Gujarati

Angular Variables and Basic of Uniform Circular Motion Questions in Gujarati

Class 11 Physics · 3-2.Motion in Plane · Angular Variables and Basic of Uniform Circular Motion

176+

Questions

Gujarati

Language

100%

With Solutions

Showing 25 of 176 questions in Gujarati

151
MediumMCQ
$M$ અને $m$ દળ ધરાવતા બે કણો અનુક્રમે $R$ અને $r$ ત્રિજ્યાના વર્તુળાકાર પથ પર ગતિ કરી રહ્યા છે. બંને કણો માટે આવર્તકાળ સમાન છે. પ્રથમ કણ અને બીજા કણના કોણીય વેગનો ગુણોત્તર કેટલો થશે?
A
$1: 1$
B
$1: 2$
C
$2: 3$
D
$3: 4$

Solution

(A) વર્તુળાકાર પથ પર ગતિ કરતા કણનો કોણીય વેગ $\omega$ તેના આવર્તકાળ $T$ સાથે નીચે મુજબ સંબંધિત છે: $\omega = \frac{2\pi}{T}$.
અહીં બંને કણો માટે આવર્તકાળ $T$ સમાન છે $(T_1 = T_2 = T)$,તેથી તેમના કોણીય વેગ:
$\omega_1 = \frac{2\pi}{T_1}$ અને $\omega_2 = \frac{2\pi}{T_2}$ થશે.
આમ,$\omega_1 = \omega_2$.
તેથી,પ્રથમ કણ અને બીજા કણના કોણીય વેગનો ગુણોત્તર $\frac{\omega_1}{\omega_2} = \frac{1}{1}$ થશે.
152
EasyMCQ
એક કણ $r$ ત્રિજ્યાના વર્તુળાકાર પથ પર $v$ જેટલી સમાન ઝડપથી ગતિ કરે છે. એક સેકન્ડમાં કણ દ્વારા આંતરાતો ખૂણો કેટલો હશે?
A
$v r^2$
B
$\frac{v^2}{r}$
C
$\frac{r}{v}$
D
$\frac{v}{r}$

Solution

(D) એક કણ $r$ ત્રિજ્યાના વર્તુળાકાર પથ પર $v$ જેટલી સમાન ઝડપથી ગતિ કરે છે.
કણનો કોણીય વેગ $\omega$ એ સંબંધ $\omega = \frac{v}{r}$ દ્વારા આપવામાં આવે છે.
સમય $t$ માં કણ દ્વારા આંતરાતો ખૂણો $\theta$ એ $\theta = \omega t$ સૂત્ર દ્વારા મળે છે.
$t = 1 \ s$ માટે,આંતરાતો ખૂણો $\theta = \omega \times 1 = \frac{v}{r}$ રેડિયન થશે.
153
EasyMCQ
ઘડિયાળના મિનિટ કાંટાનો કોણીય વેગ ડિગ્રી પ્રતિ સેકન્ડમાં કેટલો હોય?
A
$0.24$
B
$0.1$
C
$0.6$
D
$0.12$

Solution

(B) કોણીય વેગ $\omega$ એટલે એકમ સમયમાં કપાયેલો ખૂણો.
ઘડિયાળના મિનિટ કાંટા માટે,તે $60$ મિનિટમાં એક પૂર્ણ પરિભ્રમણ $(360^{\circ})$ પૂર્ણ કરે છે.
$1$ મિનિટ $= 60$ સેકન્ડ હોવાથી,એક પૂર્ણ પરિભ્રમણ માટે લાગતો સમય $60 \times 60 = 3600 \ s$ થાય.
તેથી,કોણીય વેગ $\omega = \frac{360^{\circ}}{3600 \ s} = 0.1^{\circ}/s$ થાય.
154
EasyMCQ
એક પદાર્થ $15 \ cm$ ત્રિજ્યાવાળા વર્તુળાકાર પથ પર ગતિ કરે છે. તે વર્તુળાકાર પથ પરના એક બિંદુથી શરૂઆત કરે છે અને $3 \ s$ માં વ્યાસના બીજા છેડે પહોંચે છે. પદાર્થની કોણીય ઝડપ $rad/s$ માં કેટલી હશે?
A
$\frac{\pi}{2}$
B
$\frac{\pi}{3}$
C
$\frac{\pi}{4}$
D
$\frac{\pi}{5}$

Solution

(B) પદાર્થ વર્તુળાકાર પથ પર વ્યાસના એક છેડાથી બીજા છેડા સુધી ગતિ કરે છે. આનો અર્થ એ છે કે તેણે $\Delta \theta = \pi \ rad$ જેટલું કોણીય સ્થાનાંતર (વર્તુળનો અડધો ભાગ) કાપ્યું છે.
આપેલ સમય,$\Delta t = 3 \ s$ છે.
કોણીય ઝડપ $\omega$ એ કોણીય સ્થાનાંતરના ફેરફારનો દર છે:
$\omega = \frac{\Delta \theta}{\Delta t} = \frac{\pi \ rad}{3 \ s} = \frac{\pi}{3} \ rad/s$.
155
EasyMCQ
એક કણ સમાન ઝડપ સાથે વર્તુળાકાર માર્ગે ગતિ કરે છે. તેની પાસે અચળ શું છે?
A
વેગ.
B
પ્રવેગ.
C
ગતિઊર્જા.
D
સ્થાનાંતર.

