Work, Energy and Power for SSC & Railway Exams
SSC और Railway परीक्षाओं के लिए कार्य, ऊर्जा और शक्ति
Work, Energy and Power are fundamental Physics concepts and are important for SSC, Railway and other competitive examinations.
कार्य, ऊर्जा और शक्ति भौतिक विज्ञान की मूलभूत अवधारणाएँ हैं और SSC, Railway तथा अन्य प्रतियोगी परीक्षाओं के लिए महत्वपूर्ण हैं।
Questions may test formulas, SI units, kinetic energy, potential energy, conservation of energy and everyday applications.
परीक्षाओं में सूत्र, SI इकाइयाँ, गतिज ऊर्जा, स्थितिज ऊर्जा, ऊर्जा संरक्षण तथा दैनिक जीवन के अनुप्रयोगों से प्रश्न पूछे जा सकते हैं।
What is Work? / कार्य क्या है?
In Physics, work is said to be done when a force acting on an object produces displacement.
भौतिक विज्ञान में कार्य तब किया हुआ माना जाता है जब किसी वस्तु पर लगाया गया बल उसमें विस्थापन उत्पन्न करे।
For constant force:
Work = Force × Displacement × cos θ
W = Fs cos θ
Where θ is the angle between force and displacement.
जहाँ θ बल और विस्थापन के बीच का कोण है।
SI Unit of Work / कार्य की SI इकाई
The SI unit of Work is joule (J).
कार्य की SI इकाई जूल (J) है।
One joule of work is done when a force of 1 newton produces a displacement of 1 metre in the direction of the force.
जब 1 न्यूटन का बल किसी वस्तु को बल की दिशा में 1 मीटर विस्थापित करता है, तो किया गया कार्य 1 जूल होता है।
1 J = 1 N m
Positive Work / धनात्मक कार्य
Work is positive when force and displacement have components in the same direction.
जब बल और विस्थापन की दिशा में समान घटक हों, तो कार्य धनात्मक होता है।
Example: A person pushes a trolley forward and the trolley moves forward.
उदाहरण: कोई व्यक्ति ट्रॉली को आगे धकेलता है और ट्रॉली आगे बढ़ती है।
Negative Work / ऋणात्मक कार्य
Work is negative when force acts opposite to displacement.
जब बल विस्थापन की विपरीत दिशा में कार्य करता है, तो कार्य ऋणात्मक होता है।
Example: Friction often does negative work on a moving object.
उदाहरण: घर्षण बल सामान्यतः गतिमान वस्तु पर ऋणात्मक कार्य करता है।
Zero Work / शून्य कार्य
Work becomes zero when:
Displacement is zero.
विस्थापन शून्य हो।Force is perpendicular to displacement.
बल विस्थापन के लंबवत हो।
Example / उदाहरण
A person holds a heavy bag while standing still. In the mechanical sense, no work is done on the bag because there is no displacement.
कोई व्यक्ति भारी बैग लेकर स्थिर खड़ा है। यांत्रिक अर्थ में बैग पर कोई कार्य नहीं किया जाता क्योंकि उसका विस्थापन शून्य है।
What is Energy? / ऊर्जा क्या है?
Energy is the capacity to do work.
कार्य करने की क्षमता को ऊर्जा कहते हैं।
SI unit of energy = joule (J).
ऊर्जा की SI इकाई = जूल (J)।
Kinetic Energy / गतिज ऊर्जा
The energy possessed by an object because of its motion is called Kinetic Energy.
किसी वस्तु में उसकी गति के कारण उपस्थित ऊर्जा को गतिज ऊर्जा कहते हैं।
Formula:
KE = 1/2 mv²
Where:
m = Mass / द्रव्यमान
v = Velocity / वेग
Example 1 / उदाहरण 1
Find the kinetic energy of a 4 kg body moving with a velocity of 5 m/s.
