भरते समय रन-वे के साथ $60^o$ के कोण पर $500 \,m$ की दूरी तय करता है। विमान द्वारा क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर दिशा में तय की गई दूरी ज्ञात कीजिए।
A
क्षैतिज: $250 \,m$,ऊर्ध्वाधर: $250 \sqrt{3} \,m$
B
क्षैतिज: $250 \sqrt{3} \,m$,ऊर्ध्वाधर: $250 \,m$
C
क्षैतिज: $500 \,m$,ऊर्ध्वाधर: $0 \,m$
D
क्षैतिज: $0 \,m$,ऊर्ध्वाधर: $500 \,m$

Solution

(A) मान लीजिए कि कुल तय की गई दूरी $d = 500 \,m$ है जो क्षैतिज रन-वे के साथ $\theta = 60^o$ का कोण बनाती है।
दूरी का क्षैतिज घटक $d_x = d \cos(\theta)$ द्वारा दिया जाता है।
$d_x = 500 \cos(60^o) = 500 \times (1/2) = 250 \,m$.
दूरी का ऊर्ध्वाधर घटक $d_y = d \sin(\theta)$ द्वारा दिया जाता है।
$d_y = 500 \sin(60^o) = 500 \times (\sqrt{3}/2) = 250 \sqrt{3} \,m$.
अतः,क्षैतिज दूरी $250 \,m$ है और ऊर्ध्वाधर दूरी $250 \sqrt{3} \,m$ है।
36
Easy
क्या किसी सदिश के आयताकार घटकों का परिमाण उस सदिश के परिमाण से अधिक हो सकता है? समझाइए।

Solution

(N/A) नहीं। मान लीजिए कि एक सदिश $\vec{A}$ के द्विविमीय तल में आयताकार घटक $A_x$ और $A_y$ हैं।
ये घटक इस प्रकार दिए जाते हैं:
$A_x = A \cos \theta$
$A_y = A \sin \theta$
जहाँ $A$ सदिश का परिमाण है और $\theta$ वह कोण है जो यह $x$-अक्ष के साथ बनाता है।
चूंकि $\sin \theta$ और $\cos \theta$ दोनों का अधिकतम मान $1$ होता है,इसलिए घटकों $A_x$ और $A_y$ का अधिकतम मान केवल $A$ के बराबर हो सकता है (जब $\theta = 0^\circ$ या $90^\circ$ हो)।
गणितीय रूप से,चूंकि $|\cos \theta| \le 1$ और $|\sin \theta| \le 1$,इसलिए यह निष्कर्ष निकलता है कि $|A_x| \le |A|$ और $|A_y| \le |A|$।
अतः,किसी आयताकार घटक का परिमाण कभी भी मूल सदिश के परिमाण से अधिक नहीं हो सकता है।
37
Medium
त्रिविमीय (three-dimensional) स्थान में सदिश के वियोजन (resolution) को समझाइए।
Question diagram

Solution

(N/A) मान लीजिए कि $\alpha, \beta$ और $\gamma$ क्रमशः सदिश $\overrightarrow{A}$ और $x, y$ तथा $z$-अक्षों के बीच के कोण हैं।
$x, y$ और $z$-अक्षों के अनुदिश सदिश $\overrightarrow{A}$ के घटक इस प्रकार हैं:
$A_{x} = A \cos \alpha$
$A_{y} = A \cos \beta$
$A_{z} = A \cos \gamma$
सामान्य रूप में,सदिश $\overrightarrow{A}$ को उसके घटकों के रूप में इस प्रकार व्यक्त किया जा सकता है:
$\overrightarrow{A} = A_{x} \hat{i} + A_{y} \hat{j} + A_{z} \hat{k}$
सदिश $\overrightarrow{A}$ का परिमाण इस प्रकार है:
$|\overrightarrow{A}| = A = \sqrt{A_{x}^{2} + A_{y}^{2} + A_{z}^{2}}$
इसी प्रकार,एक स्थिति सदिश (position vector) $\vec{r}$ को इस प्रकार व्यक्त किया जा सकता है:
$\vec{r} = x \hat{i} + y \hat{j} + z \hat{k}$
जहाँ $x, y$ और $z$ क्रमशः $x, y$ और $z$-अक्षों के अनुदिश $\vec{r}$ के घटक हैं।
स्थिति सदिश $\vec{r}$ का परिमाण:
$|\vec{r}| = \sqrt{x^{2} + y^{2} + z^{2}}$
38
MediumMCQ
चित्र में दिखाए अनुसार दो पतली द्रव्यमानहीन छड़ों $AB$ और $AC$ से बने एक फ्रेम पर विचार करें। फ्रेम के बिंदु $A$ पर $100 \; N$ परिमाण का एक ऊर्ध्वाधर बल $\overrightarrow{P}$ लगाया जाता है। मान लीजिए कि बल $\overrightarrow{P}$ को फ्रेम की भुजाओं $AB$ और $AC$ के समानांतर घटकों में वियोजित किया जाता है। भुजा $AC$ के अनुदिश वियोजित घटक का परिमाण $x \; N$ है। $x$ का मान,निकटतम पूर्णांक में,............ है।
Question diagram
A
$82$
B
$72$
C
$87$
D
$78$

