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Textbook - WORK AND ENERGY Questions in Hindi

Class 9 Science · WORK AND ENERGY · Textbook - WORK AND ENERGY

33+

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Showing 33 of 33 questions in Hindi

1
EasyMCQ
एक वस्तु पर $7\, N$ का बल कार्य करता है। बल की दिशा में विस्थापन $8\, m$ है। इस स्थिति में किया गया कार्य क्या है ($, J$ में)?
Question diagram
A
$56$
B
$25$
C
$35$
D
$40$

Solution

(A) जब किसी वस्तु पर बल $F$ लगाया जाता है और वह बल की दिशा में $S$ दूरी तक विस्थापित होती है,तो बल द्वारा वस्तु पर किया गया कार्य $W$ इस प्रकार दिया जाता है:
कार्य = बल $\times$ विस्थापन
$W = F \times S$
दिया गया है:
बल $(F)$ = $7\, N$
विस्थापन $(S)$ = $8\, m$
अतः,किया गया कार्य $(W)$ = $7\, N \times 8\, m$
$W = 56\, N\cdot m$
चूंकि $1\, N\cdot m = 1\, J$,इसलिए किया गया कार्य $56\, J$ है।
2
EasyMCQ
हम कब कहते हैं कि कार्य किया गया है?
A
जब किसी वस्तु पर बल लगाया जाता है।
B
जब कोई वस्तु बिना किसी बल के गति करती है।
C
जब बल लगाया जाता है और वस्तु बल की दिशा में विस्थापित होती है।
D
जब कोई वस्तु स्थिर होती है।

Solution

(C) कार्य तब किया हुआ माना जाता है जब निम्नलिखित दो शर्तें पूरी होती हैं:
$(i)$ वस्तु पर एक बल कार्य करता है।
$(ii)$ लगाए गए बल के कारण वस्तु में विस्थापन होता है,और यह विस्थापन बल की दिशा में होता है।
3
Easy
जब किसी वस्तु पर बल उसके विस्थापन की दिशा में कार्य कर रहा हो,तो किए गए कार्य के लिए व्यंजक लिखिए।

Solution

(N/A) जब कोई बल $F$ किसी वस्तु को लगाए गए बल की दिशा में $s$ दूरी तक विस्थापित करता है,तो वस्तु पर किया गया कार्य $W$ बल और विस्थापन के गुणनफल के रूप में परिभाषित होता है।
किया गया कार्य = बल $\times$ विस्थापन
$W = F \times s$
4
Easy
$1\, J$ कार्य को परिभाषित कीजिए।

Solution

(N/A) $1\, J$ कार्य वह कार्य है जो तब किया जाता है जब $1\, N$ का बल किसी वस्तु को बल की दिशा में $1\, m$ की दूरी तक विस्थापित करता है।
गणितीय रूप से,$W = F \times s$,जहाँ $W = 1\, J$,$F = 1\, N$,और $s = 1\, m$ है।
5
EasyMCQ
बैलों की एक जोड़ी हल पर $140 \, N$ का बल लगाती है। जो खेत जोता जा रहा है वह $15 \, m$ लंबा है। खेत की लंबाई जोतने में कितना कार्य किया जाता है ($, J$ में)?
A
$2100$
B
$2300$
C
$2500$
D
$2700$

Solution

(A) बैलों द्वारा किया गया कार्य निम्नलिखित सूत्र द्वारा ज्ञात किया जाता है:
कार्य = बल $\times$ विस्थापन
$W = F \times d$
दिया गया है:
प्रयुक्त बल,$F = 140 \, N$
विस्थापन,$d = 15 \, m$
सूत्र में मान रखने पर:
$W = 140 \, N \times 15 \, m = 2100 \, J$
अतः,खेत की लंबाई जोतने में कुल $2100 \, J$ कार्य किया जाता है।
6
EasyMCQ
किसी वस्तु की गतिज ऊर्जा क्या है?
A
किसी वस्तु में उसकी स्थिति के कारण संचित ऊर्जा।
B
किसी वस्तु में उसकी गति के कारण निहित ऊर्जा।
C
स्थितिज ऊर्जा और तापीय ऊर्जा सहित वस्तु की कुल ऊर्जा।
D
रासायनिक अभिक्रिया के दौरान मुक्त होने वाली ऊर्जा।

Solution

(B) गतिज ऊर्जा वह ऊर्जा है जो किसी वस्तु में उसकी गति के कारण होती है।
प्रत्येक गतिशील वस्तु में गतिज ऊर्जा होती है।
एक वस्तु कार्य करने के लिए गतिज ऊर्जा का उपयोग करती है।
उदाहरण के लिए,हथौड़े की गतिज ऊर्जा का उपयोग लकड़ी के लट्ठे में कील ठोकने के लिए किया जाता है,और हवा की गतिज ऊर्जा का उपयोग पवन चक्कियों को चलाने के लिए किया जाता है।
7
Easy
किसी वस्तु की गतिज ऊर्जा के लिए व्यंजक लिखिए।

