भौतिकशास्त्र यांत्रिकी
मुख्य संकल्पना आणि सूत्रे
| # | संकल्पना | झटपट स्पष्टीकरण |
|---|---|---|
| 1 | न्यूटनचा पहिला नियम | बाह्य बल नसल्यास वस्तु विरामावस्थेत किंवा एकसमान गतीत राहते (F=0 म्हणजे a=0) |
| 2 | न्यूटनचा दुसरा नियम | F = ma; बल हे वस्तुमान आणि त्वरण यांच्या गुणाकाराएवढे असते (1N = 1kg × 1m/s²) |
| 3 | संवेग | p = mv; वस्तुमान आणि वेग यांचा गुणाकार, एकांत प्रणालीत संरक्षित राहतो |
| 4 | कार्य-ऊर्जा प्रमेय | W = F × d × cosθ; केलेले कार्य हे बल, विस्थापन आणि कोनाच्या कोसाइन यांच्या गुणाकाराएवढे असते |
| 5 | गतिज ऊर्जा | KE = ½mv²; गतीमुळे असलेली ऊर्जा, ज्युलमध्ये मोजली जाते |
| 6 | स्थितिज ऊर्जा | PE = mgh; स्थानामुळे असलेली ऊर्जा, उंची आणि गुरुत्वाकर्षण (g=9.8m/s²) वर अवलंबून असते |
| 7 | शक्ती | P = W/t = F×v; कार्य करण्याचा दर, 1 वॅट = 1 ज्युल/सेकंद |
10 सराव बहुपर्यायी प्रश्न
Q1. एक 1000 किलोचे रेल्वे डबे 10 मी/से वेगाने जात आहे. त्याचा संवेग किती? A) 100 kg·m/s B) 1000 kg·m/s C) 10,000 kg·m/s D) 10 kg·m/s
उत्तर: C) 10,000 kg·m/s
उकल: संवेग p = mv दिलेले: m = 1000 kg, v = 10 m/s p = 1000 × 10 = 10,000 kg·m/s
शॉर्टकट: फक्त वस्तुमान आणि वेगाचा गुणाकार करा
संकल्पना: भौतिकशास्त्र यांत्रिकी - संवेगाची गणना
Q2. एक रेल्वे पोर्टर 20 किलोचा पिशवी उभ्या 2 मीटर उंचीवर उचलतो. किती कार्य केले जाते? (g=10 m/s²) A) 40 J B) 400 J C) 200 J D) 4 J
उत्तर: B) 400 J
उकल: कार्य W = mgh दिलेले: m = 20 kg, h = 2 m, g = 10 m/s² W = 20 × 10 × 2 = 400 J
शॉर्टकट: W = वजन × उंची = (20×10) × 2
संकल्पना: भौतिकशास्त्र यांत्रिकी - गुरुत्वाकर्षणाविरुद्ध कार्य
Q3. एक रेल्वे 0 वरून 20 मी/से पर्यंत 10 सेकंदात गती वाढवते. त्वरण शोधा. A) 2 m/s² B) 0.5 m/s² C) 200 m/s² D) 5 m/s²
उत्तर: A) 2 m/s²
उकल: a = (v-u)/t दिलेले: u = 0, v = 20 m/s, t = 10 s a = (20-0)/10 = 2 m/s²
शॉर्टकट: त्वरण = वेगातील बदल ÷ वेळ
संकल्पना: भौतिकशास्त्र यांत्रिकी - मूलभूत गतिशास्त्र
Q4. 500 किलोची रेल्वे गाडी 5 मी/से वेगाने जाताना 25 मीटरमध्ये थांबते. ब्रेकिंग बल शोधा. A) 250 N B) 500 N C) 125 N D) 50 N
उत्तर: A) 250 N
उकल: v² = u² + 2as हे सूत्र वापरून 0 = 5² + 2a(25) -25 = 50a, म्हणून a = -0.5 m/s² F = ma = 500 × 0.5 = 250 N (परिमाण)
शॉर्टकट: प्रथम मंदत्व शोधा, नंतर वस्तुमानाने गुणाकार करा
संकल्पना: भौतिकशास्त्र यांत्रिकी - बल आणि मंदत्व
Q5. एक 2000 किलोचे इंजिन 4000 N बल प्रयुक्त करते. त्याचे त्वरण शोधा. A) 2 m/s² B) 0.5 m/s² C) 8 m/s² D) 20 m/s²
उत्तर: A) 2 m/s²
उकल: F = ma, म्हणून a = F/m दिलेले: F = 4000 N, m = 2000 kg a = 4000/2000 = 2 m/s²
शॉर्टकट: त्वरण = बल ÷ वस्तुमान
संकल्पना: भौतिकशास्त्र यांत्रिकी - न्यूटनचा दुसरा नियम
Q6. एका रेल्वेची गतिज ऊर्जा 10 मी/से वेगाने 50,000 J आहे. त्याचे वस्तुमान शोधा. A) 500 kg B) 1000 kg C) 250 kg D) 200 kg