Solution

(A) मान लीजिए कि बल $\overrightarrow{P}$ बिंदु $A$ पर नीचे की ओर ऊर्ध्वाधर दिशा में लगाया गया है। हमें इस बल को छड़ों $AB$ और $AC$ की दिशाओं में वियोजित करने की आवश्यकता है।
मान लीजिए $\overrightarrow{F_{AB}}$ और $\overrightarrow{F_{AC}}$ क्रमशः $AB$ और $AC$ के अनुदिश बल $\overrightarrow{P}$ के घटक हैं।
सदिश योग के समांतर चतुर्भुज नियम के अनुसार,$\overrightarrow{P} = \overrightarrow{F_{AB}} + \overrightarrow{F_{AC}}$.
चित्र से,ऊर्ध्वाधर बल $\overrightarrow{P}$ और छड़ $AC$ के बीच का कोण $35^{\circ}$ है।
छड़ $AC$ की दिशा में बल $\overrightarrow{P}$ का घटक $P \cos(\theta)$ द्वारा दिया जाता है,जहाँ $\theta$ बल सदिश और छड़ के बीच का कोण है।
अतः,$AC$ के अनुदिश घटक का परिमाण $x = 100 \cos(35^{\circ}) \; N$ है।
दिया गया है कि $\cos(35^{\circ}) = 0.819$.
$x = 100 \times 0.819 = 81.9 \; N$.
निकटतम पूर्णांक में लेने पर,हमें $x = 82$ प्राप्त होता है।
Solution diagram
39
DifficultMCQ
दी गई आकृति में सदिशों $\overrightarrow{ OA }, \overrightarrow{ OB }$ और $\overrightarrow{ OC }$ के परिमाण समान हैं। $x$-अक्ष के साथ $\overrightarrow{ OA }+\overrightarrow{ OB }-\overrightarrow{ OC }$ की दिशा क्या होगी?
Question diagram
A
$\tan ^{-1} \frac{(1-\sqrt{3}-\sqrt{2})}{(1+\sqrt{3}+\sqrt{2})}$
B
$\tan ^{-1} \frac{(\sqrt{3}-1+\sqrt{2})}{(1+\sqrt{3}-\sqrt{2})}$
C
$\tan ^{-1} \frac{(\sqrt{3}-1+\sqrt{2})}{(1-\sqrt{3}+\sqrt{2})}$
D
$\tan ^{-1} \frac{(1+\sqrt{3}-\sqrt{2})}{(1-\sqrt{3}-\sqrt{2})}$