Solution

(N/A) यदि $m$ द्रव्यमान की कोई वस्तु $v$ वेग से गति कर रही है,तो उसकी गतिज ऊर्जा $E_k$ को निम्नलिखित व्यंजक द्वारा दिया जाता है:
$E_k = \frac{1}{2}mv^2$
इसका $SI$ मात्रक जूल $(J)$ है।
8
MediumMCQ
$m$ द्रव्यमान वाली एक वस्तु जो $5\, m\, s^{-1}$ के वेग से चल रही है,उसकी गतिज ऊर्जा $25\, J$ है। जब इसका वेग दोगुना कर दिया जाए तो इसकी गतिज ऊर्जा क्या होगी? जब इसका वेग तीन गुना कर दिया जाए तो इसकी गतिज ऊर्जा क्या होगी?
A
$400\, J, 900\, J$
B
$300\, J, 600\, J$
C
$200\, J, 500\, J$
D
$100\, J, 225\, J$

Solution

(D) गतिज ऊर्जा का व्यंजक $E_k = 1/2 mv^2$ है।
दिया गया है कि प्रारंभिक गतिज ऊर्जा $E_k = 25\, J$ है जब वेग $v = 5\, m\, s^{-1}$ है।
$(i)$ जब वेग को दोगुना किया जाता है,तो नया वेग $v' = 2v = 10\, m\, s^{-1}$ हो जाता है।
चूंकि $E_k \propto v^2$,इसलिए नई गतिज ऊर्जा $E_k' = 1/2 m(2v)^2 = 4 \times (1/2 mv^2) = 4 \times 25\, J = 100\, J$ होगी।
$(ii)$ जब वेग को तीन गुना किया जाता है,तो नया वेग $v'' = 3v = 15\, m\, s^{-1}$ हो जाता है।
इसी प्रकार,नई गतिज ऊर्जा $E_k'' = 1/2 m(3v)^2 = 9 \times (1/2 mv^2) = 9 \times 25\, J = 225\, J$ होगी।
9
EasyMCQ
शक्ति (Power) क्या है?
A
कार्य करने की क्षमता।
B
कार्य करने की दर या ऊर्जा के स्थानांतरण की दर।
C
किसी निकाय में कुल ऊर्जा की खपत।
D
प्रति इकाई क्षेत्रफल पर लगाया गया बल।

Solution

(B) शक्ति को कार्य करने की दर या ऊर्जा के स्थानांतरण की दर के रूप में परिभाषित किया जाता है।
यदि $t$ समय में किया गया कार्य $W$ है,तो शक्ति $P$ को निम्नलिखित व्यंजक द्वारा दिया जाता है:
$P = \frac{W}{t} = \frac{\text{Energy}}{\text{Time}}$
शक्ति का $SI$ मात्रक वाट $(W)$ है,जिसे $1 \text{ जूल प्रति सेकंड } (J/s)$ के रूप में परिभाषित किया जाता है।
10
Easy
$1$ वाट शक्ति को परिभाषित कीजिए।

Solution

(N/A) यदि कोई वस्तु $1$ सेकंड में $1$ जूल कार्य करती है,तो उस वस्तु की शक्ति $1$ वाट कहलाती है।
गणितीय रूप में,इसे इस प्रकार व्यक्त किया जाता है:
$1\,W = 1\,J/1\,s$
इसका अर्थ यह है कि $1$ वाट वह शक्ति है जो $1$ सेकंड में $1$ जूल कार्य करने पर व्यय होती है।
11
EasyMCQ
एक लैंप $10\, s$ में $1000\, J$ विद्युत ऊर्जा की खपत करता है। इसकी शक्ति (पावर) क्या है ($, W$ में)?
A
$50$
B
$300$
C
$100$
D
$200$

Solution

(C) शक्ति को कार्य करने की दर या ऊर्जा खपत की दर के रूप में परिभाषित किया जाता है।
शक्ति $(P)$ का सूत्र इस प्रकार है:
$P = \frac{W}{t}$
जहाँ:
$W$ (किया गया कार्य या खपत की गई ऊर्जा) $= 1000\, J$
$t$ (लिया गया समय) $= 10\, s$
सूत्र में मान रखने पर:
$P = \frac{1000\, J}{10\, s} = 100\, J/s$
चूंकि $1\, J/s = 1\, W$ (वाट):
$P = 100\, W$
अतः,लैंप की शक्ति $100\, W$ है।
12
Easy
औसत शक्ति (Average Power) को परिभाषित कीजिए।

