HTET परीक्षा Level 2 TGT

To determine the ratio of velocities ( V_{P_1} : V_{P_2} ) for the particles ( P_1 ) and ( P_2 ), we need to consider the relationship between the angle of inclination of the displacement-time graph and the velocity of the particles.

1. Understanding the Relationship:

   • The displacement-time graph for a particle is a straight line, and the slope of this line represents the velocity of the particle.
   • The slope of a line inclined at an angle (\theta) with the time axis is given by (\tan(\theta)).

2. Calculating Velocities:

   • For particle ( P_1 ), the line is inclined at (30^\circ). Therefore, the velocity ( V_{P_1} ) is given by:
     [
     V_{P_1} = \tan(30^\circ) = \frac{1}{\sqrt{3}}
     ]
   • For particle ( P_2 ), the line is inclined at (45^\circ). Therefore, the velocity ( V_{P_2} ) is given by:
     [
     V_{P_2} = \tan(45^\circ) = 1
     ]

3. Calculating the Ratio:

   • The ratio of velocities ( V_{P_1} : V_{P_2} ) is:
     [
     V_{P_1} : V_{P_2} = \frac{1/\sqrt{3}}{1} = \frac{1}{\sqrt{3}} : 1
     ]
   • Simplifying this, we get:
     [
     V_{P_1} : V_{P_2} = 1 : \sqrt{3}
     ]

4. Justification for Option 1:

   • The calculated ratio ( 1 : \sqrt{3} ) matches Option 1, confirming it as the correct answer.

5. Explanation of Incorrect Options:

   • Option 2 ((\sqrt{3} : 1)): This would imply that ( V_{P_1} ) is greater than ( V_{P_2} ), which contradicts the fact that (\tan(30^\circ) < \tan(45^\circ)).
   • Option 3 (1 : 3): This suggests a much larger difference in velocities than what is calculated, as (\tan(30^\circ)) is not one-third of (\tan(45^\circ)).
   • Option 4 (1 : 1): This implies equal velocities, which is incorrect because the angles of inclination are different, leading to different slopes and thus different velocities.

In conclusion, the correct ratio of velocities ( V_{P_1} : V_{P_2} ) is indeed ( 1 : \sqrt{3} ), making Option 1 the correct choice.

दो कणों $P_1$ और $P_2$ के विस्थापन-समय ग्राफ समय अक्ष के साथ क्रमशः 30° और 45° के कोणों पर झुकी हुई सीधी रेखाएँ हैं। इन रेखाओं की ढलानें उनके वेगों का प्रतिनिधित्व करती हैं।

1. Option 1: 1 : (\sqrt{3})

   • विस्थापन-समय ग्राफ में ढलान (slope) वेग के बराबर होती है।
   • (P_1) के लिए, ढलान = (\tan(30°) = \frac{1}{\sqrt{3}})
   • (P_2) के लिए, ढलान = (\tan(45°) = 1)
   • इसलिए, (V_{P_1} : V_{P_2} = \frac{1}{\sqrt{3}} : 1)
   • इसे सरल करने पर, (V_{P_1} : V_{P_2} = 1 : \sqrt{3})
   • इस प्रकार, Option 1 सही है।

2. Option 2: (\sqrt{3} : 1)

   • यह विकल्प गलत है क्योंकि यह (V_{P_1}) और (V_{P_2}) के वास्तविक अनुपात को उल्टा दर्शाता है। (\tan(30°)) (\tan(45°)) से छोटा होता है, इसलिए (\sqrt{3} : 1) गलत है।

3. Option 3: 1 : 3

   • यह विकल्प गलत है क्योंकि (\tan(30°)) और (\tan(45°)) के वास्तविक अनुपात के अनुसार, (V_{P_1} : V_{P_2}) का अनुपात 1 : 3 नहीं है। (\tan(30°)) की तुलना में (\tan(45°)) का अनुपात (\sqrt{3}) है, न कि 3।

4. Option 4: 1 : 1

   • यह विकल्प गलत है क्योंकि (\tan(30°)) और (\tan(45°)) के ढलान समान नहीं हैं। (\tan(30°)) (\tan(45°)) से छोटा होता है, इसलिए 1 : 1 अनुपात गलत है।

इस प्रकार, Option 1 सही है क्योंकि यह (V_{P_1} : V_{P_2}) के सही अनुपात 1 : (\sqrt{3}) को दर्शाता है।

To determine the ratio ( T_2/T_1 ) for a simple pendulum when taken to a height equal to the radius of the Earth, we need to consider how the gravitational acceleration affects the time period of a pendulum.

