प्रतियोगी परीक्षाओं के लिए भौतिक विज्ञान (Physics General Science) के अंतर्गत गुरुत्वाकर्षण (Gravitation), उपग्रहों की गति और स्थैतिकी से संबंधित टॉप 20 बहुविकल्पीय प्रश्न। सटीक उत्तर और पूरी वैज्ञानिक व्याख्या के साथ यहाँ पढ़ें।
प्रश्न 1: जब कोई उपग्रह (Satellite) पृथ्वी के चारों ओर चक्कर लगाता है, तो उस पर लगने वाला अभिकेंद्री बल और पृथ्वी का गुरुत्वाकर्षण बल आपस में किस प्रकार संबंधित होते हैं? (A) गुरुत्वाकर्षण बल ही आवश्यक अभिकेंद्री बल प्रदान करता है
(B) दोनों बल एक-दूसरे के विपरीत दिशा में कार्य करते हैं
(C) उपग्रह पर कोई बल कार्य नहीं करता
(D) अपकेंद्रीय बल का मान गुरुत्वाकर्षण से अधिक होता है
उत्तर: (A) वैज्ञानिक व्याख्या: उपग्रह को पृथ्वी के चारों ओर अपनी निश्चित वृत्ताकार कक्षा में बनाए रखने के लिए एक सतत मुड़ने वाले बल यानी अभिकेंद्री बल (Centripetal Force) की आवश्यकता होती है। यह बल उपग्रह और पृथ्वी के बीच लगने वाले गुरुत्वाकर्षण खिंचाव से ही प्राप्त होता है।
प्रश्न 2: भू-स्थिर उपग्रह (Geostationary Satellite) पृथ्वी के सापेक्ष हमेशा स्थिर क्यों दिखाई देता है? (A) क्योंकि इसकी गति शून्य होती है
(B) क्योंकि इसका परिक्रमण काल पृथ्वी के अपने अक्ष पर घूर्णन काल (24 घंटे) के ठीक बराबर होता है
(C) क्योंकि यह बहुत अधिक दूरी पर स्थित होता है
(D) क्योंकि इस पर कोई बाहरी बल कार्य नहीं करता
उत्तर: (B) वैज्ञानिक व्याख्या: भू-स्थिर उपग्रह पृथ्वी की गति की दिशा में (पश्चिम से पूर्व की ओर) चक्कर लगाता है और इसे एक चक्कर पूरा करने में ठीक 24 घंटे का समय लगता है। चूंकि पृथ्वी भी अपने अक्ष पर 24 घंटे में एक बार घूमती है, इसलिए पृथ्वी से देखने पर यह हमेशा आकाश में एक ही जगह स्थिर दिखाई देता है।
प्रश्न 3: किसी वस्तु का भार (Weight) ध्रुवों (Poles) से भूमध्य रेखा (Equator) की ओर जाने पर किस प्रकार परिवर्तित होता है? (A) भार लगातार बढ़ता जाता है
(B) भार लगातार घटता जाता है
(C) भार में कोई परिवर्तन नहीं होता
(D) पहले घटता है फिर बढ़ता है
उत्तर: (B) वैज्ञानिक व्याख्या: पृथ्वी पूरी तरह गोल न होकर ध्रुवों पर थोड़ी चपटी है, जिससे भूमध्य रेखा पर पृथ्वी की त्रिज्या ध्रुवों की तुलना में अधिक होती है। त्रिज्या अधिक होने के कारण भूमध्य रेखा पर गुरुत्वीय त्वरण (g) का मान सबसे कम होता है। अतः ध्रुवों से भूमध्य रेखा की ओर बढ़ने पर वस्तु का भार (W=mg) घटता है।
प्रश्न 4: एक लिफ्ट में बैठे हुए व्यक्ति को अपना भार कब वास्तविक भार से अधिक महसूस होता है? (A) जब लिफ्ट एकसमान वेग से ऊपर जा रही हो
(B) जब लिफ्ट ऊपर की ओर त्वरित (Accelerated) हो रही हो
(C) जब लिफ्ट नीचे की ओर त्वरित हो रही हो
(D) जब लिफ्ट की डोरी अचानक टूट जाए
उत्तर: (B) वैज्ञानिक व्याख्या: जब लिफ्ट ऊपर की ओर त्वरण (a) से गति करती है, तो व्यक्ति पर नीचे की तरफ एक छद्म बल (Pseudo Force) कार्य करता है। इस स्थिति में प्रभावी गुरुत्वीय त्वरण (g+a) हो जाता है, जिससे व्यक्ति को अपना भार बढ़ा हुआ महसूस होता है।
प्रश्न 5: यदि किसी पेंडुलम घड़ी (Pendulum Clock) को पृथ्वी से चंद्रमा पर ले जाया जाए, तो घड़ी की कार्यप्रणाली पर क्या प्रभाव पड़ेगा? (A) घड़ी तेजी से चलने लगेगी