Solution

(N/A) औसत शक्ति को किसी वस्तु द्वारा किए गए कुल कार्य और उस कार्य को करने में लिए गए कुल समय के अनुपात के रूप में परिभाषित किया जाता है।
चूंकि एक पिंड अलग-अलग समयांतराल में अलग-अलग मात्रा में कार्य कर सकता है,इसलिए एक विशिष्ट अवधि में कार्य करने की दर को समझने के लिए औसत शक्ति की गणना करना अधिक उपयुक्त होता है।
गणितीय रूप से,इसे इस प्रकार व्यक्त किया जाता है:
$\text{औसत शक्ति} = \frac{\text{कुल किया गया कार्य}}{\text{कुल लिया गया समय}}$
13
Medium
नीचे दी गई गतिविधियों को देखें। 'कार्य' (work) शब्द की अपनी समझ के आधार पर कारण बताएं कि कार्य हुआ है या नहीं।
$1$. सुमा तालाब में तैर रही है।
$2$. एक गधा अपनी पीठ पर बोझ ढो रहा है।
$3$. एक पवनचक्की कुएं से पानी खींच रही है।
$4$. एक हरा पौधा प्रकाश संश्लेषण (photosynthesis) कर रहा है।
$5$. एक इंजन ट्रेन को खींच रहा है।
$6$. अनाज धूप में सूख रहा है।
$7$. पवन ऊर्जा के कारण एक नाव चल रही है।

Solution

(N/A) $1$. सुमा तालाब में तैर रही है: सुमा कार्य कर रही है क्योंकि वह पानी में अपने हाथों और पैरों की गति से बल लगाकर खुद को आगे बढ़ाने में सक्षम है।
$2$. एक गधा अपनी पीठ पर बोझ ढो रहा है: गधा कोई कार्य नहीं कर रहा है (भौतिकी के अर्थ में) क्योंकि वह जो वजन ढो रहा है (बल की दिशा) और विस्थापन एक-दूसरे के लंबवत हैं $(W = Fs \cos 90^{\circ} = 0)$।
$3$. एक पवनचक्की कुएं से पानी खींच रही है: पवनचक्की कुएं से पानी खींच रही है और गुरुत्वाकर्षण के विरुद्ध कार्य कर रही है।
$4$. एक हरा पौधा प्रकाश संश्लेषण कर रहा है: यहाँ कोई बल और विस्थापन मौजूद नहीं है,इसलिए किया गया कार्य शून्य है।
$5$. एक इंजन ट्रेन को खींच रहा है: ट्रेन को खींचते समय,इंजन रेलवे ट्रैक और पहियों के बीच मौजूद घर्षण के विरुद्ध कार्य करता है।
$6$. अनाज धूप में सूख रहा है: अनाज सुखाते समय,न तो कोई बल लगाया जाता है और न ही कोई विस्थापन होता है। इसलिए,कोई कार्य नहीं होता है।
$7$. पवन ऊर्जा के कारण एक नाव चल रही है: हवा द्वारा कार्य किया जाता है क्योंकि यह नाव को बल की दिशा में (हवा के बहने का बल) आगे बढ़ाती है।
14
MediumMCQ
जमीन के साथ किसी निश्चित कोण पर फेंकी गई वस्तु एक वक्र पथ पर चलती है और वापस जमीन पर गिरती है। वस्तु के पथ के प्रारंभिक और अंतिम बिंदु एक ही क्षैतिज रेखा पर स्थित हैं। वस्तु पर गुरुत्वाकर्षण बल द्वारा किया गया कार्य क्या है?
A
$0 \ J$
B
$mgh$
C
$mg \times \text{तय की गई दूरी}$
D
ऋणात्मक

Solution

(A) किसी बल द्वारा किया गया कार्य $W = F \cdot s \cdot \cos(\theta)$ सूत्र द्वारा दिया जाता है, जहाँ $F$ बल है, $s$ विस्थापन है, और $\theta$ बल और विस्थापन सदिशों के बीच का कोण है。
इस मामले में, गुरुत्वाकर्षण बल लंबवत नीचे की ओर कार्य करता है $(F = mg)$。
विस्थापन $s$ प्रारंभिक और अंतिम बिंदुओं के बीच की सीधी रेखा की दूरी है。
चूंकि प्रारंभिक और अंतिम बिंदु एक ही क्षैतिज रेखा पर स्थित हैं, इसलिए ऊर्ध्वाधर विस्थापन $0$ है。
चूंकि गुरुत्वाकर्षण बल केवल ऊर्ध्वाधर दिशा में कार्य करता है, इसलिए गुरुत्वाकर्षण द्वारा किया गया कार्य $W = F \times (\text{ऊर्ध्वाधर विस्थापन}) = mg \times 0 = 0 \ J$ है।
15
Easy
एक बैटरी एक बल्ब को जलाती है। इस प्रक्रिया में शामिल ऊर्जा परिवर्तनों का वर्णन कीजिए।

