स्वाध्यायमाला - प्रश्नोत्तरे | General Science |सामान्य विज्ञान - 7 - गती , बल व कार्य

स्वाध्यायमाला - प्रश्नोत्तरे | General Science |सामान्य विज्ञान - 7 - गती , बल  व कार्य

 प्रश्न . रिकाम्या जागी कंसातील योग्य  पर्याय  लिहा :

(स्थिर, शून्य, बदलती, एकसमान, विस्थापन, वेग, चाल, त्वरण, स्थिर परंतु शून्य नाही, वाढते, वेगामध्ये,दिशा.)

उत्तरे 

(1) जर एखादी वस्तू वेळेच्या समप्रमाणात अंतर कापत असेल, तर त्या वस्तूची चाल एकसमान, असते.

(2) जर वस्तू एकसमान वेगाने जात असेल तर तिचे त्वरण शून्य असते.

(3)  चाल, ही राशी अदिश राशी आहे.

(4)  वेग, म्हणजे विशिष्ट दिशेने एकक कालावधीत वस्तूने कापलेले अंतर.

(5) वस्तू जेव्हा सुरुवातीच्या बिंदशी परत येते, तेव्हा तिचे विस्थापन  शून्य  असते 

(6) वेगाला परिमाण व  दिशा दोन्ही असतात.

(7) त्वरण म्हणजे वेळेच्या संदर्भात वेगामध्ये, होणारा बदल होय.

प्रश्न 2. पुढील विधाने चूक की बरोबर ते सांगून चुकीची विधाने दुरुस्त करून पुन्हा लिहा :

(1) वस्तूला एकसमान वर्तुळाकार गती असताना वस्तूच्या त्वरणात बदल होत नाही.

उत्तर :  -- चूक. (वस्तूला एकसमान वर्तुळाकार गती असताना वस्तूच्या त्वरणाची दिशा सतत बदलत असते.) 

(2) दिलेल्या कालावघीमध्ये वस्तूच्या विस्थापनाचे परिमाण व वस्तूने कापलेले अंतर या राशी नेहमी समान असतात.

उत्तर  -   चूक, (वस्तूच्या वेगाची दिशा बदलत नसेल, तरच दिलेल्या कालावधीमध्ये वस्तूच्या विस्थापनाचे परिमाण व वस्तूने कापलेले अंतर या राशी समान असतात.) 

(3) त्वरणाची दिशा वेगाच्या दिशेच्या विरुद्ध असू शकते. -   बरोबर.

(4) त्वरण वेगाला लंबरूप असू शकते.-     बरोबर. 

(5) अवत्वरणाला परिमाण व दिशा दोन्ही असतात.  -      बरोबर. 

(6) वस्तूचा सरासरी वेग शून्य असू शकतो.    बरोबर.

प्रश्न -   वेगळा घटक ओळखा     त्वरण, बल, वेग, चाल.

उत्तर : चाल       (चाल ही अदिश राशी आहे; तर त्वरण, बल व वेग या सदिश राशी आहेत.)

प्रश्न-   पुढील प्रश्नांची एका वाक्यात उत्तरे लिहा :

(1) बल ही राशी व्यक्त करण्यासाठी कोणत्या बाबी सांगाव्या लागतात?

उत्तर : बल ही राशी व्यक्त करण्यासाठी बलाचे परिमाण व दिशा या बाबी सांगाव्या लागतात.

(2) गतिमान वस्तूवर तिच्या गतीच्या दिशेत बल लावल्यास काय होते ?

उत्तर : वस्तूवर तिच्या गतीच्या दिशेत बल लावल्यास, तिची चाल वाढते.

(3) वस्तूवर तिच्या गतीच्या विरुद्ध दिशेत बल लावल्यास काय होते ?

उत्तर : वस्तूवर तिच्या गतीच्या विरुद्ध दिशेत बल लावल्यास, तिची चाल कमी होते.

प्रश्न . बल, कार्य, विस्थापन, वेग, त्वरण, अंतर या विविध संकल्पना तुमच्या शब्दांत दैनंदिन जीवनातील उदाहरणांसह स्पष्ट करा.

उत्तर :

आपल्या देनंदिन जीवनातल्या अनेक क्रिया आपण बल वापरून करतो. उदा., सामान उचलणे, वाहन ढकलणे, वस्तू खालच्या मजल्यावरून वरच्या मजल्यावर नेणे इत्यादी. 

F या बलाने केलेले कार्य, w = F × s   येथे  s    हे वस्तूचे बलाच्या दिशेने झालेले विस्थापन होय.