4 kg की वस्तु 5 m/s के वेग से चल रही है। उसकी गतिज ऊर्जा ज्ञात कीजिए।
KE = 1/2 × 4 × 5²
= 2 × 25
= 50 J
Answer / उत्तर: 50 J
Effect of Velocity on Kinetic Energy / वेग का गतिज ऊर्जा पर प्रभाव
Kinetic Energy is proportional to the square of velocity.
गतिज ऊर्जा वेग के वर्ग के समानुपाती होती है।
KE ∝ v²
If velocity doubles:
New KE = 2² = 4 times.
यदि वेग दोगुना हो जाए, तो गतिज ऊर्जा 4 गुनी हो जाती है।
If velocity triples:
New KE = 3² = 9 times.
यदि वेग तीन गुना हो जाए, तो गतिज ऊर्जा 9 गुनी हो जाती है।
This is an important competitive-exam concept.
यह प्रतियोगी परीक्षाओं के लिए महत्वपूर्ण अवधारणा है।
Potential Energy / स्थितिज ऊर्जा
Energy possessed by an object because of its position or configuration is called Potential Energy.
किसी वस्तु में उसकी स्थिति या विन्यास के कारण उपस्थित ऊर्जा को स्थितिज ऊर्जा कहते हैं।
For an object raised above the ground:
PE = mgh
Where:
m = Mass / द्रव्यमान
g = Acceleration due to gravity / गुरुत्वीय त्वरण
h = Height / ऊँचाई
Example 2 / उदाहरण 2
A 5 kg object is raised to a height of 10 m. Taking g = 10 m/s², find its gravitational potential energy.
5 kg की वस्तु को 10 m ऊँचाई तक उठाया जाता है। g = 10 m/s² लेते हुए स्थितिज ऊर्जा ज्ञात कीजिए।
PE = mgh
= 5 × 10 × 10
= 500 J
Answer / उत्तर: 500 J
Mechanical Energy / यांत्रिक ऊर्जा
Mechanical Energy is the sum of Kinetic Energy and Potential Energy.
यांत्रिक ऊर्जा गतिज ऊर्जा और स्थितिज ऊर्जा का योग है।
Mechanical Energy = KE + PE
यांत्रिक ऊर्जा = गतिज ऊर्जा + स्थितिज ऊर्जा
Law of Conservation of Energy / ऊर्जा संरक्षण का नियम
Energy can neither be created nor destroyed; it can only be transformed from one form to another.
ऊर्जा को न तो उत्पन्न किया जा सकता है और न ही नष्ट किया जा सकता है; इसे केवल एक रूप से दूसरे रूप में परिवर्तित किया जा सकता है।
The total energy of an isolated system remains constant.
एक पृथक निकाय की कुल ऊर्जा स्थिर रहती है।
Example of Energy Transformation / ऊर्जा परिवर्तन का उदाहरण
When an object falls from a height:
जब कोई वस्तु ऊँचाई से गिरती है:
At the top: Potential Energy is maximum and Kinetic Energy is minimum.
ऊपर: स्थितिज ऊर्जा अधिकतम तथा गतिज ऊर्जा न्यूनतम होती है।
During falling: Potential Energy decreases while Kinetic Energy increases.
गिरते समय: स्थितिज ऊर्जा घटती है तथा गतिज ऊर्जा बढ़ती है।
Just before reaching the ground: Kinetic Energy is relatively high.
जमीन तक पहुँचने से ठीक पहले गतिज ऊर्जा अपेक्षाकृत अधिक होती है।
Neglecting losses, total mechanical energy remains constant.
ऊर्जा हानि की उपेक्षा करने पर कुल यांत्रिक ऊर्जा स्थिर रहती है।
What is Power? / शक्ति क्या है?
Power is the rate at which work is done.
कार्य करने की दर को शक्ति कहते हैं।
Power = Work / Time
P = W/t
SI Unit of Power / शक्ति की SI इकाई
SI unit = watt (W)
SI इकाई = वाट (W)
1 watt means 1 joule of work done in 1 second.