Solution

(A) माना प्रत्येक सदिश का परिमाण $\lambda$ है।
$\overrightarrow{ OA } = \lambda (\cos 30^{\circ} \hat{i} + \sin 30^{\circ} \hat{j}) = \lambda (\frac{\sqrt{3}}{2} \hat{i} + \frac{1}{2} \hat{j})$
$\overrightarrow{ OB } = \lambda (\cos 60^{\circ} \hat{i} - \sin 60^{\circ} \hat{j}) = \lambda (\frac{1}{2} \hat{i} - \frac{\sqrt{3}}{2} \hat{j})$
$\overrightarrow{ OC } = \lambda (\cos 45^{\circ} (-\hat{i}) + \sin 45^{\circ} \hat{j}) = \lambda (-\frac{1}{\sqrt{2}} \hat{i} + \frac{1}{\sqrt{2}} \hat{j})$
अब,$\overrightarrow{ R } = \overrightarrow{ OA } + \overrightarrow{ OB } - \overrightarrow{ OC }$ की गणना करें।
$\overrightarrow{ R } = \lambda [(\frac{\sqrt{3}}{2} + \frac{1}{2} - (-\frac{1}{\sqrt{2}})) \hat{i} + (\frac{1}{2} - \frac{\sqrt{3}}{2} - \frac{1}{\sqrt{2}}) \hat{j}]$
$\overrightarrow{ R } = \lambda [(\frac{\sqrt{3}+1+\sqrt{2}}{2}) \hat{i} + (\frac{1-\sqrt{3}-\sqrt{2}}{2}) \hat{j}]$
$x$-अक्ष के साथ कोण $\theta$,$\tan \theta = \frac{R_y}{R_x}$ द्वारा दिया जाता है।
$\tan \theta = \frac{\frac{1-\sqrt{3}-\sqrt{2}}{2}}{\frac{\sqrt{3}+1+\sqrt{2}}{2}} = \frac{1-\sqrt{3}-\sqrt{2}}{1+\sqrt{3}+\sqrt{2}}$
अतः,$\theta = \tan ^{-1} \frac{1-\sqrt{3}-\sqrt{2}}{1+\sqrt{3}+\sqrt{2}}$।
40
MediumMCQ
इन बलों $\overrightarrow{OP}, \overrightarrow{OQ}, \overrightarrow{OR}, \overrightarrow{OS}$ और $\overrightarrow{OT}$ का परिणामी बल लगभग $\ldots \ldots \text{N}$ है।
[$\sqrt{3}=1.7, \sqrt{2}=1.4$ लें। $x, y$ अक्षों के अनुदिश इकाई सदिश $\hat{i}$ और $\hat{j}$ दिए गए हैं।]
Question diagram
A
$9.25 \hat{i} + 5 \hat{j}$
B
$3 \hat{i} + 15 \hat{j}$
C
$2.5 \hat{i} - 14.5 \hat{j}$
D
$-1.5 \hat{i} - 15.5 \hat{j}$

Solution

(A) परिणामी बल ज्ञात करने के लिए,प्रत्येक बल को उसके $x$ और $y$ घटकों में वियोजित करते हैं:
$F_x = 10 \cos 30^\circ + 20 \sin 30^\circ + 20 \cos 45^\circ - 15 \cos 45^\circ - 15 \sin 60^\circ$
$F_x = 10(0.85) + 20(0.5) + 20(0.7) - 15(0.7) - 15(0.85) = 8.5 + 10 + 14 - 10.5 - 12.75 = 9.25 \text{ N}$
$F_y = 10 \sin 30^\circ + 20 \cos 30^\circ + 15 \cos 60^\circ - 20 \sin 45^\circ - 15 \sin 45^\circ$
$F_y = 10(0.5) + 20(0.85) + 15(0.5) - 20(0.7) - 15(0.7) = 5 + 17 + 7.5 - 14 - 10.5 = 5 \text{ N}$
अतः,परिणामी बल $9.25 \hat{i} + 5 \hat{j} \text{ N}$ है।
Solution diagram
41
AdvancedMCQ
एक व्यक्ति पूर्व से उत्तर की ओर $25.0^{\circ}$ के कोण पर $3.18 \,km$ चलता है। उसी स्थान पर पहुँचने के लिए उसे उत्तर दिशा में और फिर पूर्व दिशा में कितनी दूरी तय करनी होगी?
A
उत्तर की ओर $2.88 \,km$ और पूर्व की ओर $1.34 \,km$
B
उत्तर की ओर $2.11 \,km$ और पूर्व की ओर $2.11 \,km$
C
उत्तर की ओर $1.25 \,km$ और पूर्व की ओर $1.93 \,km$
D
उत्तर की ओर $1.34 \,km$ और पूर्व की ओर $2.88 \,km$