उत्तर: B) 1000 kg
उकल: KE = ½mv², म्हणून m = 2KE/v² दिलेले: KE = 50,000 J, v = 10 m/s m = 2×50,000/100 = 1000 kg
शॉर्टकट: m = 2KE ÷ v²
संकल्पना: भौतिकशास्त्र यांत्रिकी - गतिज ऊर्जेची गणना
Q7. दोन 1000 किलोचे रेल्वे बफर कपलिंग दरम्यान 0.1 मी संकुचित होतात. जर सुरुवातीचा वेग 2 मी/से असेल तर सरासरी बल शोधा. A) 20,000 N B) 10,000 N C) 40,000 N D) 2000 N
उत्तर: A) 20,000 N
उकल: KE = ½mv² = 0.5×1000×4 = 2000 J केलेले कार्य = बल × अंतर 2000 = F × 0.1, म्हणून F = 20,000 N
शॉर्टकट: KE ला कार्यात रूपांतरित करा, नंतर अंतराने भागा
संकल्पना: भौतिकशास्त्र यांत्रिकी - कार्य-ऊर्जा तत्त्व
Q8. एक 1000 किलोची रेल्वे 1:100 च्या उतारावर 2000 N घर्षणाविरुद्ध वर जात आहे. स्थिर वेगासाठी लागणारे एकूण बल शोधा. (g=10 m/s²) A) 3000 N B) 1200 N C) 3000 N D) 12000 N
उत्तर: C) 3000 N
उकल: उतार बल = mg × sinθ ≈ mg × (1/100) = 1000×10×0.01 = 1000 N एकूण बल = उतार बल + घर्षण = 1000 + 2000 = 3000 N
शॉर्टकट: लहान उतारांसाठी, उतार बल ≈ वजन × ग्रेडियंट
संकल्पना: भौतिकशास्त्र यांत्रिकी - कलत आडव्यावरील बले
Q9. 5 मी/से वेगाने जाणारी 2000 किलोची रेल्वे गाडी स्थिर 3000 किलोच्या गाडीशी कपल होते. अंतिम वेग शोधा. A) 2 m/s B) 3 m/s C) 1.5 m/s D) 4 m/s
उत्तर: A) 2 m/s
उकल: संवेग अक्षय्यता: m₁v₁ = (m₁+m₂)v 2000×5 = (2000+3000)v 10,000 = 5000v, म्हणून v = 2 m/s
शॉर्टकट: अंतिम वेग = (m₁×v₁) ÷ (एकूण वस्तुमान)
संकल्पना: भौतिकशास्त्र यांत्रिकी - संवेग अक्षय्यता
Q10. एक रेल्वे इंजिन (5000 किलो) 4 डबे (प्रत्येकी 2000 किलो) 2 मी/से² त्वरणाने ओढते. इंजिन आणि पहिल्या डब्यामधील कपलिंगमधील ताण शोधा. A) 16,000 N B) 8000 N C) 24,000 N D) 12,000 N
उत्तर: A) 16,000 N
उकल: ताण 4 डबे ओढतो: T = m×a डब्यांचे एकूण वस्तुमान = 4×2000 = 8000 kg T = 8000 × 2 = 16,000 N
शॉर्टकट: ताण = ओढल्या जाणाऱ्या वस्तुमान × त्वरण
संकल्पना: भौतिकशास्त्र यांत्रिकी - जोडलेल्या प्रणालींमधील ताण
5 मागील वर्षांचे प्रश्न
PYQ 1. एक 1000 किलोची कार आणि 2000 किलोची ट्रक समान संवेग आहेत. जर कारचा वेग 20 मी/से असेल, तर ट्रकचा वेग शोधा. [RRB NTPC 2021 CBT-1]
उत्तर: 10 m/s
उकल: संवेग अक्षय्यता: m₁v₁ = m₂v₂ 1000×20 = 2000×v₂ v₂ = 20,000/2000 = 10 m/s
परीक्षा टिप: जेव्हा संवेग समान असतो, तेव्हा जड वस्तु हळू जाते
PYQ 2. 50 किलोच्या व्यक्तीला 3 मीटर उंचीवर उचलण्यासाठी केलेले कार्य? (g=10 m/s²) [RRB Group D 2022]
उत्तर: 1500 J
उकल: W = mgh = 50×10×3 = 1500 J
परीक्षा टिप: रेल्वे परीक्षांसाठी g=10 m/s² लक्षात ठेवा
PYQ 3. एक रेल्वे 72 किमी/तास वरून 36 किमी/तास पर्यंत 10 सेकंदात वेग कमी करते. मंदत्व शोधा. [RRB ALP 2018]
उत्तर: 1 m/s²
उकल: रूपांतर: 72 km/h = 20 m/s, 36 km/h = 10 m/s a = (v-u)/t = (10-20)/10 = -1 m/s² मंदत्व = 1 m/s²
परीक्षा टिप: प्रथम किमी/तास ला मी/से मध्ये रूपांतरित करा: 5/18 ने गुणाकार करा