Solution

(C) કણની ગતિઊર્જાનું સૂત્ર $K = \frac{1}{2} mv^2$ છે.
જ્યારે કણ સમાન ઝડપ સાથે વર્તુળાકાર માર્ગે ગતિ કરતો હોય,ત્યારે વેગનું મૂલ્ય $(v)$ અચળ રહે છે.
પરિણામે,સમગ્ર ગતિ દરમિયાન ગતિઊર્જા $(K)$ અચળ રહે છે.
વેગ અને સ્થાનાંતર એ સદિશ રાશિઓ છે જે વર્તુળાકાર ગતિમાં સતત દિશા બદલે છે,અને પ્રવેગ (કેન્દ્રગામી) પણ દિશા બદલે છે.
156
EasyMCQ
એક એથ્લેટ $80 \ m$ વ્યાસ ધરાવતા વર્તુળાકાર ટ્રેક પર દોડે છે. જ્યારે તે વર્તુળનો $3/4$ ભાગ પૂર્ણ કરે ત્યારે તેણે કાપેલું અંતર અને તેના સ્થાનાંતરનું મૂલ્ય ( $m$ માં) કેટલું હશે?
A
$60 \pi, 40 \sqrt{2}$
B
$40 \pi, 60 \sqrt{2}$
C
$120 \pi, 80 \sqrt{2}$
D
$80 \pi, 120 \sqrt{2}$

Solution

(A) આપેલ છે,વ્યાસ,$d = 80 \ m$.
તેથી,ત્રિજ્યા,$r = d/2 = 40 \ m$.
$3/4$ પરિભ્રમણ પૂર્ણ કર્યા પછી કાપેલું અંતર નીચે મુજબ છે:
અંતર $= (3/4) \times (2 \pi r) = (3/2) \times \pi \times 40 = 60 \pi \ m$.
સ્થાનાંતર એ પ્રારંભિક બિંદુ $A$ અને અંતિમ બિંદુ $B$ વચ્ચેનું લઘુત્તમ અંતર છે. એથ્લેટ વર્તુળનો $3/4$ ભાગ કાપે છે,તેથી પ્રારંભિક અને અંતિમ સ્થાન સદિશો વચ્ચેનો ખૂણો $90^{\circ}$ થાય છે.
બે ત્રિજ્યાઓ દ્વારા બનતા કાટકોણ ત્રિકોણ માટે પાયથાગોરસના પ્રમેયનો ઉપયોગ કરતા:
સ્થાનાંતર $= \sqrt{r^2 + r^2} = r \sqrt{2} = 40 \sqrt{2} \ m$.
Solution diagram
157
EasyMCQ
અચળ ઝડપ સાથે ગતિ કરતા કણની વર્તુળાકાર ગતિ એ
A
આવર્ત ગતિ પણ નથી અને $SHM$ પણ નથી
B
આવર્ત ગતિ છે પણ $SHM$ નથી
C
$SHM$ છે પણ આવર્ત ગતિ નથી
D
આવર્ત ગતિ અને $SHM$ બંને છે

Solution

(B) જો કોઈ ગતિ ચોક્કસ સમયના અંતરાલે તેના માર્ગનું પુનરાવર્તન કરે,તો તેને આવર્ત ગતિ કહેવામાં આવે છે. નિયમિત વર્તુળાકાર ગતિમાં,કણ દરેક સમયગાળા $T = \frac{2\pi r}{v}$ પછી તે જ સ્થાને પાછો ફરે છે,તેથી તે આવર્ત ગતિ છે.
સરળ આવર્ત ગતિ $(SHM)$ એ દોલિત ગતિનો એક વિશિષ્ટ પ્રકાર છે જ્યાં પુનઃસ્થાપક બળ એ સરેરાશ સ્થાનથી સ્થાનાંતરના સીધા પ્રમાણમાં હોય છે $(F = -kx)$.
નિયમિત વર્તુળાકાર ગતિમાં,પ્રવેગ હંમેશા કેન્દ્ર તરફ હોય છે (કેન્દ્રગામી પ્રવેગ),જે સુરેખ રેખા પર $SHM$ માટેની શરતનું પાલન કરતું નથી.
તેથી,નિયમિત વર્તુળાકાર ગતિ એ આવર્ત ગતિ છે પરંતુ $SHM$ નથી.
158
EasyMCQ
નિયમિત વર્તુળાકાર ગતિ કરતા કણના વેગ અને પ્રવેગ વચ્ચેનો ખૂણો કેટલો હોય છે ($^{\circ}$ માં)?
A
$45$
B
$60$
C
$90$
D
$180$