Solution

(D) व्यक्ति का विस्थापन सदिश $r = 3.18 \,km$ है जो पूर्व से उत्तर की ओर $\theta = 25.0^{\circ}$ के कोण पर है।
उत्तर दिशा में और फिर पूर्व दिशा में चलकर उसी स्थान पर पहुँचने के लिए,हमें विस्थापन सदिश को उसके आयताकार घटकों में वियोजित करना होगा।
पूर्व दिशा (x-अक्ष) के अनुदिश घटक $x = r \cos \theta = 3.18 \times \cos 25.0^{\circ} \approx 3.18 \times 0.9063 = 2.88 \,km$ है।
उत्तर दिशा (y-अक्ष) के अनुदिश घटक $y = r \sin \theta = 3.18 \times \sin 25.0^{\circ} \approx 3.18 \times 0.4226 = 1.34 \,km$ है।
अतः,उसी स्थान पर पहुँचने के लिए व्यक्ति को $1.34 \,km$ उत्तर की ओर और $2.88 \,km$ पूर्व की ओर चलना होगा।
इस प्रकार,सही विकल्प $(d)$ है।
Solution diagram
42
EasyMCQ
$4$ परिमाण वाला एक विस्थापन सदिश $x$-अक्ष के साथ $30^{\circ}$ का कोण बनाता है। $x-y$ तल में इसके आयताकार घटक ......... हैं।
A
$2 \sqrt{3}, 2$
B
$4 \sqrt{3}, 4$
C
$\frac{2}{\sqrt{3}}, 2$
D
$\frac{4}{\sqrt{3}}, 4$

Solution

(A) दिया गया है,विस्थापन सदिश का परिमाण $|\vec{d}| = 4$ और $x$-अक्ष के साथ कोण $\theta = 30^{\circ}$ है।
सदिश $\vec{d}$ के आयताकार घटक इस प्रकार हैं:
$d_x = |\vec{d}| \cos \theta$
$d_y = |\vec{d}| \sin \theta$
मान रखने पर:
$d_x = 4 \cos 30^{\circ} = 4 \times \frac{\sqrt{3}}{2} = 2\sqrt{3}$
$d_y = 4 \sin 30^{\circ} = 4 \times \frac{1}{2} = 2$
अतः,आयताकार घटक $2\sqrt{3}$ और $2$ हैं।
43
EasyMCQ
$10 \, N$ के बल सदिश के आयताकार घटक निम्नलिखित में से कौन सा युग्म नहीं हो सकता है?
A
$6 \, N$ और $8 \, N$
B
$7 \, N$ और $\sqrt{51} \, N$
C
$6 \sqrt{2} \, N$ और $2 \sqrt{7} \, N$
D
$9 \, N$ और $1 \, N$

Solution

(D) $10 \, N$ परिमाण वाले सदिश के लिए,यदि इसके आयताकार घटक $F_x$ और $F_y$ हैं,तो इसे $F = \sqrt{F_x^2 + F_y^2}$ शर्त को पूरा करना चाहिए,जिसका अर्थ है $F^2 = F_x^2 + F_y^2 = 10^2 = 100$।
प्रत्येक विकल्प की जाँच करने पर:
$A$: $6^2 + 8^2 = 36 + 64 = 100$। (संभव है)
$B$: $7^2 + (\sqrt{51})^2 = 49 + 51 = 100$। (संभव है)
$C$: $(6\sqrt{2})^2 + (2\sqrt{7})^2 = (36 \times 2) + (4 \times 7) = 72 + 28 = 100$। (संभव है)
$D$: $9^2 + 1^2 = 81 + 1 = 82 \neq 100$। (संभव नहीं है)
अतः,$9 \, N$ और $1 \, N$ का युग्म आयताकार घटक नहीं हो सकता है।
44
MediumMCQ
$x-y$ समतल में एक सदिश $y$-अक्ष के साथ $30^{\circ}$ का कोण बनाता है। सदिश के $y$-घटक का परिमाण $2 \sqrt{3}$ है। सदिश के $x$-घटक का परिमाण होगा:
A
$\frac{1}{\sqrt{3}}$
B
$6$
C
$\sqrt{3}$
D
$2$

Solution

(D) माना सदिश $\vec{A}$ है। $y$-घटक $A_y = A \cos 30^{\circ}$ द्वारा दिया जाता है।
दिया गया है कि $A_y = 2 \sqrt{3}$,इसलिए:
$A \cos 30^{\circ} = 2 \sqrt{3}$
$A \left( \frac{\sqrt{3}}{2} \right) = 2 \sqrt{3}$
$A = 4$
अब,$x$-घटक $A_x = A \sin 30^{\circ}$ द्वारा दिया जाता है।
$A_x = 4 \times \sin 30^{\circ} = 4 \times \frac{1}{2} = 2$.
अतः,$x$-घटक का परिमाण $2$ है।
Solution diagram
45
DifficultMCQ
तीन सदिश $\overrightarrow{OP}, \overrightarrow{OQ}$ और $\overrightarrow{OR}$ प्रत्येक का परिमाण $A$ है,जो चित्र में दिखाए अनुसार कार्य कर रहे हैं। तीनों सदिशों का परिणामी $A \sqrt{x}$ है। $x$ का मान ज्ञात कीजिए।
Question diagram
A
$5$
B
$4$
C
$2$
D
$3$