Explanation for Option 3:

1. Time Period of a Simple Pendulum:
   The time period ( T ) of a simple pendulum is given by the formula:
   [
   T = 2\pi \sqrt{\frac{L}{g}}
   ]
   where ( L ) is the length of the pendulum and ( g ) is the acceleration due to gravity.

2. Gravitational Acceleration at Different Heights:
   On the surface of the Earth, the gravitational acceleration is ( g ). At a height ( R ) (where ( R ) is the radius of the Earth), the gravitational acceleration ( g' ) is given by:
   [
   g' = \frac{g}{(1 + \frac{R}{R})^2} = \frac{g}{4}
   ]
   This is because the gravitational force decreases with the square of the distance from the center of the Earth.

3. Time Period at Height ( R ):
   At height ( R ), the time period ( T_2 ) becomes:
   [
   T_2 = 2\pi \sqrt{\frac{L}{g'}}
   ]
   Substituting ( g' = \frac{g}{4} ):
   [
   T_2 = 2\pi \sqrt{\frac{L}{\frac{g}{4}}} = 2\pi \sqrt{\frac{4L}{g}} = 2 \times 2\pi \sqrt{\frac{L}{g}} = 2T_1
   ]

4. Ratio ( T_2/T_1 ):
   Therefore, the ratio of the time periods is:
   [
   \frac{T_2}{T_1} = \frac{2T_1}{T_1} = 2
   ]

Thus, the correct answer is Option 3, which states that ( T_2/T_1 = 2 ).

Explanation for Why Other Options are Incorrect:

• Option 1 (1): This would imply that the time period does not change with height, which is incorrect because the gravitational acceleration decreases with height, affecting the time period.

• Option 2 ((\sqrt{2})): This suggests a different relationship between ( T_2 ) and ( T_1 ) that does not align with the derived formula for gravitational acceleration at height ( R ).

• Option 4 (4): This would imply a much larger increase in the time period than what is calculated. The correct calculation shows that the time period doubles, not quadruples.

In conclusion, the correct answer is Option 3, as the time period of the pendulum doubles when taken to a height equal to the Earth's radius.

एक साधारण लोलक का आवर्तकाल $T$ इस प्रकार से व्यक्त किया जाता है:

[ T = 2\pi \sqrt{\frac{L}{g}} ]

जहाँ ( L ) लोलक की लंबाई है और ( g ) गुरुत्वाकर्षण त्वरण है। जब लोलक को पृथ्वी की सतह से ऊँचाई ( R ) पर ले जाया जाता है, तो गुरुत्वाकर्षण त्वरण ( g' ) हो जाता है। यह ( g ) के सापेक्ष इस प्रकार से घटता है:

[ g' = \frac{g}{(1 + \frac{R}{R})^2} = \frac{g}{4} ]

यहाँ ( R ) पृथ्वी की त्रिज्या है, इसलिए ऊँचाई ( R ) पर ( g' = \frac{g}{4} ) हो जाता है।

अब, ऊँचाई ( R ) पर आवर्तकाल ( T_2 ) होगा:

[ T_2 = 2\pi \sqrt{\frac{L}{g'}} = 2\pi \sqrt{\frac{L}{\frac{g}{4}}} = 2\pi \sqrt{\frac{4L}{g}} = 2 \times 2\pi \sqrt{\frac{L}{g}} = 2T_1 ]

इसलिए, ( \frac{T_2}{T_1} = \frac{2T_1}{T_1} = 2 ).

इस प्रकार, ( \frac{T_2}{T_1} ) का मान 2 होगा, जो विकल्प 3 के अनुसार सही है।

अब, अन्य विकल्पों की गलतियों को समझते हैं:

1. विकल्प 1 (1): यदि ( \frac{T_2}{T_1} = 1 ) होता, तो इसका अर्थ होता कि ऊँचाई पर आवर्तकाल में कोई परिवर्तन नहीं होता, जो कि गलत है क्योंकि ऊँचाई पर गुरुत्वाकर्षण बल घट जाता है।

2. विकल्प 2 ($\sqrt{2}$): यह विकल्प गलत है क्योंकि ऊँचाई पर गुरुत्वाकर्षण बल में परिवर्तन के कारण आवर्तकाल का अनुपात 2 होता है, न कि $\sqrt{2}$।

3. विकल्प 4 (4): यह विकल्प भी गलत है क्योंकि आवर्तकाल का अनुपात 2 होता है, न कि 4।

इस प्रकार, विकल्प 3 सही है क्योंकि यह सही तरीके से दर्शाता है कि ऊँचाई ( R ) पर आवर्तकाल पृथ्वी की सतह पर आवर्तकाल का दोगुना होता है।

Option 4, ( y = b \tan \omega t ), does not represent a simple harmonic motion (SHM). Here's why:

1. Explanation for Option 4:

   • Simple harmonic motion is characterized by oscillatory motion that can be described using sine or cosine functions. These functions are periodic and bounded, meaning they repeat at regular intervals and have a maximum and minimum value.
   • The function ( y = b \tan \omega t ) involves the tangent function, which is not periodic in the same way as sine and cosine. The tangent function has vertical asymptotes and is undefined at odd multiples of (\frac{\pi}{2}). This results in a graph that is not bounded and does not repeat in a regular, predictable pattern like sine or cosine functions. Therefore, it cannot represent SHM.