Solution

(N/A) इस प्रक्रिया में निम्नलिखित ऊर्जा रूपांतरण शामिल हैं:
$1$. बैटरी के अंदर,रासायनिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है।
$2$. जैसे ही विद्युत धारा बल्ब से होकर गुजरती है,यह विद्युत ऊर्जा प्रकाश ऊर्जा (जो बल्ब को प्रकाशित करती है) और ऊष्मीय ऊर्जा (जो बल्ब को गर्म करती है) में परिवर्तित हो जाती है।
16
MediumMCQ
$20 \, kg$ द्रव्यमान पर कार्य करने वाला एक निश्चित बल इसके वेग को $5 \, m \, s^{-1}$ से बदलकर $2 \, m \, s^{-1}$ कर देता है। बल द्वारा किए गए कार्य की गणना कीजिए। ($J$ में)
A
$260$
B
$230$
C
$250$
D
$210$

Solution

(D) दिया गया है:
द्रव्यमान $(m)$ $= 20 \, kg$
प्रारंभिक वेग $(u)$ $= 5 \, m \, s^{-1}$
अंतिम वेग $(v)$ $= 2 \, m \, s^{-1}$
कार्य-ऊर्जा प्रमेय के अनुसार, बल द्वारा किया गया कार्य वस्तु की गतिज ऊर्जा में परिवर्तन के बराबर होता है।
किया गया कार्य $(W)$ $= \Delta KE = KE_{\text{अंतिम}} - KE_{\text{प्रारंभिक}}$
$W = \frac{1}{2} m v^2 - \frac{1}{2} m u^2$
$W = \frac{1}{2} m (v^2 - u^2)$
मान रखने पर:
$W = \frac{1}{2} \times 20 \times (2^2 - 5^2)$
$W = 10 \times (4 - 25)$
$W = 10 \times (-21)$
$W = -210 \, J$
यहाँ ऋणात्मक चिह्न यह दर्शाता है कि बल गति की विपरीत दिशा में कार्य कर रहा है (अवरोधक बल)। अतः, बल द्वारा किए गए कार्य का परिमाण $210 \, J$ है।
17
Medium
$10\, kg$ द्रव्यमान का एक पिंड मेज पर बिंदु $A$ पर स्थित है। इसे बिंदु $B$ तक ले जाया जाता है। यदि $A$ और $B$ को जोड़ने वाली रेखा क्षैतिज है,तो गुरुत्वाकर्षण बल द्वारा वस्तु पर किया गया कार्य क्या होगा? अपने उत्तर की व्याख्या कीजिए।

Solution

(N/A) पिंड पर कार्य करने वाले गुरुत्वाकर्षण बल द्वारा किया गया कार्य शून्य है।
इसका कारण यह है कि गुरुत्वाकर्षण बल लंबवत नीचे की ओर कार्य करता है,जबकि वस्तु का विस्थापन क्षैतिज दिशा में होता है।
चूंकि बल और विस्थापन के बीच का कोण $\theta = 90^\circ$ है,इसलिए किया गया कार्य $W$ की गणना इस प्रकार की जाती है:
$W = F \cdot s \cdot \cos(90^\circ)$
चूंकि $\cos(90^\circ) = 0$ होता है,इसलिए किया गया कार्य $W = 0$ है।
Solution diagram
18
Easy
स्वतंत्र रूप से गिरती हुई वस्तु की स्थितिज ऊर्जा उत्तरोत्तर घटती जाती है। क्या यह ऊर्जा संरक्षण के नियम का उल्लंघन करता है? क्यों?

Solution

(N/A) स्वतंत्र रूप से गिरती हुई वस्तु की स्थितिज ऊर्जा जैसे-जैसे वह नीचे गिरती है,घटती जाती है,जबकि उसके वेग में वृद्धि के कारण उसकी गतिज ऊर्जा उत्तरोत्तर बढ़ती जाती है।
ऊर्जा संरक्षण के नियम के अनुसार,किसी वस्तु की कुल यांत्रिक ऊर्जा,जो उसकी गतिज ऊर्जा और स्थितिज ऊर्जा का योग है,उसके गिरने के दौरान सभी बिंदुओं पर स्थिर रहती है।
अतः,स्थितिज ऊर्जा में हुई कमी,गतिज ऊर्जा में हुई समान वृद्धि द्वारा पूरी हो जाती है,जिसका अर्थ है कि ऊर्जा संरक्षण के नियम का उल्लंघन नहीं होता है।
19
Easy
जब आप साइकिल चलाते हैं तो कौन-कौन से ऊर्जा रूपांतरण होते हैं?

