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160 ग्राम द्रव्यमान वाली एक क्रिकेट गेंद को 50 मीटर की ऊँचाई से गिराया गया। जमीन को छूने से ठीक पहले इसकी गतिज ऊर्जा क्या होगी? [गुरुत्वीय त्वरण का मान 10 m/s² उपयोग करें]
50 जूल
80 जूल
8 जूल
160 जूल
80 जूल
ऊर्जा संरक्षण के नियम के अनुसार, हवा के प्रतिरोध की अनुपस्थिति में शीर्ष पर स्थित स्थितिज ऊर्जा नीचे आने पर गतिज ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है। इसलिए, जमीन को छूने से ठीक पहले की गतिज ऊर्जा गेंद की प्रारंभिक स्थितिज ऊर्जा के बराबर होती है।
ऊर्जा संरक्षण के नियम के अनुसार, हवा के प्रतिरोध की अनुपस्थिति में शीर्ष पर स्थित स्थितिज ऊर्जा नीचे आने पर गतिज ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है। इसलिए, जमीन को छूने से ठीक पहले की गतिज ऊर्जा गेंद की प्रारंभिक स्थितिज ऊर्जा के बराबर होती है।
एक झूला या रोलर कोस्टर के बारे में सोचें: जैसे-जैसे यह नीचे आता है, यह ऊँचाई (स्थितिज ऊर्जा) खोता है और उसी दर पर गति (गतिज ऊर्जा) प्राप्त करता है, जिससे कुल ऊर्जा का बजट समान रहता है।
PE=mgh — स्थितिज ऊर्जा का सूत्र जहाँ m द्रव्यमान है, g गुरुत्वीय त्वरण है, और h ऊँचाई है
KE=21mv2 — गतिज ऊर्जा का सूत्र जहाँ m द्रव्यमान है और v वेग है
यांत्रिक ऊर्जा संरक्षण का सिद्धांत यह बताता है कि एक विलगित प्रणाली में कुल यांत्रिक ऊर्जा स्थिर रहती है। यहाँ, ऊँचाई h पर स्थितिज ऊर्जा PE=mgh पूरी तरह से प्रभाव बिंदु पर गतिज ऊर्जा KE=21mv2 में परिवर्तित हो जाती है।
द्रव्यमान को SI इकाइयों में परिवर्तित किया जाना चाहिए: 160 g=0.16 kg।
ऊर्जा को जूल (J) में मापा जाता है।
ऊर्जा संरक्षण यह मानकर चलता है कि हवा का प्रतिरोध नगण्य है।
प्रक्षेप्य गति (Projectile motion) की गणना
विद्युत उत्पादन बांधों का डिजाइन (जल शीर्ष का गतिज ऊर्जा में परिवर्तन)
गणना: PE=0.16 kg×10 m/s2×50 m=80 J।
विकल्प A, C, और D गलत हैं क्योंकि वे गणना त्रुटियों या अनुचित इकाई रूपांतरण के परिणामस्वरूप हैं।
B सही है — जमीन पर गतिज ऊर्जा प्रारंभिक स्थितिज ऊर्जा के बराबर होती है, जो कि 0.16×10×50=80 J है।
जूल (J) में ऊर्जा की गणना करने से पहले हमेशा यह सुनिश्चित करें कि द्रव्यमान किलोग्राम (kg) में और दूरी मीटर (m) में है, ताकि इकाई रूपांतरण की त्रुटियों से बचा जा सके।