Solution

(C) નિયમિત વર્તુળાકાર ગતિમાં,કણની ઝડપ અચળ રહે છે,પરંતુ વેગની દિશા સતત બદલાતી રહે છે.
વેગની દિશામાં થતો આ ફેરફાર કેન્દ્રગામી પ્રવેગને કારણે થાય છે,જે હંમેશા વર્તુળાકાર માર્ગના કેન્દ્ર તરફ હોય છે.
વેગ સદિશ હંમેશા કોઈપણ બિંદુએ વર્તુળાકાર માર્ગને સ્પર્શક હોય છે.
વર્તુળનો સ્પર્શક હંમેશા સંપર્ક બિંદુએ ત્રિજ્યાને લંબ હોવાથી,વેગ સદિશ (સ્પર્શક) અને કેન્દ્રગામી પ્રવેગ સદિશ (ત્રિજ્યા) વચ્ચેનો ખૂણો $90^{\circ}$ હોય છે.
Solution diagram
159
MediumMCQ
$r$ ત્રિજ્યા ધરાવતા વર્તુળના પરિઘ પર $u$ જેટલી સમાન ઝડપથી ગતિ કરતી વસ્તુ જ્યારે $C / 4$ જેટલું અંતર કાપે (જ્યાં $C$ એ પરિઘ છે),ત્યારે તેનું સ્થાનાંતર કેટલું થાય?
A
$r$
B
$r \sqrt{2}$
C
$2 r$
D
$\frac{r}{2}$

Solution

(B) આપેલ પરિસ્થિતિ આકૃતિમાં દર્શાવેલ છે. જ્યારે પદાર્થ $C / 4$ જેટલું અંતર કાપે છે,જ્યાં $C$ એ પરિઘ છે,ત્યારે તે વર્તુળાકાર માર્ગ પર બિંદુ $A$ થી બિંદુ $B$ સુધી પહોંચે છે.
કાપેલું અંતર પરિઘના ચોથા ભાગનું હોવાથી,કેન્દ્ર $O$ આગળ બનતો ખૂણો $90^{\circ}$ છે.
આમ,$\triangle OAB$ એ કાટકોણ ત્રિકોણ છે જેમાં $OA = OB = r$ છે.
સ્થાનાંતર એ પ્રારંભિક સ્થાન $A$ અને અંતિમ સ્થાન $B$ વચ્ચેનું સીધું અંતર છે.
પાયથાગોરસના પ્રમેયનો ઉપયોગ કરતા:
$\text{સ્થાનાંતર} = AB = \sqrt{OA^2 + OB^2}$
$\text{સ્થાનાંતર} = \sqrt{r^2 + r^2} = \sqrt{2r^2} = r \sqrt{2}$
Solution diagram
160
EasyMCQ
વર્તુળાકાર માર્ગ પર ગતિ કરતો એક કણ પરિઘનો પ્રથમ અડધો ભાગ $4 \ s$ માં અને બાકીનો અડધો ભાગ $2 \ s$ માં કાપે છે. તેની સરેરાશ કોણીય ઝડપ કેટલી હશે?
A
$\frac{4 \pi}{9} \ rad/s$
B
$\frac{\pi}{6} \ rad/s$
C
$\frac{2 \pi}{3} \ rad/s$
D
$\frac{\pi}{3} \ rad/s$

Solution

(D) સરેરાશ કોણીય ઝડપ એટલે કુલ કોણીય સ્થાનાંતર ભાગ્યા કુલ સમય.
એક પૂર્ણ પરિભ્રમણ માટે કુલ કોણીય સ્થાનાંતર $\theta_{\text{total}} = 2\pi \ rad$ છે.
કુલ સમય $t_{\text{total}} = 4 \ s + 2 \ s = 6 \ s$ છે.
તેથી,સરેરાશ કોણીય ઝડપ $\omega_{\text{avg}} = \frac{\theta_{\text{total}}}{t_{\text{total}}} = \frac{2\pi}{6} = \frac{\pi}{3} \ rad/s$ થાય.
161
EasyMCQ
એક પદાર્થ સમક્ષિતિજ વર્તુળમાં $20 \,m/s$ ની અચળ ઝડપથી ગતિ કરે છે। અડધા પરિભ્રમણ દરમિયાન પદાર્થના વેગમાં થતો ફેરફાર કેટલો હશે?
A
$20 \,m/s$
B
$10 \,m/s$
C
$40 \,m/s$
D
$\frac{20}{\sqrt{2}} \,m/s$