PYQ 4. 1000 किलो पाणी 10 मीटर उंचीवर 5 सेकंदात उचलणाऱ्या पंपाची शक्ती? (g=10 m/s²) [RRB JE 2019]
उत्तर: 20,000 W
उकल: कार्य = mgh = 1000×10×10 = 100,000 J शक्ती = कार्य/वेळ = 100,000/5 = 20,000 W
परीक्षा टिप: शक्ती = (वजन × उंची) ÷ वेळ
PYQ 5. 400 मी/से वेगाने झाडलेली 10 ग्रॅमची गोळी 2 किलोच्या लाकडी ब्लॉकमध्ये रुतते. ब्लॉकचा वेग शोधा. [RPF SI 2019]
उत्तर: 2 m/s
उकल: m₁v₁ = (m₁+m₂)v 0.01×400 = (0.01+2)×v 4 = 2.01v ≈ 2 m/s
परीक्षा टिप: ग्रॅम ला किलोमध्ये रूपांतरित करा, लहान गोळीच्या वस्तुमानासाठी अंदाजे मूल्य वापरा
गतीचे युक्त्या आणि शॉर्टकट
| परिस्थिती | शॉर्टकट | उदाहरण |
|---|---|---|
| किमी/तास ते मी/से रूपांतरण | 5/18 ने गुणाकार करा | 72 km/h = 72×5/18 = 20 m/s |
| थांबण्याचे अंतर शोधणे | v²/2a (जेव्हा अंतिम v=0) | 20 मी/से वेग आणि 2 मी/से² मंदत्व: अंतर = 400/4 = 100 मी |
| शक्तीची गणना | P = (mgh)/t | 100 किलो 5 मी 10 सेकंदात उचलले: P = (100×10×5)/10 = 500 W |
| संवेग अक्षय्यता | m₁v₁ = m₂v₂ | 1000 किलो 10 मी/से = 2000 किलो 5 मी/से |
| रेल्वेतील ताण | T = m_behind × a | 3 डबे (6000 किलो) 2 मी/से² त्वरणाने ओढले: T = 6000×2 = 12,000 N |
टाळावयाच्या सामान्य चुका
| चूक | विद्यार्थी ही चूक का करतात | योग्य पद्धत |
|---|---|---|
| एकक रूपांतरण विसरणे | प्रश्नांमध्ये घाई करणे | नेहमी किमी/तास ला मी/से मध्ये, किलो ला ग्रॅममध्ये गरजेनुसार रूपांतरित करा |
| संवेगात दिशा दुर्लक्षित करणे | सर्व वेग सकारात्मक मानणे | चिन्ह संकेत विचारात घ्या: उजवीकडे/वर सकारात्मक, डावीकडे/खाली नकारात्मक |
| वस्तुमान आणि वजन गोंधळणे | बलासाठी किलो वापरणे | वजन = mg (न्यूटनमध्ये), वस्तुमान किलोमध्ये |
| कार्यासाठी चुकीचे सूत्र वापरणे | नेहमी W = F×s वापरणे | जेव्हा बल विस्थापनाच्या समांतर नसते तेव्हा W = Fs cosθ वापरा |
| गणनेत g विसरणे | g=1 गृहीत धरणे | गुरुत्वाकर्षणाच्या प्रश्नांसाठी नेहमी g=9.8 किंवा 10 m/s² वापरा |
झटपट पुनरावृत्ती फ्लॅशकार्ड
| समोर (प्रश्न/संज्ञा) | मागे (उत्तर) |
|---|---|
| न्यूटनचा पहिला नियम | जडत्व: F=0 ⇒ a=0 |
| बलाचे एकक | न्यूटन (N) = kg·m/s² |
| गतिज ऊर्जेचे सूत्र | KE = ½mv² |
| स्थितिज ऊर्जेचे सूत्र | PE = mgh |
| शक्तीची एकके | वॅट = ज्युल/सेकंद |
| संवेगाची एकके | kg·m/s |
| अक्षय्यता नियम | एकूण संवेग स्थिर राहतो |
| कार्य-ऊर्जा प्रमेय | केलेले कार्य = गतिज ऊर्जेतील बदल |
| 1 किमी/तास मी/से मध्ये | 5/18 मी/से |
| g चे मूल्य | 9.8 m/s² (रेल्वे परीक्षांसाठी 10 वापरा) |
विषय कनेक्शन्स
- थेट लिंक: गतिशास्त्र हे वेग, वेळ आणि अंतर यांच्या प्रश्नांशी जोडलेले आहे; ऊर्जेच्या संकल्पना वीज (शक्ती गणना) मध्ये दिसतात
- एकत्रित प्रश्न: यांत्रिकी + त्रिकोणमिती (कलत आडवे); यांत्रिकी + टक्केवारी (कार्यक्षमता गणना)
- पाया: घर्षण समजून घेणे ब्रेक सिस्टीममध्ये मदत करते; सुरक्षा प्रणालींमधील आघात प्रश्नांसाठी संवेग संकल्पना आवश्यक आहे