बलाचा वापर करुन काही अंतर हातगाडी ढकलत नेल्यावर कार्य होते. आपले दप्तर उचलून शाळेत नेणे हे ही आपण रोज करीत असलेले कार्य आहे. घरातून शाळेतून जाताना ठरावीक अंतर कापले जाते, या वेळी आपले घर ते शाळा हे विस्थापन होय. त्या वेळी आपण वेग बदलत असतो. वाहन वापरताना देखील आपण ठरावीक अंतर ठरावीक वेगाने कापत जातो. हे वाहन सामान्यत: एकसमान वेगाने कधीच जात नाही. वाहनाचा वेग वाढवला तर त्वरण घन असते, तर ब्रेक दाबून वेग कमी केल्यास त्वरण ऋण असते.

प्रश्न  आकृतीचे निरीक्षण करा व प्रश्नांची उत्तरे दया :

सचिन आणि समीर मोटरसायकलवरुन A या ठिकाणाहून निघाले. B या फाट्यापाशी वळून C येथे काम करून CD मार्गे ते D या फाटयाशी आले व पुढे E येथे पोहोचले. त्यांना एकूण 1 तास एवढा वेळ लागला.  त्यांचे A पासून E पर्यंतचे प्रत्यक्ष कापलेले अंतर व विस्थापन काढा. त्यावरून चाल काढा. A पासून E पर्यंत AE या दिशेने त्यांचा वेग किती होता ? या वेगाला सरासरी वेग म्हणता येईल का?

उत्तर : सचिन आणि समीरने कापलेले अंतर :

A →B (3 किमी), B→ C (4 किमी), C→ D (5 किमी), D→ E (3 किमी).

एकूण अंतर : 3+4+5+3 = 15 किमी

प्रत्यक्ष कापलेले अंतर = 15 किमी

एकूण विस्थापन : A पासून E पर्यंत = 3 +3+3 =  9 किमी

एकूण विस्थापन  = 9 किमी

चाल = अंतर/काळ = 15 किमी /1 तास (hour)  = 15 किमी/तास

वेग = विस्थापन/काळ =  9 किमी / 1 तास (hour  =  9 किमी/तास

A पासून E पर्यंत वेग  = 15 किमी/तास

याला सरासरी वेग म्हणता येईल.

प्रश्न - योग्य जोड्या जुळवा 

उत्तरे 

A                 B               C

कार्य          ज्यूल         अर्ग

बल            न्यूटन      डाईन

विस्थापन   मीटर        सेमी

प्रश्न . तारेवर बसलेला पक्षी उडून एक गिरकी घेऊन पुन्हा बसलेल्या जागी येतो. त्याने एका गिरकीत कापलेले एकूण अंतर व त्याचे विस्थापन यांबाबत स्पष्टीकरण दया.

उत्तर: जर पक्षी गिरकी घेऊन पुन्हा त्याच जागी येतो म्हणजे वक्र मार्गाने फिरून पुन्हा त्याच जागी येतो. त्याने गिरकीत त्याचे कापलेले अंतर हे त्या वक्र मार्गाच्या लांबीइतके होय. पक्ष्याचे बसलेल्या जागेपासून पुन्हा त्याच जागी येणे म्हणजे त्याचे विस्थापन शुन्य होय.

प्रश्न . व्याख्या लिहा व त्या त्या राशींची SI आणि CGS पट्धतीतील एकके लिहा.

(1) अंतर व विस्थापन.

उत्तर : एखादया वस्तूची दोन बिंदुंमधील गती विचारात घेता : (1) अंतर म्हणजे त्या दोन बिंदूंच्या दरम्यान गतिमान असताना वस्तूने प्रत्यक्ष केलेले मार्गक्रमण म्हणजेच प्रत्यक्ष आक्रमिलेल्या मार्गाची लांबी होय .अंतर तसेच विस्थापन, या राशींचे SI पद्घतीतील एकक मीटर (मी. m) आहे व CGS पद्धतीतील एकक सेंटीमीटर (सेमी, Cm) आहे.

(2) वेग.

उत्तर : एखादया वस्तूने एकक काळात विशिष्ट दिशेने कापलेल्या अंतरास वेग म्हणतात. 

वेग = विस्थापन/वेळ. या राशीचे SI एकक मौटर/सेकंद (m/s) आहे व CCS एकक सेंटिमीटर/सेकंद (cm/s) आहे.

(3) चाल.

उत्तर : एखादया वस्तूने एकक वेळात कापलेल्या अंतरास चाल म्हणतात.

चाल = अंतर/वेळ.

या राशीचे SI एकक मीटर/सेकंद (m/s) आहे व CGS एकक सेंटिमीटर/सेकंद (cm/s) आहे.

(4) त्वरण.

उत्तर : वेगामधील वेळेच्या संदर्भात होणाऱ्या बदलाला त्वरण म्हणतात.

त्वरण (a) =   वेग बदल /  काळ     U- u / t     येथे u  = वस्तूचा सुरुवातीचा वेग व v  = वस्तूचा t कालावधीनंतरचा वेग (अंतिम वेग).

वेगाचे SI पद्घतीतील एकक m / s आहे व CGS पद्घतीतील एकक cm/s आहे.