Solution

(C) પદાર્થની ઝડપ $v = 20 \,m/s$ છે.
અચળ વર્તુળાકાર ગતિમાં, વેગ સદિશ હંમેશા વર્તુળને સ્પર્શક હોય છે.
ધારો કે પ્રારંભિક વેગ $\vec{v}_1 = v \hat{j}$ (ઉત્તર દિશા તરફ) છે.
અડધા પરિભ્રમણ પછી, પદાર્થ વિરુદ્ધ દિશામાં ગતિ કરે છે, તેથી અંતિમ વેગ $\vec{v}_2 = -v \hat{j}$ (દક્ષિણ દિશા તરફ) થશે.
વેગમાં થતો ફેરફાર $\Delta \vec{v}$ નીચે મુજબ છે:
$\Delta \vec{v} = \vec{v}_2 - \vec{v}_1$
$\Delta \vec{v} = (-v \hat{j}) - (v \hat{j}) = -2v \hat{j}$
વેગમાં થતા ફેરફારનું મૂલ્ય:
$|\Delta \vec{v}| = |-2v| = 2v$
$v = 20 \,m/s$ ની કિંમત મૂકતા:
$|\Delta \vec{v}| = 2 \times 20 = 40 \,m/s$.
Solution diagram
162
MediumMCQ
એક કણ $v$ જેટલી અચળ ઝડપ સાથે વર્તુળાકાર માર્ગ પર ગતિ કરી રહ્યો છે. આકૃતિમાં દર્શાવ્યા મુજબ તે $A$ થી $B$ સુધી ગતિ કરે ત્યારે તેના વેગમાં થતો ફેરફાર કેટલો હશે?
Question diagram
A
$2 v \sin \frac{\theta}{2}$
B
$v \sin \theta$
C
$\frac{v \sin 2 \theta}{2}$
D
$2 v \sin \theta$

Solution

(A) ધારો કે બિંદુ $A$ પર વેગ $\vec{v}_1$ છે અને બિંદુ $B$ પર વેગ $\vec{v}_2$ છે. ઝડપ અચળ હોવાથી,$|\vec{v}_1| = |\vec{v}_2| = v$ થાય.
વેગમાં થતો ફેરફાર $\Delta \vec{v} = \vec{v}_2 - \vec{v}_1$ દ્વારા આપવામાં આવે છે.
વર્તુળાકાર માર્ગ પર $v$ જેટલી અચળ ઝડપથી ગતિ કરતા કણ માટે $\theta$ ખૂણા દરમિયાન વેગમાં થતા ફેરફારનું મૂલ્ય સદિશ બાદબાકીના સૂત્ર દ્વારા મળે છે:
$|\Delta \vec{v}| = \sqrt{v^2 + v^2 - 2v^2 \cos \theta}$
$|\Delta \vec{v}| = \sqrt{2v^2(1 - \cos \theta)}$
ત્રિકોણમિતીય નિત્યસમ $1 - \cos \theta = 2 \sin^2 \frac{\theta}{2}$ નો ઉપયોગ કરતા,આપણને મળે છે:
$|\Delta \vec{v}| = \sqrt{2v^2 \cdot 2 \sin^2 \frac{\theta}{2}}$
$|\Delta \vec{v}| = \sqrt{4v^2 \sin^2 \frac{\theta}{2}}$
$|\Delta \vec{v}| = 2v \sin \frac{\theta}{2}$
Solution diagram
163
EasyMCQ
બે કાર $A$ અને $B$ અનુક્રમે $R_A$ અને $R_B$ ત્રિજ્યા ધરાવતા સમકેન્દ્રીય વર્તુળાકાર માર્ગો પર ગતિ કરે છે. જો બંને કાર તેમના વર્તુળાકાર માર્ગો સમાન સમયમાં પૂર્ણ કરતી હોય,તો $A$ અને $B$ ની કોણીય ઝડપનો ગુણોત્તર કેટલો થાય?
A
$1: 1$
B
$R_A: R_B$
C
$R_B: R_A$
D
$1: 2$

Solution

(A) વર્તુળાકાર માર્ગ પર ગતિ કરતા પદાર્થની કોણીય ઝડપ $\omega$ ને કોણીય સ્થાનાંતરના ફેરફારના દર તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે,જેનું સૂત્ર છે: $\omega = \frac{2\pi}{T}$,જ્યાં $T$ એ એક પરિભ્રમણ પૂર્ણ કરવા માટે લાગતો સમયગાળો છે.
કારણ કે બંને કાર $A$ અને $B$ તેમના વર્તુળાકાર માર્ગો સમાન સમયમાં પૂર્ણ કરે છે,તેથી તેમના સમયગાળા સમાન છે,એટલે કે $T_A = T_B$.
તેથી,તેમની કોણીય ઝડપનો ગુણોત્તર: $\frac{\omega_A}{\omega_B} = \frac{2\pi / T_A}{2\pi / T_B} = \frac{T_B}{T_A}$ થાય.
$T_A = T_B$ મૂકતા,આપણને મળે છે: $\frac{\omega_A}{\omega_B} = \frac{T_A}{T_A} = 1$.
આમ,$A$ અને $B$ ની કોણીય ઝડપનો ગુણોત્તર $1: 1$ છે.
164
EasyMCQ
નિયમિત વર્તુળાકાર ગતિ કરતા કણ પાસે શું હોય છે?
A
ત્રિજ્યાવર્તી વેગ અને ત્રિજ્યાવર્તી પ્રવેગ
B
સ્પર્શકીય વેગ અને ત્રિજ્યાવર્તી પ્રવેગ
C
ત્રિજ્યાવર્તી વેગ અને સ્પર્શકીય પ્રવેગ
D
સ્પર્શકીય વેગ અને સ્પર્શકીય પ્રવેગ