Solution

(N/A) साइकिल चलाते समय, साइकिल चालक के शरीर में संचित रासायनिक ऊर्जा (पेशीय ऊर्जा) साइकिल के पैडल और पहियों की गतिज ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है।
जैसे-जैसे साइकिल आगे बढ़ती है, इस गतिज ऊर्जा का उपयोग टायरों और सड़क के बीच घर्षण तथा वायु प्रतिरोध को दूर करने के लिए किया जाता है, जो अंततः ऊष्मा ऊर्जा के रूप में व्यय हो जाती है।
अतः, ऊर्जा रूपांतरण की श्रृंखला इस प्रकार है: $\text{रासायनिक ऊर्जा} \rightarrow \text{पेशीय ऊर्जा} \rightarrow \text{गतिज ऊर्जा} \rightarrow \text{ऊष्मा ऊर्जा (घर्षण के कारण)}.$
20
Easy
जब आप एक विशाल चट्टान को अपनी पूरी ताकत से धक्का देते हैं और उसे हिलाने में विफल रहते हैं,तो क्या ऊर्जा का स्थानांतरण होता है? आप जो ऊर्जा खर्च करते हैं वह कहाँ जाती है?

Solution

(N/A) भौतिकी में,कार्य को बल और विस्थापन के गुणनफल के रूप में परिभाषित किया गया है $(W = F \times s)$। चूंकि चट्टान हिलती नहीं है,इसलिए विस्थापन $(s)$ $0$ है,जिसका अर्थ है कि चट्टान पर कोई यांत्रिक कार्य नहीं किया गया है।
हालाँकि,आपके शरीर द्वारा ऊर्जा अभी भी खर्च की जा रही है। जब आप चट्टान को धक्का देते हैं,तो आपकी मांसपेशियां सिकुड़ती हैं और आंतरिक कार्य करती हैं। यह ऊर्जा मुख्य रूप से पर्यावरण में और आपके हाथों तथा चट्टान के बीच की संपर्क सतह पर गर्मी के रूप में नष्ट हो जाती है। चट्टान की सतह में मामूली विरूपण के कारण थोड़ी ऊर्जा प्रत्यास्थ स्थितिज ऊर्जा के रूप में संग्रहीत हो सकती है।
21
EasyMCQ
एक घर में एक महीने के दौरान $250$ यूनिट ऊर्जा की खपत हुई है। यह ऊर्जा जूल $(J)$ में कितनी होगी?
A
$9 \times 10^8 \, J$
B
$8 \times 10^8 \, J$
C
$7 \times 10^8 \, J$
D
$6 \times 10^8 \, J$

Solution

(A) हम जानते हैं कि $1$ यूनिट विद्युत ऊर्जा $1 \text{ किलोवाट-घंटा (kWh)}$ के बराबर होती है।
$1 \text{ kWh} = 1 \text{ kW} \times 1 \text{ h} = 1000 \text{ W} \times 3600 \text{ s} = 3.6 \times 10^6 \text{ J}$.
दिया गया है कि घर में $250$ यूनिट ऊर्जा की खपत हुई है।
अतः,जूल में कुल ऊर्जा $= 250 \times 3.6 \times 10^6 \text{ J}$.
$= 900 \times 10^6 \text{ J}$.
$= 9 \times 10^8 \text{ J}$.
अतः,खपत की गई ऊर्जा $9 \times 10^8 \text{ J}$ है।
22
DifficultMCQ
$40\, kg$ द्रव्यमान की एक वस्तु को जमीन से $5\, m$ की ऊँचाई पर उठाया जाता है। इसकी स्थितिज ऊर्जा क्या है? यदि वस्तु को गिरने दिया जाए,तो आधी दूरी पर इसकी गतिज ऊर्जा ज्ञात कीजिए।
A
$1440\, J, 440\, J$
B
$1960\, J, 980\, J$
C
$1250\, J, 580\, J$
D
$1860\, J, 650\, J$

Solution

(B) हम जानते हैं कि,स्थितिज ऊर्जा $(PE) = mgh$.
दिया गया है:
द्रव्यमान $(m) = 40\, kg$
गुरुत्वीय त्वरण $(g) = 9.8\, m/s^2$
ऊँचाई $(h) = 5\, m$
स्थितिज ऊर्जा $= 40 \times 9.8 \times 5 = 1960\, J$.
ऊर्जा संरक्षण के नियम के अनुसार,कुल यांत्रिक ऊर्जा स्थिर रहती है।
जब वस्तु आधी दूरी पर होती है,तो वह $2.5\, m$ की दूरी तय कर चुकी होती है। इस बिंदु पर,प्रारंभिक स्थितिज ऊर्जा का आधा हिस्सा गतिज ऊर्जा में परिवर्तित हो जाता है।
अतः,गतिज ऊर्जा $= 1/2 \times 1960\, J = 980\, J$.
23
MediumMCQ
पृथ्वी के चारों ओर घूम रहे उपग्रह पर गुरुत्वाकर्षण बल द्वारा किया गया कार्य क्या है? अपने उत्तर का औचित्य सिद्ध कीजिए।
A
धनात्मक
B
ऋणात्मक
C
शून्य
D
अनंत

