ગતિના નિયમો
મુખ્ય ખ્યાલો
| # | ખ્યાલ | સમજૂતી |
|---|---|---|
| 1 | ન્યૂટનનો 1લો નિયમ (જડતા) | કોઈ પણ પદાર્થ સ્થિર રહે છે અથવા સમાન ગતિમાં રહે છે જ્યાં સુધી તેના પર કોઈ બાહ્ય બળ કાર્ય ન કરે. |
| 2 | ન્યૂટનનો 2જો નિયમ | F = ma; પ્રવેગ ∝ કુલ બળ, વ્યસ્ત પ્રમાણમાં ∝ દળ. |
| 3 | ન્યૂટનનો 3જો નિયમ | દરેક ક્રિયાની સમાન અને વિરુદ્ધ દિશામાં પ્રતિક્રિયા હોય છે જે વિવિધ પદાર્થો પર કાર્ય કરે છે. |
| 4 | વેગમાન (p) | p = mv; સદિશ રાશિ; અલગ-થલગ સિસ્ટમમાં સંરક્ષિત. |
| 5 | આઘાત (J) | J = FΔt = Δp; ટૂંકા સમય માટે કાર્ય કરતું મોટું બળ. |
| 6 | વેગમાનનું સંરક્ષણ | અથડામણ પહેલાંનું કુલ વેગમાન = અથડામણ પછીનું કુલ વેગમાન (કોઈ બાહ્ય બળ ન હોય તો). |
| 7 | પાછળ ધક્કો વેગ | બંદૂક-ગોળી સિસ્ટમ: 0 = mgvg + mbvb ⇒ vg = –(mb/mg)vb. |
| 8 | ઘર્ષણના પ્રકાર | સ્થિતિક > સીમા > ગતિક; હંમેશા સાપેક્ષ ગતિનો વિરોધ કરે છે. |
15 પ્રેક્ટિસ MCQs
-
2 kg નો પથ્થર અને 10 kg ની બેન્ચ બંને સ્થિર છે. ગતિ શરૂ કરવા માટે કઈને વધુ બળની જરૂર છે? A. પથ્થર
B. બેન્ચ
C. સમાન
D. સપાટી પર આધાર રાખે છે
જવાબ: B
ઉકેલ: F = ma; સમાન a માટે F ∝ m.
શૉર્ટકટ: વજનદાર ⇒ વધુ જડતા ⇒ વધુ બળ.
ટૅગ: ન્યૂટન-I -
0.05 kg ની ગોળી 5 kg ની રાઈફલમાંથી 400 m/s ની ઝડપે નીકળે છે. રાઈફલની પાછળ ધક્કો ઝડપ લગભગ છે A. 4 m/s
B. 0.4 m/s
C. 40 m/s
D. 0.04 m/s
જવાબ: A
ઉકેલ: 0 = 5v + 0.05×400 ⇒ v = –4 m/s (પરિમાણ 4).
શૉર્ટકટ: vrecoil = (mbullet/mgun) vbullet.
ટૅગ: વેગમાનનું સંરક્ષણ -
500 g ની દડાનો વેગ 0.01 s માં 10 m/s પૂર્વથી 15 m/s પશ્ચિમમાં બદલાય છે. સરેરાશ બળ છે A. 250 N
B. 500 N
C. 1250 N
D. 2500 N
જવાબ: C
ઉકેલ: Δv = –15 –10 = –25 m/s; Δp = 0.5×(–25)= –12.5 kg·m/s; F = Δp/Δt = –12.5/0.01 = –1250 N (પરિમાણ 1250 N).
શૉર્ટકટ: F = 2mv/Δt જ્યારે દિશા ઉલટાય છે.
ટૅગ: આઘાત -
જ્યારે ઝડપી ચાલતી કાર અચાનક અટકે છે, ત્યારે મુસાફરો આગળ ધકેલાય છે તેનું કારણ છે A. ગતિની જડતા
B. સ્થિરતાની જડતા
C. ઘર્ષણ
D. ગુરુત્વાકર્ષણ
જવાબ: A
ઉકેલ: પદાર્થ તેની ગતિની સ્થિતિ જાળવી રાખવાનો પ્રયત્ન કરે છે.
શૉર્ટકટ: “આગળ ધકેલાવું” ⇒ ગતિની જડતા.