Solution

(B) નિયમિત વર્તુળાકાર ગતિમાં,કણની ઝડપ અચળ રહે છે અને કણ વર્તુળાકાર માર્ગ પર ગતિ કરે છે.
$1$. વેગ: વેગ સદિશ હંમેશા વર્તુળાકાર માર્ગને કોઈપણ બિંદુએ સ્પર્શક હોય છે. આ ઘટકને સ્પર્શકીય વેગ $(v_t = r\omega)$ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. વેગનો કોઈ ત્રિજ્યાવર્તી ઘટક હોતો નથી $(v_r = 0)$ કારણ કે કેન્દ્રથી અંતર અચળ રહે છે.
$2$. પ્રવેગ: વેગની દિશા સતત બદલાતી હોવાથી,વર્તુળના કેન્દ્ર તરફ એક પ્રવેગ હોય છે,જેને કેન્દ્રગામી અથવા ત્રિજ્યાવર્તી પ્રવેગ $(a_r = v^2/r = r\omega^2)$ કહેવાય છે. અહીં કોઈ સ્પર્શકીય પ્રવેગ $(a_t = 0)$ હોતો નથી કારણ કે ઝડપ અચળ છે.
તેથી,કણ પાસે સ્પર્શકીય વેગ અને ત્રિજ્યાવર્તી પ્રવેગ હોય છે.
165
EasyMCQ
વિધાન $(A)$: નિયમિત વર્તુળાકાર ગતિમાં પદાર્થની ઝડપ અચળ હોય છે.
કારણ $(R)$: નિયમિત વર્તુળાકાર ગતિમાં,પદાર્થનો પ્રવેગ અચળ હોય છે.
A
વિધાન $(A)$ અને કારણ $(R)$ બંને સાચા છે અને કારણ $(R)$ એ વિધાન $(A)$ ની સાચી સમજૂતી છે.
B
વિધાન $(A)$ અને કારણ $(R)$ બંને સાચા છે પરંતુ કારણ $(R)$ એ વિધાન $(A)$ ની સાચી સમજૂતી નથી.
C
વિધાન $(A)$ સાચું છે પરંતુ કારણ $(R)$ ખોટું છે.
D
વિધાન $(A)$ ખોટું છે પરંતુ કારણ $(R)$ સાચું છે.

Solution

(C) $(i)$ વિધાન સાચું છે: નિયમિત વર્તુળાકાર ગતિમાં,પદાર્થ અચળ ઝડપ સાથે ગતિ કરે છે. વેગનું મૂલ્ય અચળ રહે છે.
$(ii)$ કારણ ખોટું છે: નિયમિત વર્તુળાકાર ગતિમાં,પ્રવેગ એ કેન્દ્રગામી પ્રવેગ છે,જે વર્તુળાકાર માર્ગના કેન્દ્ર તરફ હોય છે. જેમ જેમ કણ ગતિ કરે છે તેમ તેની દિશા દરેક બિંદુએ બદલાતી રહે છે,તેથી કેન્દ્રગામી પ્રવેગની દિશા પણ સતત બદલાતી રહે છે. પ્રવેગ એ સદિશ રાશિ હોવાથી,દિશામાં ફેરફારનો અર્થ એ છે કે પ્રવેગ અચળ રહી શકતો નથી.
166
EasyMCQ
ઘડિયાળના કલાકના કાંટાનો કોણીય વેગ અને પૃથ્વીના પરિભ્રમણનો કોણીય વેગનો ગુણોત્તર કેટલો થાય?
A
$1$:$1$
B
$2$:$1$
C
$4$:$1$
D
$1$:$2$

Solution

(B) કોણીય વેગ $\omega$ એ $\omega = \frac{2\pi}{T}$ દ્વારા આપવામાં આવે છે,જ્યાં $T$ એ સમયગાળો છે.
ઘડિયાળના કલાકના કાંટા માટે,સમયગાળો $T_h = 12 \text{ કલાક}$ છે.
તેથી,$\omega_h = \frac{2\pi}{12} \text{ rad/કલાક}$.
પૃથ્વીના પરિભ્રમણ માટે,સમયગાળો $T_e = 24 \text{ કલાક}$ છે.
તેથી,$\omega_e = \frac{2\pi}{24} \text{ rad/કલાક}$.
કલાકના કાંટાના કોણીય વેગ અને પૃથ્વીના કોણીય વેગનો ગુણોત્તર $\frac{\omega_h}{\omega_e} = \frac{2\pi/12}{2\pi/24} = \frac{24}{12} = 2:1$ થાય છે.
167
MediumMCQ
એક કણ પર અચળ મૂલ્યનું બળ એવી રીતે લાગે છે કે જેથી તેનો વેગ અને પ્રવેગ હંમેશા એકબીજાને લંબ હોય,તો તેનું
A
રેખીય વેગમાન અચળ છે
B
ગતિઊર્જા અચળ છે
C
વેગ અચળ છે
D
પ્રવેગ અચળ છે