1 वाट का अर्थ है 1 सेकंड में 1 जूल कार्य।
1 W = 1 J/s
Example 3 / उदाहरण 3
A machine performs 1,000 J of work in 5 seconds. Find its power.
एक मशीन 5 सेकंड में 1,000 J कार्य करती है। उसकी शक्ति ज्ञात कीजिए।
Power = 1000/5
= 200 W
Answer / उत्तर: 200 W
Kilowatt / किलोवाट
1 kilowatt = 1000 watts
1 किलोवाट = 1000 वाट
Kilowatt-Hour / किलोवाट-घंटा
Kilowatt-hour is a unit of energy, not power.
किलोवाट-घंटा ऊर्जा की इकाई है, शक्ति की नहीं।
1 kWh = 3.6 × 10⁶ J
This is the commercial unit of electrical energy commonly used in electricity billing.
यह विद्युत ऊर्जा की व्यावसायिक इकाई है जिसका उपयोग बिजली बिल में किया जाता है।
Horsepower / अश्वशक्ति
Horsepower is another unit used for power.
अश्वशक्ति शक्ति की एक अन्य इकाई है।
Approximately:
1 horsepower ≈ 746 W
Competitive exams may ask this conversion directly.
प्रतियोगी परीक्षाओं में यह रूपांतरण सीधे पूछा जा सकता है।
Work-Energy Theorem / कार्य-ऊर्जा प्रमेय
The net work done on an object equals the change in its kinetic energy.
किसी वस्तु पर किया गया शुद्ध कार्य उसकी गतिज ऊर्जा में परिवर्तन के बराबर होता है।
Net Work = Change in Kinetic Energy
Important One-Liners / महत्वपूर्ण वन-लाइनर
SI unit of work is joule.
कार्य की SI इकाई जूल है।SI unit of energy is joule.
ऊर्जा की SI इकाई जूल है।SI unit of power is watt.
शक्ति की SI इकाई वाट है।Energy is the capacity to do work.
कार्य करने की क्षमता को ऊर्जा कहते हैं।Kinetic Energy = 1/2 mv².
गतिज ऊर्जा = 1/2 mv²।Gravitational Potential Energy = mgh.
गुरुत्वीय स्थितिज ऊर्जा = mgh।Power = Work/Time.
शक्ति = कार्य/समय।1 watt = 1 joule/second.
1 वाट = 1 जूल/सेकंड।1 kWh is a unit of energy.
1 kWh ऊर्जा की इकाई है।1 kWh = 3.6 × 10⁶ J.
1 kWh = 3.6 × 10⁶ J।If velocity doubles, Kinetic Energy becomes four times.
वेग दोगुना होने पर गतिज ऊर्जा चार गुनी हो जाती है।Energy cannot be created or destroyed, only transformed.
ऊर्जा को उत्पन्न या नष्ट नहीं किया जा सकता, केवल उसका रूप बदला जा सकता है।
Practice MCQs / अभ्यास प्रश्न
1. What is the SI unit of work? / कार्य की SI इकाई क्या है?
A. Watt / वाट
B. Joule / जूल
C. Newton / न्यूटन
D. Pascal / पास्कल
Answer / उत्तर: B. Joule / जूल
2. What is the SI unit of power? / शक्ति की SI इकाई क्या है?
A. Joule / जूल
B. Newton / न्यूटन
C. Watt / वाट
D. Metre / मीटर
Answer / उत्तर: C. Watt / वाट
3. Kinetic Energy depends on: / गतिज ऊर्जा किस पर निर्भर करती है?
A. Mass only / केवल द्रव्यमान
B. Velocity only / केवल वेग
C. Mass and square of velocity / द्रव्यमान और वेग के वर्ग
D. Height only / केवल ऊँचाई
Answer / उत्तर: C. Mass and square of velocity / द्रव्यमान और वेग के वर्ग
4. If the velocity of an object is doubled, its Kinetic Energy becomes: / किसी वस्तु का वेग दोगुना करने पर उसकी गतिज ऊर्जा कितनी हो जाती है?