ટૅગ: ન્યૂટન-I -
ક્રિકેટની દડાને 20 N ના સ્થિર બળથી 2 m ધકેલવામાં આવે છે. થયેલું કાર્ય છે A. 10 J
B. 20 J
C. 40 J
D. 400 J
જવાબ: C
ઉકેલ: W = Fs = 20×2 = 40 J.
શૉર્ટકટ: W = F × અંતર (જ્યારે બળ ∥ વિસ્થાપન).
ટૅગ: કાર્ય-ઊર્જા -
ક્રિયા-પ્રતિક્રિયા બળો A. એક જ પદાર્થ પર એકબીજાને રદ કરે છે
B. વિવિધ પદાર્થો પર કાર્ય કરે છે
C. હંમેશા લંબ હોય છે
D. અસમાન હોઈ શકે છે
જવાબ: B
ઉકેલ: ન્યૂટન-III ની જોડી બે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરતા પદાર્થો પર કાર્ય કરે છે.
શૉર્ટકટ: “વિવિધ પદાર્થો” ⇒ કદી રદ થતા નથી.
ટૅગ: ન્યૂટન-III -
4 kg નો પદાર્થ 3 m/s² ના પ્રવેગથી ગતિ કરે છે. કુલ બળ છે A. 7 N
B. 12 N
C. 1.33 N
D. 0.75 N
જવાબ: B
ઉકેલ: F = ma = 4×3 = 12 N.
શૉર્ટકટ: F = ma (સીધો ગુણાકાર).
ટૅગ: ન્યૂટન-II -
20 g ની ગોળી 300 m/s ની ઝડપે દિવાલ પર અથડાઈ 0.1 s માં અટકે છે. સરેરાશ પ્રતિકારક બળ છે A. 30 N
B. 60 N
C. 300 N
D. 600 N
જવાબ: B
ઉકેલ: Δp = 0.02×300 = 6 kg·m/s; F = 6/0.1 = 60 N.
શૉર્ટકટ: F = mv/t (ગ્રામ→kg!).
ટૅગ: આઘાત -
બે આઇસ સ્કેટર્સ એકબીજાને ધક્કો મારે છે; 60 kg નો 2 m/s ડાબી બાજુ જાય છે, 40 kg નો જમણી બાજુ જાય છે A. 2 m/s
B. 3 m/s
C. 4 m/s
D. 5 m/s
જવાબ: B
ઉકેલ: 0 = 60×2 – 40v ⇒ v = 3 m/s.
શૉર્ટકટ: v2 = (m1/m2)v1.
ટૅગ: વેગમાનનું સંરક્ષણ -
ઘોડો ગાડીને ખેંચે છે; ગાડી ઘોડાને સમાન બળથી ખેંચે છે. તો સિસ્ટમ શા માટે ગતિ કરે છે? A. બળો રદ થાય છે
B. બળો વિવિધ પદાર્થો પર કાર્ય કરે છે
C. ઘર્ષણ રહિત જમીન
D. ઘોડો વજનદાર છે
જવાબ: B
ઉકેલ: ગાડી પર આગળનું બળ > ગાડી પર જમીનનું ઘર્ષણ.
શૉર્ટકટ: ગતિ કારણ કે જોડી વિવિધ પદાર્થો પર કાર્ય કરે છે.
ટૅગ: ન્યૂટન-III -
1000 kg ની કાર 20 m/s થી 4 s માં સ્થિર થવા માટે ધીમી પડે છે. બ્રેકિંગ બળ છે A. 2000 N
B. 4000 N
C. 5000 N
D. 8000 N
જવાબ: C
ઉકેલ: a = (0–20)/4 = –5 m/s²; F = 1000×5 = 5000 N.
શૉર્ટકટ: F = m(Δv/t).
ટૅગ: ન્યૂટન-II -
ઉપર ફેંકવામાં આવેલી દડાની ટોચના બિંદુએ હોય છે A. શૂન્ય વેગ, શૂન્ય પ્રવેગ
B. શૂન્ય વેગ, નીચે તરફ g પ્રવેગ
C. શૂન્યેતર વેગ, શૂન્ય પ્રવેગ
D. શૂન્યેતર વેગ, શૂન્યેતર પ્રવેગ
જવાબ: B
ઉકેલ: v = 0, a = g = 9.8 m/s² નીચે તરફ.
શૉર્ટકટ: ટોચ પર, v = 0 પણ ગુરુત્વાકર્ષણ હજુ ખેંચે છે.