(B) घड़ी सुस्त (धीमी) हो जाएगी
(C) घड़ी बिल्कुल बंद हो जाएगी
(D) घड़ी के समय पर कोई प्रभाव नहीं पड़ेगा
उत्तर: (B) वैज्ञानिक व्याख्या: सरल लोलक का आवर्तकाल सूत्र T = 2\pi\sqrt{\frac{l}{g}} होता है। चंद्रमा पर गुरुत्वीय त्वरण (g) का मान पृथ्वी का 1/6 भाग रह जाता है। g का मान घटने से आवर्तकाल (T) बढ़ जाएगा, जिसका अर्थ है कि पेंडुलम एक चक्कर पूरा करने में अधिक समय लेगा और घड़ी सुस्त हो जाएगी।2. न्यूटन के नियम एवं बल गतिकी (Laws of Motion & Force Dynamics)
प्रश्न 6: जब एक चलती हुई बस में अचानक ब्रेक लगाए जाते हैं, तो उसमें बैठे यात्री आगे की ओर गिरते हैं। इसे न्यूटन के किस नियम द्वारा समझाया जा सकता है? (A) गति का प्रथम नियम (जड़त्व का नियम)
(B) गति का द्वितीय नियम
(C) गति का तृतीय नियम
(D) संवेग संरक्षण का नियम
उत्तर: (A) वैज्ञानिक व्याख्या: न्यूटन के प्रथम नियम (गति का जड़त्व) के अनुसार, यदि कोई वस्तु गतिमान है तो वह गति में ही रहना चाहती है। ब्रेक लगाने पर यात्री के शरीर का निचला हिस्सा बस के साथ रुक जाता है, लेकिन ऊपरी हिस्सा अपनी गति को बनाए रखने की कोशिश में आगे की तरफ झुक जाता है।
प्रश्न 7: किसी कालीन या दरी को डंडे से पीटने पर धूल के कण बाहर निकल आते हैं। यह भौतिकी के किस सिद्धांत का उदाहरण है? (A) क्रिया-प्रतिक्रिया का नियम
(B) विराम का जड़त्व (Inertia of Rest)
(C) संवेग का सिद्धांत
(D) घर्षण का सिद्धांत
उत्तर: (B) वैज्ञानिक व्याख्या: जब डंडे से कालीन पर प्रहार किया जाता है, तो कालीन अचानक गति में आ जाता है। परंतु धूल के कण विराम के जड़त्व (Inertia of Rest) के कारण अपनी मूल जगह पर ही स्थिर रहने का प्रयास करते हैं, जिससे वे कालीन से अलग होकर नीचे गिर जाते हैं।
प्रश्न 8: उपग्रह में भारहीनता (Weightlessness) की स्थिति का वास्तविक कारण क्या है? (A) अंतरिक्ष में गुरुत्वाकर्षण का पूरी तरह अनुपस्थित होना
(B) उपग्रह की सतह द्वारा अंतरिक्ष यात्री पर कोई प्रतिक्रिया बल (Reaction Force) न लगाना
(C) उपग्रह का द्रव्यमान बहुत कम होना
(D) अंतरिक्ष यात्री की कक्षा की दूरी बहुत अधिक होना
उत्तर: (B) वैज्ञानिक व्याख्या: उपग्रह और उसके अंदर का यात्री दोनों ही पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण के कारण एक समान त्वरण से मुक्त रूप से गिर रहे होते हैं। इस कारण उपग्रह का फर्श यात्री के पैरों पर कोई प्रतिक्रिया बल नहीं लगा पाता। जब तक प्रतिक्रिया बल नहीं मिलता, तब तक भार का अनुभव नहीं होता।
प्रश्न 9: वाशिंग मशीन (Washing Machine) में कपड़ों से गंदगी और पानी को निचोड़ने का कार्य किस सिद्धांत पर आधारित है? (A) अभिकेंद्री बल
(B) अपकेंद्रीय बल (Centrifugal Force)
(C) विसरण सिद्धांत
(D) डायलिसिस
उत्तर: (B) वैज्ञानिक व्याख्या: वाशिंग मशीन का स्पिन ड्रायर जब तेजी से घूमता है, तो कपड़ों में मौजूद पानी के कणों पर केंद्र से बाहर की ओर एक तीव्र अपकेंद्रीय बल (Centrifugal Force) कार्य करता है। इस बल के कारण पानी ड्रायर के छिद्रों से बाहर निकल जाता है।3. घर्षण, कार्य एवं ऊर्जा (Friction, Work & Energy)
प्रश्न 10: सड़क पर चलने की तुलना में बर्फ पर चलना अधिक कठिन क्यों होता है? (A) बर्फ सड़क से सख्त होती है