A. 2 times / 2 गुनी
B. 3 times / 3 गुनी
C. 4 times / 4 गुनी
D. 8 times / 8 गुनी
Answer / उत्तर: C. 4 times / 4 गुनी
5. Which formula represents gravitational Potential Energy? / गुरुत्वीय स्थितिज ऊर्जा का सूत्र कौन-सा है?
A. mv
B. ma
C. mgh
D. 1/2 mv
Answer / उत्तर: C. mgh
6. A machine performs 600 J of work in 3 seconds. Find its power. / एक मशीन 3 सेकंड में 600 J कार्य करती है। शक्ति ज्ञात कीजिए।
A. 100 W
B. 150 W
C. 200 W
D. 300 W
Answer / उत्तर: C. 200 W
7. Kilowatt-hour is a unit of: / किलोवाट-घंटा किसकी इकाई है?
A. Force / बल
B. Power / शक्ति
C. Energy / ऊर्जा
D. Acceleration / त्वरण
Answer / उत्तर: C. Energy / ऊर्जा
8. One kilowatt equals: / एक किलोवाट बराबर है:
A. 10 W
B. 100 W
C. 1,000 W
D. 10,000 W
Answer / उत्तर: C. 1,000 W
9. Work done is zero when force is perpendicular to displacement because: / बल और विस्थापन परस्पर लंबवत होने पर कार्य शून्य क्यों होता है?
A. sin 90° = 1
B. cos 90° = 0
C. tan 90° = 0
D. Force becomes zero / बल शून्य हो जाता है
Answer / उत्तर: B. cos 90° = 0
10. Which law states that energy cannot be created or destroyed? / कौन-सा नियम कहता है कि ऊर्जा को न उत्पन्न किया जा सकता है और न नष्ट?
A. Newton's First Law / न्यूटन का प्रथम नियम
B. Conservation of Energy / ऊर्जा संरक्षण का नियम
C. Ohm's Law / ओम का नियम
D. Pascal's Law / पास्कल का नियम
Answer / उत्तर: B. Conservation of Energy / ऊर्जा संरक्षण का नियम
Frequently Asked Questions / अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न
What is Work in Physics? / भौतिकी में कार्य क्या है?
Work occurs when force produces displacement.
जब बल किसी वस्तु में विस्थापन उत्पन्न करता है, तो कार्य होता है।
What is the difference between Energy and Power? / ऊर्जा और शक्ति में क्या अंतर है?
Energy is the capacity to do work, while Power is the rate of doing work.
ऊर्जा कार्य करने की क्षमता है, जबकि शक्ति कार्य करने की दर है।
Is kWh a unit of Power? / क्या kWh शक्ति की इकाई है?
No. kWh is a unit of energy.
नहीं। kWh ऊर्जा की इकाई है।
What should be studied next? / इसके बाद क्या पढ़ें?
Gravitation is a useful next Physics topic.
इसके बाद गुरुत्वाकर्षण का अध्ययन करना उपयोगी रहेगा।
Conclusion / निष्कर्ष
For SSC and Railway examinations, students should clearly remember the concepts of Work, Kinetic Energy, Potential Energy, Power and Conservation of Energy.
SSC और Railway परीक्षाओं के लिए विद्यार्थियों को कार्य, गतिज ऊर्जा, स्थितिज ऊर्जा, शक्ति और ऊर्जा संरक्षण की अवधारणाएँ स्पष्ट रूप से समझनी चाहिए।
Pay special attention to SI units and relationships such as KE ∝ v² because these are useful for quick conceptual questions.
SI इकाइयों तथा KE ∝ v² जैसे संबंधों पर विशेष ध्यान दें क्योंकि इनसे त्वरित वैचारिक प्रश्न पूछे जा सकते हैं।
Continue learning with Vitorr Classes.
Vitorr Classes के साथ अध्ययन जारी रखें।