Solution

(C) जब कोई उपग्रह पृथ्वी के चारों ओर वृत्ताकार कक्षा में घूमता है,तो गुरुत्वाकर्षण बल पृथ्वी के केंद्र की ओर कार्य करता है (अभिकेंद्र बल)।
किसी भी क्षण उपग्रह का विस्थापन वृत्ताकार पथ के स्पर्शरेखा की दिशा में होता है।
चूंकि त्रिज्या (बल की दिशा) हमेशा स्पर्शरेखा (विस्थापन की दिशा) के लंबवत होती है,इसलिए बल और विस्थापन के बीच का कोण $\theta = 90^{\circ}$ होता है।
कार्य का सूत्र $W = F \cdot s \cdot \cos(\theta)$ है।
$\theta = 90^{\circ}$ रखने पर,हमें $W = F \cdot s \cdot \cos(90^{\circ}) = F \cdot s \cdot 0 = 0$ प्राप्त होता है।
अतः,पृथ्वी के चारों ओर घूम रहे उपग्रह पर गुरुत्वाकर्षण बल द्वारा किया गया कार्य शून्य है।
24
MediumMCQ
क्या किसी वस्तु पर कोई बल न लगने पर भी उसका विस्थापन हो सकता है?
A
हाँ
B
नहीं
C
केवल यदि वस्तु स्थिर हो
D
केवल यदि वस्तु वृत्ताकार गति कर रही हो

Solution

(A) हाँ,यह सत्य है। बल की अनुपस्थिति में भी विस्थापन हो सकता है।
हम जानते हैं कि,$F = ma$।
बल की अनुपस्थिति में,$F = 0$,इसलिए $ma = 0$।
चूंकि $m \neq 0$,इसलिए $a = 0$ होता है।
यदि $a = 0$ है,तो वस्तु या तो स्थिर अवस्था में है या सीधी रेखा में एकसमान गति की स्थिति में है।
यदि वस्तु पहले से ही सीधी रेखा में गति कर रही है,तो वह निरंतर वेग से गति करना जारी रखेगी,जिसके परिणामस्वरूप समय के साथ विस्थापन होगा।
अतः,बल की अनुपस्थिति में वस्तु का विस्थापन हो सकता है।
25
Easy
एक व्यक्ति $30$ मिनट तक अपने सिर पर घास का गट्ठर उठाए रखता है और थक जाता है। क्या उसने कोई कार्य किया है या नहीं? अपने उत्तर का औचित्य सिद्ध कीजिए।

Solution

(N/A) वैज्ञानिक दृष्टि से,उस व्यक्ति ने कोई कार्य नहीं किया है।
कार्य को बल और बल की दिशा में हुए विस्थापन के गुणनफल के रूप में परिभाषित किया जाता है $(W = F \times s)$।
चूंकि घास का गट्ठर सिर पर स्थिर रखा गया है,इसलिए विस्थापन $(s)$ $0$ है।
अतः,$W = F \times 0 = 0$।
व्यक्ति इसलिए थक जाता है क्योंकि उसकी पेशीय ऊर्जा खर्च हो रही है और शरीर की मुद्रा बनाए रखने के लिए वह ऊष्मीय ऊर्जा में परिवर्तित हो रही है,लेकिन इसे यांत्रिक कार्य नहीं माना जा सकता है।
26
EasyMCQ
एक इलेक्ट्रिक हीटर की रेटिंग $1500 \, W$ है। यह $10$ घंटे में कितनी ऊर्जा का उपयोग करता है?
A
$4.5 \times 10^7 \, J$
B
$5.4 \times 10^7 \, J$
C
$3.8 \times 10^7 \, J$
D
$9.8 \times 10^7 \, J$

Solution

(B) हम जानते हैं कि,$\text{ऊर्जा} = \text{शक्ति} \times \text{समय}$.
दिया गया है:
$\text{शक्ति} = 1500 \, W$
$\text{समय} = 10 \, \text{घंटे} = 10 \times 60 \times 60 \, \text{सेकंड} = 36000 \, \text{सेकंड}$.
अतः,
$\text{ऊर्जा} = 1500 \, W \times 36000 \, \text{s} = 54,000,000 \, J$.
वैज्ञानिक संकेतन में,यह $5.4 \times 10^7 \, J$ है।
27
Difficult
लोलक के गोलक को एक तरफ खींचकर उसे दोलन करने देने पर होने वाले ऊर्जा परिवर्तनों की चर्चा करते हुए ऊर्जा संरक्षण के नियम को स्पष्ट कीजिए। गोलक अंततः स्थिर क्यों हो जाता है? अंत में उसकी ऊर्जा का क्या होता है? क्या यह ऊर्जा संरक्षण के नियम का उल्लंघन है?