(B) बर्फ में सड़क की तुलना में घर्षण बल (Friction Force) बहुत कम होता है
(C) बर्फ का घनत्व पानी से कम होता है
(D) जब हम अपने पैरों से धक्का देते हैं तो बर्फ कोई प्रतिक्रिया नहीं करती
उत्तर: (B) वैज्ञानिक व्याख्या: चलने के लिए पैरों और जमीन के बीच पर्याप्त घर्षण बल होना आवश्यक है। बर्फ की सतह अत्यधिक चिकनी होने के कारण वहाँ घर्षण गुणांक बहुत कम होता है, जिससे पैर फिसलने की संभावना बढ़ जाती है और संतुलन बनाना कठिन होता है।
प्रश्न 11: एक भारी लोहे के ब्लॉक को खींचने की शुरुआत करने में अधिक बल लगाना पड़ता है, लेकिन एक बार जब वह चलने लगता है तो उसे गतिशील बनाए रखने के लिए अपेक्षाकृत कम बल की आवश्यकता होती है। ऐसा क्यों होता है? (A) क्योंकि गतिज घर्षण का मान स्थैतिक घर्षण से कम होता है
(B) क्योंकि गतिज घर्षण का मान स्थैतिक घर्षण से अधिक होता है
(C) गति में आने पर वस्तु का द्रव्यमान कम हो जाता है
(D) गति में आने पर वायु का प्रतिरोध सहायक बनता है
उत्तर: (A) वैज्ञानिक व्याख्या: स्थैतिक घर्षण (Static Friction) वह अधिकतम घर्षण बल है जो वस्तु को हिलाने से पहले रोकना चाहता है। एक बार जब वस्तु गति में आ जाती है, तो सतहों के बीच के इंटरलॉकिंग पॉइंट्स को पूरी तरह सेट होने का समय नहीं मिलता, जिससे गतिज घर्षण (Kinetic Friction) का मान स्थैतिक घर्षण से कम हो जाता है।
प्रश्न 12: किसी गतिमान पिंड के संवेग (Momentum) और वेग के अनुपात से कौन सी भौतिक राशि प्राप्त की जा सकती है? (A) त्वरण
(B) बल
(C) द्रव्यमान
(D) कार्य
उत्तर: (C) वैज्ञानिक व्याख्या: संवेग का भौतिक सूत्र P = m \times v (द्रव्यमान \times वेग) होता है। यदि हम संवेग को वेग से विभाजित करते हैं (\frac{P}{v}), तो हमें केवल द्रव्यमान (m) प्राप्त होगा।
प्रश्न 13: क्रिकेट का खिलाड़ी तेजी से आती हुई गेंद को पकड़ने के लिए अपने हाथों को पीछे क्यों खींचता है? (A) गेंद को भारी बनाने के लिए
(B) संवेग परिवर्तन के समय को बढ़ाकर चोट के प्रभाव को कम करने के लिए
(C) बल का मान बढ़ाने के लिए
(D) गेंद को जल्दी रोकने के लिए
उत्तर: (B) वैज्ञानिक व्याख्या: न्यूटन के गति के दूसरे नियम के अनुसार, लगाया गया बल संवेग परिवर्तन की समय दर के व्युत्क्रमानुपाती होता है (F \propto \frac{1}{\Delta t})। हाथ पीछे खींचने से गेंद को पूरी तरह रोकने में लगने वाला समय बढ़ जाता है, जिससे हाथों पर लगने वाला आघात बल कम हो जाता है।
प्रश्न 14: जेट इंजन (Jet Engine) निम्नलिखित में से किस सिद्धांत के संरक्षण पर कार्य करता है? (A) ऊर्जा संरक्षण
(B) द्रव्यमान संरक्षण
(C) रैखिक संवेग संरक्षण (Linear Momentum)
(D) कोणीय संवेग संरक्षण
उत्तर: (C) वैज्ञानिक व्याख्या: जेट इंजन पीछे की ओर तीव्र वेग से गैसों को बाहर फेंकता है। रैखिक संवेग संरक्षण (Conservation of Linear Momentum) के सिद्धांत के अनुसार, इन गैसों के पीछे जाने के संवेग के बराबर ही इंजन को आगे की ओर तीव्र संवेग (गति) प्राप्त होता है।
प्रश्न 15: यदि किसी पिंड का वेग (Velocity) तीन गुना कर दिया जाए, तो उसकी गतिज ऊर्जा (Kinetic Energy) पर क्या प्रभाव पड़ेगा? (A) गतिज ऊर्जा तीन गुना हो जाएगी