Solution

(D) माना सदिश $\overrightarrow{OP}$,$x$-अक्ष की दिशा में है,$\overrightarrow{OP} = A \hat{i}$.
सदिश $\overrightarrow{OQ}$,$\overrightarrow{OP}$ से $90^\circ$ पर है,इसलिए $\overrightarrow{OQ} = A \hat{j}$.
सदिश $\overrightarrow{OR}$,$x$-अक्ष के नीचे $45^\circ$ पर है,इसलिए $\overrightarrow{OR} = A \cos(45^\circ) \hat{i} - A \sin(45^\circ) \hat{j} = \frac{A}{\sqrt{2}} \hat{i} - \frac{A}{\sqrt{2}} \hat{j}$.
परिणामी सदिश $\vec{R} = \overrightarrow{OP} + \overrightarrow{OQ} + \overrightarrow{OR} = (A + \frac{A}{\sqrt{2}}) \hat{i} + (A - \frac{A}{\sqrt{2}}) \hat{j}$.
परिणामी का परिमाण $|\vec{R}| = \sqrt{(A + \frac{A}{\sqrt{2}})^2 + (A - \frac{A}{\sqrt{2}})^2}$.
$|\vec{R}| = \sqrt{A^2(1 + \frac{1}{\sqrt{2}})^2 + A^2(1 - \frac{1}{\sqrt{2}})^2} = A \sqrt{(1 + \frac{1}{2} + \sqrt{2}) + (1 + \frac{1}{2} - \sqrt{2})} = A \sqrt{1 + 0.5 + 1 + 0.5} = A \sqrt{3}$.
$A \sqrt{3}$ की तुलना $A \sqrt{x}$ से करने पर,हमें $x = 3$ प्राप्त होता है।
Solution diagram
46
MediumMCQ
सदिश $\sqrt{3} \hat{i} - \hat{j}$ द्वारा धनात्मक $x$-अक्ष के साथ बनाया गया कोण ज्ञात कीजिए। ($^{\circ}$ में)
A
$15$
B
$-30$
C
$60$
D
$45$

Solution

(B) सदिश $\vec{A} = \sqrt{3} \hat{i} - \hat{j}$ द्वारा दिया गया है।
इसे $\vec{A} = A_x \hat{i} + A_y \hat{j}$ के साथ तुलना करने पर,हमें $A_x = \sqrt{3}$ और $A_y = -1$ प्राप्त होता है।
सदिश द्वारा धनात्मक $x$-अक्ष के साथ बनाया गया कोण $\theta$,$\tan \theta = \frac{A_y}{A_x}$ द्वारा दिया जाता है।
मान रखने पर,हमें $\tan \theta = \frac{-1}{\sqrt{3}}$ प्राप्त होता है।
चूंकि $\tan(30^{\circ}) = \frac{1}{\sqrt{3}}$,इसलिए $\tan(-30^{\circ}) = -\frac{1}{\sqrt{3}}$ होता है।
अतः,$\theta = -30^{\circ}$।
47
EasyMCQ
$x$-अक्ष के साथ $30^{\circ}$ पर कार्य करने वाले बल $F$ के $X$ और $Y$ घटक क्रमशः क्या हैं?
A
$F, \frac{F}{\sqrt{2}}$
B
$\frac{F}{\sqrt{2}}, F$
C
$\frac{F}{2}, \frac{\sqrt{3}}{2} F$
D
$\frac{\sqrt{3}}{2} F, \frac{1}{2} F$

Solution

(D) $x$-अक्ष के साथ $\theta$ कोण पर कार्य करने वाले बल $F$ के घटक $F_{x} = F \cos \theta$ और $F_{y} = F \sin \theta$ द्वारा दिए जाते हैं।
यहाँ $\theta = 30^{\circ}$ दिया गया है,इसलिए:
$F_{x} = F \cos 30^{\circ} = F \times \frac{\sqrt{3}}{2} = \frac{\sqrt{3}}{2} F$.
$F_{y} = F \sin 30^{\circ} = F \times \frac{1}{2} = \frac{1}{2} F$.
अतः,$X$ और $Y$ घटक क्रमशः $\frac{\sqrt{3}}{2} F$ और $\frac{1}{2} F$ हैं।
48
EasyMCQ
सदिश $\vec{r}$ का $x$-अक्ष के अनुदिश घटक अधिकतम मान रखेगा यदि
A
$\vec{r}$,$+x$-अक्ष की दिशा में हो
B
$\vec{r}$,$+y$-अक्ष की दिशा में हो
C
$\vec{r}$,$-y$-अक्ष की दिशा में हो
D
$\vec{r}$,$x$-अक्ष के साथ $45^{\circ}$ का कोण बनाता हो