Solution

(N/A) जब लोलक के गोलक को एक तरफ (बिंदु $B$ या $C$) विस्थापित करके छोड़ा जाता है,तो वह अपनी माध्य स्थिति $(A)$ के इर्द-गिर्द दोलन करता है।
चरम स्थितियों ($B$ और $C$) पर,गोलक अपनी अधिकतम ऊँचाई पर होता है,इसलिए इसकी स्थितिज ऊर्जा $(P.E.)$ अधिकतम होती है और गतिज ऊर्जा $(K.E.)$ शून्य होती है। जैसे-जैसे यह माध्य स्थिति $(A)$ की ओर बढ़ता है,$P.E.$ घटती है और $K.E.$ बढ़ती है। माध्य स्थिति $(A)$ पर,गोलक अपने सबसे निचले बिंदु पर होता है,इसलिए $P.E.$ शून्य होती है और $K.E.$ अधिकतम होती है। पूरी गति के दौरान,कुल यांत्रिक ऊर्जा $(P.E. + K.E.)$ स्थिर रहती है,जो ऊर्जा संरक्षण के नियम को दर्शाती है।
गोलक अंततः वायु प्रतिरोध के कारण स्थिर हो जाता है,जो उसकी गति का विरोध करता है और उसके विरुद्ध कार्य करता है।
इसकी ऊर्जा अंततः वायु के अणुओं के साथ घर्षण के कारण ऊष्मा ऊर्जा के रूप में आसपास के वातावरण में विसर्जित हो जाती है।
नहीं,यह ऊर्जा संरक्षण के नियम का उल्लंघन नहीं है। ऊर्जा नष्ट नहीं होती है; यह केवल आसपास के वातावरण में अन्य रूपों (ऊष्मा और ध्वनि) में परिवर्तित हो जाती है,जिससे निकाय और उसके परिवेश की कुल ऊर्जा स्थिर रहती है।
Solution diagram
28
MediumMCQ
$m$ द्रव्यमान की एक वस्तु $v$ के निरंतर वेग से गति कर रही है। वस्तु को विराम अवस्था में लाने के लिए उस पर कितना कार्य किया जाना चाहिए?
A
$1/2 mv^2$
B
$mv^2$
C
$-1/2 mv^2$
D
$mv$

Solution

(C) वस्तु गति में है,इसलिए इसकी प्रारंभिक गतिज ऊर्जा $K_i = 1/2 mv^2$ है।
जब वस्तु विराम अवस्था में आती है,तो उसका अंतिम वेग $0$ हो जाता है,इसलिए इसकी अंतिम गतिज ऊर्जा $K_f = 0$ होती है।
कार्य-ऊर्जा प्रमेय के अनुसार,किसी वस्तु पर किया गया कार्य उसकी गतिज ऊर्जा में परिवर्तन के बराबर होता है।
किया गया कार्य $W = K_f - K_i$.
$W = 0 - 1/2 mv^2 = -1/2 mv^2$.
ऋणात्मक चिह्न यह दर्शाता है कि वस्तु को विराम में लाने के लिए गति की दिशा के विपरीत कार्य किया जाता है। आवश्यक कार्य का परिमाण $1/2 mv^2$ है।
29
MediumMCQ
$60 \, km/h$ के वेग से चल रही $1500 \, kg$ की कार को रोकने के लिए आवश्यक कार्य की गणना करें। ($J$ में)
A
$208333.3$
B
$205333.8$
C
$408333.6$
D
$328333.2$

Solution

(A) कार का द्रव्यमान $m = 1500 \, kg$ है।
कार का वेग $v = 60 \, km/h$ है।
वेग को $m/s$ में बदलने पर: $v = \frac{60 \times 1000}{3600} = \frac{50}{3} \, m/s$।
कार की गतिज ऊर्जा $(KE)$ का सूत्र $KE = \frac{1}{2} mv^2$ है।
$KE = \frac{1}{2} \times 1500 \times (\frac{50}{3})^2 \, J$।
$KE = 750 \times \frac{2500}{9} \, J$।
$KE = 750 \times 277.777... \, J = 208333.3 \, J$।
कार्य-ऊर्जा प्रमेय के अनुसार, कार को रोकने के लिए आवश्यक कार्य उसकी गतिज ऊर्जा में परिवर्तन के बराबर होता है।
किया गया कार्य $= KE_{\text{initial}} - KE_{\text{final}} = 208333.3 \, J - 0 \, J = 208333.3 \, J$।
अतः, कार को रोकने के लिए आवश्यक कार्य $208333.3 \, J$ है।
30
Medium
निम्नलिखित प्रत्येक स्थिति में,$m$ द्रव्यमान की एक वस्तु पर बल $F$ कार्य कर रहा है। विस्थापन की दिशा पश्चिम से पूर्व की ओर है,जिसे लंबे तीर द्वारा दर्शाया गया है। आरेखों को ध्यान से देखें और बताएं कि बल द्वारा किया गया कार्य ऋणात्मक,धनात्मक या शून्य है।
Question diagram