Solution

(B) બળ દ્વારા આપવામાં આવતો પાવર $P = \vec{F} \cdot \vec{v}$ દ્વારા આપવામાં આવે છે.
ન્યૂટનના ગતિના બીજા નિયમ $(\vec{F} = m\vec{a})$ મુજબ,બળ $\vec{F}$ એ પ્રવેગ $\vec{a}$ ના સમપ્રમાણમાં હોય છે,તેથી વેગ $\vec{v}$ અને પ્રવેગ $\vec{a}$ પરસ્પર લંબ હોવાની શરત સૂચવે છે કે $\vec{F} \cdot \vec{v} = 0$.
તેથી,કણ પર આપવામાં આવતો પાવર શૂન્ય $(P = 0)$ છે.
પાવર એ ગતિઊર્જામાં થતા ફેરફારનો દર $(P = \frac{dK}{dt})$ હોવાથી,$P = 0$ નો અર્થ એ છે કે ગતિઊર્જા $K$ અચળ છે.
આમ,ગતિ દરમિયાન કણની ગતિઊર્જા અચળ રહે છે.
168
DifficultMCQ
એક એથ્લેટ $R$ ત્રિજ્યાના વર્તુળાકાર ટ્રેકનો એક આંટો $40 \,s$ માં પૂર્ણ કરે છે. $2 \,min \,20 \,s$ ના અંતે તેનું સ્થાનાંતર કેટલું હશે?
A
$7 R$
B
$2 R$
C
$2 \pi R$
D
$7 \pi R$

Solution

(B) આપેલ કુલ સમય $2 \,min \,20 \,s$ છે.
આને સેકન્ડમાં ફેરવતા: $2 \times 60 \,s + 20 \,s = 120 \,s + 20 \,s = 140 \,s$.
એથ્લેટ $40 \,s$ માં એક આંટો પૂર્ણ કરે છે.
$140 \,s$ માં પૂર્ણ થયેલા આંટાઓની સંખ્યા $\frac{140}{40} = 3.5$ આંટા છે.
$3$ પૂર્ણ આંટા પછી, એથ્લેટ પ્રારંભિક બિંદુ પર પાછો આવે છે, તેથી આ $3$ આંટા માટે સ્થાનાંતર $0$ છે.
બાકીના $0.5$ આંટામાં, એથ્લેટ પ્રારંભિક બિંદુ $A$ થી તેનાથી વ્યાસાંતે વિરુદ્ધ બિંદુ $B$ પર જાય છે.
સ્થાનાંતર એ પ્રારંભિક અને અંતિમ સ્થાન વચ્ચેનું ટૂંકું અંતર છે, જે વર્તુળાકાર ટ્રેકનો વ્યાસ છે.
તેથી, સ્થાનાંતર $= 2R$ થાય.
Solution diagram
169
EasyMCQ
જો કોઈ પદાર્થ વર્તુળાકાર માર્ગ પર $10 \,ms^{-1}$ ની અચળ ઝડપથી ગતિ કરતો હોય, તો નીચેનામાંથી કયું પ્રવેગ $(a)$ અને ત્રિજ્યા $(r)$ વચ્ચેના સંબંધને યોગ્ય રીતે દર્શાવે છે?
A
Option A
B
Option B
C
Option C
D
Option D

Solution

(C) વર્તુળાકાર માર્ગ પર $v$ જેટલી અચળ ઝડપથી ગતિ કરતા પદાર્થ માટે, કેન્દ્રગામી પ્રવેગ $a$ નું સૂત્ર નીચે મુજબ છે:
$a = \frac{v^2}{r}$
આપેલ છે કે ઝડપ $v = 10 \,ms^{-1}$, આ કિંમતને સમીકરણમાં મૂકતા:
$a = \frac{(10)^2}{r} = \frac{100}{r}$
આ દર્શાવે છે કે પ્રવેગ $a$ એ ત્રિજ્યા $r$ ના વ્યસ્ત પ્રમાણમાં છે $(a \propto \frac{1}{r})$.
તેથી, આ સંબંધ દર્શાવતો આલેખ એ લંબચોરસ અતિવલય (rectangular hyperbola) છે, જે વિકલ્પ $C$ માં દર્શાવેલ આલેખને અનુરૂપ છે.
Solution diagram
170
EasyMCQ
એક મેરી-ગો-રાઉન્ડ જે અચળ કોણીય ઝડપે ફરે છે તે $18$ સેકન્ડમાં $9$ પરિભ્રમણ પૂર્ણ કરે છે. તેની કોણીય ઝડપ કેટલી છે?
A
$\pi / 2 \text{ rad/s}$
B
$\pi \text{ rad/s}$
C
$2\pi \text{ rad/s}$
D
$3\pi \text{ rad/s}$

Solution

(B) એક પૂર્ણ પરિભ્રમણ માટે કોણીય સ્થાનાંતર $2\pi \text{ રેડિયન}$ છે.
મેરી-ગો-રાઉન્ડ $9$ પરિભ્રમણ પૂર્ણ કરે છે,તેથી કુલ કોણીય સ્થાનાંતર $\Delta\theta = 9 \times 2\pi = 18\pi \text{ રેડિયન}$ થાય.
લીધેલ સમય $\Delta t = 18 \text{ સેકન્ડ}$ છે.
કોણીય ઝડપ $\omega$ શોધવાનું સૂત્ર $\omega = \frac{\Delta\theta}{\Delta t}$ છે.
કિંમતો મૂકતા,$\omega = \frac{18\pi}{18} = \pi \text{ rad/s}$ મળે છે.
171
EasyMCQ
એક કણ $5 \,cm$ ત્રિજ્યાના વર્તુળમાં સમાન ઝડપે ગતિ કરે છે અને $5 \,s$ માં વર્તુળ પૂર્ણ કરે છે. રેખીય પ્રવેગનું મૂલ્ય કેટલું છે?
A
$0.8 \pi^2 \,cm / s^2$
B
$0.8 \pi^2 \,m / s^2$
C
$0.8 \pi \,cm / s^2$
D
$0.8 \pi \,m / s^2$