ટૅગ: મુક્ત પતન -
2 kg અને 3 kg ના દળો અથડાઈને ચોંટી જાય છે. પ્રારંભિક વેગમાન 6 kg·m/s અને 4 kg·m/s સમાન દિશામાં છે. અંતિમ ઝડપ છે A. 1 m/s
B. 2 m/s
C. 3 m/s
D. 4 m/s
જવાબ: B
ઉકેલ: ptotal = 6 + 4 = 10 kg·m/s; mtotal = 5 kg; v = 10/5 = 2 m/s.
શૉર્ટકટ: v = (p1+p2)/(m1+m2).
ટૅગ: અસ્થિતિસ્થાપક અથડામણ -
વાસણોને ડિસ્ટર્બ કર્યા વિના ટેબલ-ક્લોથનું અચાનક દૂર કરવું દર્શાવે છે A. સ્થિરતાની જડતા
B. ગતિની જડતા
C. ગુરુત્વાકર્ષણ
D. ઘર્ષણ
જવાબ: A
ઉકેલ: વાસણો સ્થિર રહેવાનો પ્રયત્ન કરે છે.
શૉર્ટકટ: “વાસણો ખસતા નથી” ⇒ સ્થિરતાની જડતા.
ટૅગ: ન્યૂટન-I -
50 g ની ગોળી 200 m/s ની ઝડપે 950 g ના સ્થિર બ્લોકમાં ઘૂસી જાય છે. સંયુક્ત દળનો વેગ છે A. 5 m/s
B. 10 m/s
C. 20 m/s
D. 40 m/s
જવાબ: B
ઉકેલ: 0.05×200 = (0.95+0.05)v ⇒ v = 10/1 = 10 m/s.
શૉર્ટકટ: v = (mbullet/mtotal) vbullet.
ટૅગ: અસ્થિતિસ્થાપક અથડામણ
ઝડપી ટ્રિક્સ
| પરિસ્થિતિ | શૉર્ટકટ | ઉદાહરણ |
|---|---|---|
| પાછળ ધક્કો ઝડપ | vgun = (mbullet/mgun) vbullet | 10 g ગોળી, 5 kg બંદૂક, 400 m/s ⇒ vgun = 0.8 m/s |
| વેગમાનમાં ફેરફારથી બળ | F = Δp /Δt; જો દિશા ઉલટાય તો Δp = 2mv | દડો પાછો ફરે 0.1 kg, 20 m/s, 0.01 s ⇒ F = 400 N |
| અથડામણ વેગ (ચોંટી જવું) | vfinal = (m1v1+m2v2)/(m1+m2) | 2 kg at 3 m/s + 3 kg at 2 m/s ⇒ v = 2.4 m/s |
| અટકવા માટે ધીમું પડવું | a = v²/(2s); F = ma | કાર 20 m/s 40 m માં અટકે ⇒ a = 5 m/s² |
| જડતા ઝડપી ટેસ્ટ | વજનદાર પદાર્થ ⇒ સ્થિતિ બદલવા માટે વધુ બળ | 10 kg vs 1 kg: સમાન a માટે 10× બળ જોઈએ |
ઝડપી રિવિઝન
| બિંદુ | વિગત |
|---|---|
| 1 | ન્યૂટન-I: જડતા ∝ દળ. |
| 2 | ન્યૂટન-II: સદિશ સ્વરૂપ F⃗ = ma⃗; a ની દિશા Fnet જેવી જ. |
| 3 | ન્યૂટન-III: બળો હંમેશા જોડીમાં આવે છે વિવિધ પદાર્થો પર. |
| 4 | વેગમાન સંરક્ષિત થાય છે માત્ર જો કોઈ બાહ્ય બળ ન હોય. |
| 5 | આઘાત = F-t આલેખ ની નીચેનું ક્ષેત્રફળ. |
| 6 | પાછળ ધક્કો સમસ્યાઓ: પ્રારંભિક વેગમાન = 0. |
| 7 | સંપૂર્ણ અસ્થિતિસ્થાપક અથડામણમાં, પદાર્થો ચોંટી જાય છે; KE સંરક્ષિત થતી નથી. |
| 8 | સ્થિતિક ઘર્ષણ ≤ μsN; ગતિક ઘર્ષણ = μkN (μs > μk). |
| 9 | સમાન બળ માટે, હલકા પદાર્થને મોટો પ્રવેગ મળે છે. |
| 10 | સૂત્રોમાં મૂકતા પહેલાં હંમેશા ગ્રામ → kg અને cm → m માં રૂપાંતરિત કરો. |