Solution

(N/A) बल द्वारा किया गया कार्य सूत्र $W = F \cdot s \cdot \cos(\theta)$ द्वारा दिया जाता है,जहाँ $\theta$ बल और विस्थापन के बीच का कोण है।
$1$. पहली स्थिति में,बल $F$ लंबवत ऊपर की ओर कार्य कर रहा है जबकि विस्थापन क्षैतिज (पश्चिम से पूर्व) है। उनके बीच का कोण $90^{\circ}$ है। चूँकि $\cos(90^{\circ}) = 0$ होता है,इसलिए किया गया कार्य शून्य है।
$2$. दूसरी स्थिति में,बल $F$ विस्थापन की दिशा में ही (पश्चिम से पूर्व) कार्य कर रहा है। उनके बीच का कोण $0^{\circ}$ है। चूँकि $\cos(0^{\circ}) = 1$ होता है,इसलिए किया गया कार्य धनात्मक है।
$3$. तीसरी स्थिति में,बल $F$ विस्थापन की विपरीत दिशा में (पूर्व से पश्चिम) कार्य कर रहा है। उनके बीच का कोण $180^{\circ}$ है। चूँकि $\cos(180^{\circ}) = -1$ होता है,इसलिए किया गया कार्य ऋणात्मक है।
31
Medium
सोनी का कहना है कि किसी वस्तु पर कई बल कार्य करने के बावजूद उसका त्वरण शून्य हो सकता है। क्या आप उससे सहमत हैं? क्यों?

Solution

(A) हाँ,मैं सोनी की बात से सहमत हूँ।
न्यूटन के गति के दूसरे नियम के अनुसार,किसी वस्तु का त्वरण $(a)$ उस पर कार्य करने वाले कुल बल $(F_{net})$ के सीधे आनुपातिक होता है,जिसे सूत्र $F_{net} = ma$ द्वारा दर्शाया जाता है,जहाँ $m$ वस्तु का द्रव्यमान है।
यदि किसी वस्तु पर कई बल इस प्रकार कार्य करते हैं कि उनका सदिश योग (परिणामी बल) शून्य हो,तो कुल बल $F_{net} = 0$ होगा।
चूँकि $F_{net} = ma$,यदि $F_{net} = 0$ और $m \neq 0$ है,तो $a = 0$ होगा।
इसलिए,किसी वस्तु का त्वरण शून्य हो सकता है,भले ही उस पर कई बल कार्य कर रहे हों,बशर्ते वे बल एक-दूसरे को संतुलित कर रहे हों।
32
MediumMCQ
$500\, W$ शक्ति वाले चार उपकरणों द्वारा $10$ घंटे में खपत की गई ऊर्जा $kWh$ में ज्ञात कीजिए। ($kWh$ में)
A
$20$
B
$30$
C
$40$
D
$50$

Solution

(A) चार उपकरणों की कुल शक्ति $= 4 \times 500\, W = 2000\, W$.
समय $= 10$ घंटे।
खपत की गई ऊर्जा $= \text{शक्ति} \times \text{समय}$.
ऊर्जा $= 2000\, W \times 10\, h = 20000\, Wh$.
चूंकि $1\, kWh = 1000\, Wh$, इसलिए $1000$ से विभाजित करने पर।
ऊर्जा $= 20000 / 1000 = 20\, kWh$.
33
MediumMCQ
एक मुक्त रूप से गिरती हुई वस्तु अंततः जमीन पर पहुँचकर रुक जाती है। उसकी गतिज ऊर्जा का क्या होता है?
A
यह नष्ट हो जाती है।
B
यह ऊर्जा के अन्य रूपों में परिवर्तित हो जाती है।
C
यह स्थिर रहती है।
D
यह बढ़ जाती है।

Solution

(B) जब एक मुक्त रूप से गिरती हुई वस्तु अंततः जमीन पर पहुँचकर रुक जाती है,तो उसकी गतिज ऊर्जा ऊर्जा के अन्य रूपों में परिवर्तित हो जाती है:
$1$. ऊष्मीय ऊर्जा: वस्तु और जमीन के बीच टक्कर से ऊष्मा उत्पन्न होती है,जिससे दोनों सतहें गर्म हो जाती हैं।
$2$. ध्वनि ऊर्जा: टक्कर के कारण ध्वनि उत्पन्न होती है।
$3$. स्थितिज ऊर्जा: टक्कर के कारण वस्तु के आकार में परिवर्तन या विरूपण होने से कुछ ऊर्जा उसमें व्यय हो जाती है।

WORK AND ENERGY — Textbook - WORK AND ENERGY · Frequently Asked Questions

1Are these WORK AND ENERGY 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?

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

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