Solution

(A) વર્તુળની ત્રિજ્યા,$r = 5 \,cm$.
આવર્તકાળ,$T = 5 \,s$.
કોણીય વેગ $\omega = \frac{2 \pi}{T} = \frac{2 \pi}{5} \,rad/s$ દ્વારા આપવામાં આવે છે।
રેખીય ઝડપ $v = \omega r = (\frac{2 \pi}{5}) \times 5 = 2 \pi \,cm/s$ છે।
કણ સમાન વર્તુળાકાર ગતિમાં હોવાથી,પ્રવેગ એ કેન્દ્રગામી પ્રવેગ છે,જે $a = \frac{v^2}{r}$ દ્વારા મળે છે।
કિંમતો મૂકતા,$a = \frac{(2 \pi)^2}{5} = \frac{4 \pi^2}{5} = 0.8 \pi^2 \,cm/s^2$.
172
EasyMCQ
નિયમિત વર્તુળાકાર ગતિમાં,નીચેનામાંથી કયું વિધાન ખોટું છે?
A
એક સંપૂર્ણ ચક્ર દરમિયાન થયેલું કાર્ય શૂન્ય છે.
B
કેન્દ્રગામી બળ વર્તુળના કેન્દ્ર તરફ લાગે છે.
C
કોણીય વેગ અચળ છે.
D
સ્પર્શકીય વેગ અચળ છે.

Solution

(D) નિયમિત વર્તુળાકાર ગતિમાં,નીચેના ગુણધર્મો સાચા છે:
$(a)$ કેન્દ્રગામી બળ હંમેશા સ્થાનાંતરને લંબ હોવાથી,એક સંપૂર્ણ ચક્ર દરમિયાન થયેલું કાર્ય શૂન્ય હોય છે.
$(b)$ કેન્દ્રગામી બળ એ ત્રિજ્યાવર્તી બળ છે જે વર્તુળના કેન્દ્ર તરફ લાગે છે.
$(c)$ કોણીય વેગ $\omega$ મૂલ્ય અને દિશામાં અચળ રહે છે.
$(d)$ ઝડપ (વેગનું મૂલ્ય) અચળ હોવા છતાં,સ્પર્શકીય વેગ એ સદિશ રાશિ છે. વર્તુળાકાર માર્ગ પર દરેક બિંદુએ ગતિની દિશા સતત બદલાતી હોવાથી,સ્પર્શકીય વેગ અચળ રહેતો નથી.
તેથી,સ્પર્શકીય વેગ અચળ છે તે વિધાન ખોટું છે.
173
EasyMCQ
નિયમિત વર્તુળાકાર ગતિ કરતા કણ માટે:
A
વેગ ટ્રાન્સવર્સ (સ્પર્શકીય) છે અને પ્રવેગ ત્રિજ્યાવર્તી છે
B
વેગ ટ્રાન્સવર્સ છે અને પ્રવેગ ટ્રાન્સવર્સ છે
C
વેગ ત્રિજ્યાવર્તી છે અને પ્રવેગ ટ્રાન્સવર્સ છે
D
વેગ ત્રિજ્યાવર્તી છે અને પ્રવેગ ત્રિજ્યાવર્તી છે

Solution

(A) નિયમિત વર્તુળાકાર ગતિમાં,કણ અચળ ઝડપ સાથે વર્તુળાકાર માર્ગ પર ગતિ કરે છે.
વર્તુળ પરના કોઈપણ બિંદુ $P$ પર,વેગ સદિશ $\vec{v}$ તે બિંદુએ વર્તુળના સ્પર્શકની દિશામાં હોય છે. આ દિશા ત્રિજ્યાને લંબ હોય છે,જેને ટ્રાન્સવર્સ (સ્પર્શકીય) દિશા કહેવામાં આવે છે.
નિયમિત વર્તુળાકાર ગતિમાં પ્રવેગ એ કેન્દ્રગામી પ્રવેગ $\vec{a}_c$ છે,જે હંમેશા વર્તુળના કેન્દ્ર $O$ તરફ હોય છે. આ દિશા ત્રિજ્યાની દિશામાં હોય છે,જેને ત્રિજ્યાવર્તી દિશા કહેવામાં આવે છે.
તેથી,વેગ ટ્રાન્સવર્સ છે અને પ્રવેગ ત્રિજ્યાવર્તી છે.
Solution diagram
174
EasyMCQ
એક બિંદુ $P$ એ $3 \ m$ ત્રિજ્યા સાથે સમાન વર્તુળાકાર ગતિમાં ગતિ કરી રહ્યું છે. ધારો કે કોઈ ક્ષણે બિંદુનો પ્રવેગ $a = (6 \hat{i} - 4 \hat{j}) \ m/s^2$ છે,સ્થાન સદિશ $r$ છે અને વેગ સદિશ $v$ છે. સાચું વિધાન પસંદ કરો.
A
$v \cdot a = 0$ અને $r \times a \neq 0$
B
$v \cdot a \neq 0$ અને $r \times a \neq 0$
C
$v \cdot a = 0$ અને $r \times a = 0$
D
$v \cdot a \neq 0$ અને $r \times a = 0$