(B) गतिज ऊर्जा छह गुना हो जाएगी
(C) गतिज ऊर्जा नौ गुना हो जाएगी
(D) गतिज ऊर्जा अपरिवर्तित रहेगी
उत्तर: (C) वैज्ञानिक व्याख्या: गतिज ऊर्जा का सूत्र K.E. = \frac{1}{2}mv^2 होता है। यहाँ गतिज ऊर्जा वेग के वर्ग (v^2) के सीधे समानुपाती है। इसलिए वेग को 3 गुना करने पर गतिज ऊर्जा 3^2 = 9 गुना हो जाएगी।
प्रश्न 16: घड़ी के स्प्रिंग में संग्रहित ऊर्जा निम्नलिखित में से कौन सी होती है? (A) गतिज ऊर्जा
(B) स्थितिज ऊर्जा (Potential Energy)
(C) रासायनिक ऊर्जा
(D) परमाणु ऊर्जा
उत्तर: (B) वैज्ञानिक व्याख्या: जब चाबी वाली घड़ी के स्प्रिंग को लपेटा या घुमाया जाता है, तो उसकी बनावट या स्थिति में आए खिंचाव के कारण उसमें कार्य करने की क्षमता संचित हो जाती है। इस प्रकार की संचित ऊर्जा को स्थितिज ऊर्जा (Potential Energy) कहते हैं।4. द्रव स्थैतिकी एवं संतुलन (Fluid Statics & Equilibrium)
प्रश्न 17: बैरोमीटर (Barometer) के पठन में अचानक तेजी से गिरावट आना निम्नलिखित में से किस मौसम की स्थिति का संकेत देता है? (A) अत्यधिक शुष्क और गर्म मौसम
(B) तूफानी और चक्रवातीय मौसम
(C) शांत और साफ मौसम
(D) लगातार होने वाली बर्फबारी का मौसम
उत्तर: (B) वैज्ञानिक व्याख्या: बैरोमीटर का सूचकांक अचानक नीचे गिरना यह दर्शाता है कि उस क्षेत्र में वायुदाब (Air Pressure) बहुत तेजी से कम हुआ है। इस कम वायुदाब के खाली स्थान को भरने के लिए चारों तरफ से हवाएं तेजी से आती हैं, जो तूफान या चक्रवात का कारण बनती हैं।
प्रश्न 18: जब शुद्ध जल में डिटर्जेंट या साबुन मिलाया जाता है, तो उसके पृष्ठ तनाव (Surface Tension) पर क्या प्रभाव पड़ता है? (A) पृष्ठ तनाव बढ़ जाता है
(B) पृष्ठ तनाव घट जाता है
(C) पृष्ठ तनाव अपरिवर्तित रहता है
(D) पृष्ठ तनाव शून्य हो जाता है
उत्तर: (B) वैज्ञानिक व्याख्या: डिटर्जेंट मिलाने से पानी के अणुओं के बीच का संसंजक बल कमजोर हो जाता है, जिससे उसका पृष्ठ तनाव घट जाता है। पृष्ठ तनाव घटने के कारण ही साबुन का पानी कपड़ों के रेशों के अंदर गहराई तक आसानी से फैल जाता है और मैल को साफ कर देता है।
प्रश्न 19: समुद्र में तैरते समय हिमशैल (Iceberg) का अधिकांश भाग पानी के अंदर डूबा रहता है। आर्कमीडीज के सिद्धांत के अनुसार बर्फ का कितना हिस्सा पानी की सतह के नीचे रहता है? (A) 1/10 भाग
(B) 9/10 भाग
(C) 1/2 भाग
(D) 5/6 भाग
उत्तर: (B) वैज्ञानिक व्याख्या: बर्फ का घनत्व (लगभग 0.9 \text{ g/cm}^3) पानी के घनत्व (1 \text{ g/cm}^3) से थोड़ा कम होता है। तैरने के नियम के अनुसार, घनत्व के इसी अनुपात में बर्फ का 90% भाग यानी 9/10 हिस्सा पानी के अंदर डूबा रहता है, और केवल 1/10 भाग ही बाहर दिखाई देता है।
प्रश्न 20: लैम्प की बत्ती में तेल का ऊपर चढ़ना निम्नलिखित में से किस भौतिक परिघटना के कारण संभव होता है? (A) श्यानता प्रभाव
(B) दाब का अंतर
(C) केशिकत्व (Capillarity)
(D) अपकेंद्रीय खिंचाव
उत्तर: (C) वैज्ञानिक व्याख्या: बत्ती के बारीक सूती धागों के बीच सूक्ष्म खोखली नलिकाएं बन जाती हैं जो केशनली (Capillary Tube) की तरह व्यवहार करती हैं। द्रव के पृष्ठ तनाव के कारण तेल इन बारीक नलिकाओं में अपने आप ऊपर की ओर चढ़ने लगता है, जिसे केशिकत्व कहते हैं।