त्वरणाचे SI पद्घतीतील एकक  =  m/s square

प्रश्न , फरक स्पष्ट करा :

(1) अंतर आणि विस्थापन

उत्तर :

अंतर   

1. अंतर म्हणजे दोन बिंदूंच्या दरम्यान गतिमान असणाच्या वस्तूने प्रत्यक्ष केलेले मार्गक्रमण म्हणजेच प्रत्यक्ष आक्रमिलेल्या मार्गाची लांबी होय.

2. या राशीला दिशा नसते.

3. हे विस्थापनाच्या परिमाणाएवढे किंवा त्याहून जास्त  असते.

विस्थापन

1. विस्थापन म्हणजे वस्तूच्या गतिमानतेच्या आरंभ बिंदूपासून अंतिम बिंदूपर्यंतचे सर्वांत कमी अंतर होय.

2. या राशीला दिशा असते.

3. याचे परिमाण अंतराएवढे किंवा त्याहून कमी असते.

(2) चाल आणि वेग

उत्तर :

चाल  

1. एखादया वस्तूने एकक काळात विशिष्ट दिशेने कापलेल्या अंतरास वेग म्हणतात.

2. या राशीला दिशा नसते.

वेग

1. एखादया वस्तूने एकक वेळात कापलेल्या अंतरास चाल म्हणतात.

2. या राशीला दिशा असते.

प्रश्न. शास्त्रीय कारणे लिहा :

(1) अंतर आणि विस्थापन या वेगवेगळ्या संकल्पना आहेत.

उत्तर : (1) अंतर म्हणजे दोन बिंदूंच्या दरम्यान गतिमान असणाऱ्या वस्तूने प्रत्यक्ष केलेले मार्गक्रमण म्हणजेच प्रत्यक्ष आक्रमिलेल्या मार्गाची लांबी होय. हे त्या दोन बिंदूंना जोडणाऱ्या सरळ रेषेच्या लांबीपेक्षा जास्त असू शकते. अंतर या संकल्पनेत दिशेचा अंतर्भाव होत नाही. (2) विस्थापन म्हणजे वस्तूच्या गतिमानतेच्या आरंभ बिंदूपासून अंतिम बिंदुपर्यंतचे सर्वांत कमी अंतर होय. विस्थापन या संकल्पनेत दिशेचा अंतर्भाव होतो. यावरुन स्पष्ट होते की अंतर आणि विस्थापन या वेगवेगळ्या संकल्पना आहेत.

(2) जेव्हा एखादी वस्तू मुक्तपणे जमिनीवर पडते, तेव्हा गतीचे त्वरण एकसमान असते.

उत्तर : (1) मुक्तपणे खाली पडणाऱ्या वस्तूवर फक्त पृथ्वीचे गुरुत्वाकर्षण बल कार्य करीत असते. (2) पृथ्वीच्या पृष्ठभागाजवळ दिलेल्या वस्तूवर कार्य करणारे पृथ्वीचे गुरुत्वाकर्षण बल जवळजवळ एकसमान असते. त्यामुळे एखादी वस्तू मुक्तपणे जमिनीवर पडते, तेव्हा गतीचे त्वरण जवळजवळ एकसमान असते.

प्रश्न  पुढील उदाहरणे सोडवा :

(1) एकसारख्या वेगाने चाललेल्या मोटारीला थांबवण्यासाठी 1000 N बल लावले, तरीही मोटार 10 मीटर अंतर चालून थांबली. या ठिकाणी कार्य किती झाले ?

उत्तर : येथे बल व विस्थापन यांच्या दिशा परस्परविरुद्ध आहेत. म्हणजेच

F = 1000 N

s = - 10 m

W = F× s

= 1000 N x (-10 m)

=  -10000 J.

(2) 20 किलोग्रॅम वस्तुमानाची गाडी सपाट व गुळगुळीत रस्त्यावरून 2 N इतके बल लावल्यावर

50 मीटर सरळ रेषेत गेली, तेव्हा बलाने किती कार्य केले?

उत्तर : बल (F) = 2 N

विस्थापन (s)=  50 मीटर

W = F x S

(बलाने केलेले कार्य)

W = 2 N x 50 m

= 100 J.

(3) एक व्यक्ती 72 किमी प्रवास 4 तासांत करते; तर तिची सरासरी चाल मीटर/सेकंदमध्ये काढा.

उत्तर : दिलेले s = 72 किमी  = 72000 मीटर,   t  = 4 तास 3 4x 60 x 60 सेकंद  = 14400 सेकंद.

सरासरी चाल = ? 

v = s/ t =   72000 मीटर/  14400 सेकंद =   720/  144 मीटर/सेकंद

= 10 /2  मीटर/सेकंद   =  5 मीटर/सेकंद

व्यक्तीची सरासरी चाल = 5 मीटर/सेकंद.