Solution

(C) સમાન વર્તુળાકાર ગતિમાં,કણની ઝડપ અચળ હોય છે. તેથી,કણનો પ્રવેગ સંપૂર્ણપણે કેન્દ્રગામી હોય છે,જેનો અર્થ છે કે તે વર્તુળાકાર માર્ગના કેન્દ્ર તરફ નિર્દેશિત હોય છે.
કેન્દ્રગામી પ્રવેગ હંમેશા કેન્દ્ર તરફ નિર્દેશિત હોવાથી,તે હંમેશા સ્થાન સદિશ $r$ (કેન્દ્રથી માપવામાં આવેલ) ને સમાંતર અને વેગ સદિશ $v$ (જે માર્ગને સ્પર્શક છે) ને લંબ હોય છે.
$1$. પ્રવેગ $a$ એ વેગ $v$ ને લંબ હોવાથી,તેમનો ડોટ ગુણાકાર શૂન્ય હોવો જોઈએ: $v \cdot a = 0$.
$2$. પ્રવેગ $a$ એ કેન્દ્ર તરફ નિર્દેશિત હોવાથી,તે સ્થાન સદિશ $r$ સાથે એકરેખસ્થ છે. બે સદિશો જે એકરેખસ્થ (સમાંતર અથવા પ્રતિ-સમાંતર) હોય તેમનો ક્રોસ ગુણાકાર શૂન્ય થાય છે: $r \times a = 0$.
આમ,સાચું વિધાન $v \cdot a = 0$ અને $r \times a = 0$ છે.
Solution diagram
175
EasyMCQ
$5 \ m$ ત્રિજ્યા ધરાવતા વર્તુળ પર $2 \ ms^{-1}$ ના સ્પર્શક વેગ સાથે સમાન ગતિ કરતા પદાર્થને ધ્યાનમાં લો. $2$ પરિભ્રમણ પૂર્ણ કરવા માટે લાગતો સમય અને પ્રવેગનું મૂલ્ય અનુક્રમે કેટલું હશે?
A
$0.2 \pi \ s$ અને $0.8 \ ms^{-2}$
B
$0.5 \pi \ s$ અને $1 \ ms^{-2}$
C
$10 \pi \ s$ અને $0.8 \ ms^{-2}$
D
$5 \pi \ s$ અને $5 \ ms^{-2}$

Solution

(C) આપેલ છે: ત્રિજ્યા $R = 5 \ m$,સ્પર્શક વેગ $v = 2 \ ms^{-1}$.
નિયમિત વર્તુળાકાર ગતિ માટે,કોણીય વેગ $\omega = \frac{v}{R} = \frac{2}{5} = 0.4 \ rad \ s^{-1}$ થાય.
એક પરિભ્રમણ માટેનો સમયગાળો $T = \frac{2 \pi}{\omega} = \frac{2 \pi}{0.4} = 5 \pi \ s$ થાય.
$2$ પરિભ્રમણ પૂર્ણ કરવા માટે લાગતો સમય $t = 2 \times T = 2 \times 5 \pi = 10 \pi \ s$ થાય.
કેન્દ્રગામી પ્રવેગનું મૂલ્ય $a_c = \frac{v^2}{R} = \frac{2^2}{5} = \frac{4}{5} = 0.8 \ ms^{-2}$ થાય.
આમ,લાગતો સમય $10 \pi \ s$ અને પ્રવેગ $0.8 \ ms^{-2}$ છે.
Solution diagram

3-2.Motion in Plane — Angular Variables and Basic of Uniform Circular Motion · Frequently Asked Questions

1Are these 3-2.Motion in Plane 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?

Use the Vedclass Exam Paper Generator — select the chapter and subtopic, set difficulty, and generate Sets A, B, C, D automatically. First 3 chapters of every subject are free.

Vedclass Products

For Students

Vedclass Test Series

Mock tests in real JEE/NEET style with performance analysis. 5-day free trial.

Start Free Trial
For Teachers

Exam Paper Generator

Generate Set A/B/C/D papers from this chapter in 2 minutes. 3 chapters free.

Try Free
For Institutes

Online Exam Module

Live online exams with unlimited students, 360° analytics & white-label branding.

See Demo
For Teachers & Institutes

Generate a 3-2.Motion in Plane Exam Paper in 2 Minutes

Select subtopic & difficulty — Sets A, B, C, D auto-generated with No Repeat logic.

First 3 chapters of every subject are free — no payment required.