Solution

(A) सदिश $\vec{r}$ का $x$-अक्ष के अनुदिश घटक $r_x = r \cos \theta$ द्वारा दिया जाता है,जहाँ $\theta$ सदिश $\vec{r}$ और $x$-अक्ष के बीच का कोण है।
घटक $r_x$ का मान अधिकतम होने के लिए,$\cos \theta$ का मान अधिकतम होना चाहिए।
$\cos \theta$ का अधिकतम मान $1$ होता है,जो $\theta = 0^{\circ}$ पर प्राप्त होता है।
अतः,सदिश $\vec{r}$ का $x$-अक्ष के अनुदिश घटक तब अधिकतम होता है जब सदिश $\vec{r}$ धनात्मक $x$-अक्ष की दिशा में हो।
49
EasyMCQ
$40 \ N$ के बल का एक आयताकार घटक $20 \sqrt{3} \ N$ है। दूसरा आयताकार घटक क्या है ($N$ में)?
A
$10$
B
$20$
C
$30$
D
$25$

Solution

(B) एक बल $F$ जिसके आयताकार घटक $F_x$ और $F_y$ हैं,के लिए संबंध $F^2 = F_x^2 + F_y^2$ द्वारा दिया जाता है।
यहाँ दिया गया है कि परिणामी बल $F = 40 \ N$ है और एक घटक $F_x = 20 \sqrt{3} \ N$ है।
इन मानों को समीकरण में रखने पर:
$(40)^2 = (20 \sqrt{3})^2 + F_y^2$
$1600 = (400 \times 3) + F_y^2$
$1600 = 1200 + F_y^2$
$F_y^2 = 1600 - 1200 = 400$
$F_y = \sqrt{400} = 20 \ N$.
अतः,दूसरा आयताकार घटक $20 \ N$ है।
50
DifficultMCQ
$xy$-समतल में एक सदिश का $x$-घटक $4 \,m$ और $y$-घटक $10 \,m$ है। इसे $xy$-समतल में इस प्रकार घुमाया जाता है कि इसका $x$-घटक दोगुना हो जाता है। तो इसका नया $y$-घटक (लगभग) कितना होगा ($\,m$ में)?
A
$20$
B
$7.2$
C
$5.0$
D
$4.5$

Solution

(B) प्रारंभिक सदिश $\vec{A} = 4\hat{i} + 10\hat{j}$ है।
सदिश का परिमाण $|\vec{A}| = \sqrt{(4)^2 + (10)^2} = \sqrt{16 + 100} = \sqrt{116} \,m$ है।
जब सदिश को घुमाया जाता है, तो उसका परिमाण स्थिर रहता है।
मान लीजिए नया सदिश $\vec{A}' = 8\hat{i} + n\hat{j}$ है, जहाँ $x$-घटक दोगुना $(4 \times 2 = 8)$ हो जाता है।
चूँकि परिमाण संरक्षित रहता है, $|\vec{A}'| = |\vec{A}|$.
$\sqrt{8^2 + n^2} = \sqrt{116}$.
दोनों पक्षों का वर्ग करने पर, $64 + n^2 = 116$ प्राप्त होता है।
$n^2 = 116 - 64 = 52$.
$n = \sqrt{52} \approx 7.21 \,m$.
अतः, नया $y$-घटक लगभग $7.2 \,m$ है।

3-1.Vectors — Resolution of a Vector into Rectangular Components · Frequently Asked Questions

1Are these 3-1.Vectors questions useful for JEE and NEET?

Yes. All questions in this section are mapped to JEE Main and NEET exam patterns. Previous year questions from JEE Main, NEET, GUJCET and state-level exams are included with full solutions.

2Can I switch to Hindi or Gujarati for these questions?

Yes. Use the language tabs in the hero section or the sidebar to view the same questions and solutions in English, Hindi or Gujarati.

3How do I generate a question paper from this subtopic?

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