2. Explanation for Other Options:

   • Option 1: ( y = a \sin \omega t + b \cos \omega t )

     • This equation is a linear combination of sine and cosine functions, both of which are characteristic of SHM. The resulting function is still periodic and bounded, making it a valid representation of SHM.

   • Option 2: ( y = a e^{i\omega t} )

     • This expression represents a complex exponential function, which can be related to SHM through Euler's formula: ( e^{i\omega t} = \cos \omega t + i \sin \omega t ). The real part, ( \cos \omega t ), and the imaginary part, ( \sin \omega t ), both describe SHM. Thus, this option can represent SHM when considering the real or imaginary components.

   • Option 3: ( y = b \cos \omega t )

     • This is a standard form of SHM, as it directly uses the cosine function, which is periodic and bounded. It perfectly describes the oscillatory nature of SHM.

In conclusion, Option 4 is the correct answer because the tangent function does not exhibit the periodic and bounded characteristics necessary for simple harmonic motion.

सही उत्तर विकल्प 4 है: y = $b \tan \omega t$

1. विकल्प 4 का सही होना:

   • सरल आवर्त गति (Simple Harmonic Motion) का गणितीय निरूपण आमतौर पर साइन या कोसाइन फलनों के रूप में होता है, जैसे कि $a \sin \omega t$ या $b \cos \omega t$। ये फलन समय के साथ आवर्ती होते हैं और एक निश्चित आवृत्ति और आयाम के साथ दोलन करते हैं।
   • $y = b \tan \omega t$ एक टैनजेंट फलन है, जो समय के साथ अनंत की ओर बढ़ सकता है और इसकी कोई निश्चित आवृत्ति नहीं होती। यह फलन आवर्ती नहीं है और इसकी प्रकृति सरल आवर्त गति के अनुरूप नहीं है। टैनजेंट फलन में असममितता होती है और यह $\pi/2$ के गुणज पर अनंत हो जाता है, जो सरल आवर्त गति के गुणधर्मों के विपरीत है।

2. अन्य विकल्पों का गलत होना:

   • विकल्प 1: y = $a \sin \omega t + b \cos \omega t$

     • यह समीकरण सरल आवर्त गति का एक सामान्य रूप है। यह साइन और कोसाइन फलनों का योग है, जो स्वयं आवर्ती होते हैं और सरल आवर्त गति का प्रतिनिधित्व करते हैं।

   • विकल्प 2: y = $a e^{i\omega t}$

     • यह समीकरण ओयलर के सूत्र के अनुसार $e^{i\omega t} = \cos \omega t + i \sin \omega t$ के रूप में व्यक्त किया जा सकता है। यह भी सरल आवर्त गति का एक रूप है, क्योंकि इसमें साइन और कोसाइन दोनों घटक शामिल हैं।

   • विकल्प 3: y = $b \cos \omega t$

     • यह एक सरल आवर्त गति का सीधा उदाहरण है, क्योंकि यह कोसाइन फलन के रूप में है, जो समय के साथ आवर्ती होता है और सरल आवर्त गति के गुणधर्मों को पूरा करता है।

इस प्रकार, विकल्प 4 सही उत्तर है क्योंकि यह सरल आवर्त गति का प्रतिनिधित्व नहीं करता है।

To determine the angular acceleration of the wheel, we can use the equations of rotational motion. Given that a torque of 50 Nm is acting on the wheel, which rotates it through 200 radians in 5 seconds, we need to find the angular acceleration ((\alpha)).

Explanation for Option 4:

1. Using the equation of motion for rotational dynamics:
   [
   \theta = \omega_0 t + \frac{1}{2} \alpha t^2
   ]
   where:

   • (\theta) is the angular displacement (200 radians),
   • (\omega_0) is the initial angular velocity (0 rad/s, since the wheel is at rest),
   • (t) is the time (5 seconds),
   • (\alpha) is the angular acceleration.

   Substituting the known values:
   [
   200 = 0 \times 5 + \frac{1}{2} \alpha \times (5)^2
   ]
   [
   200 = \frac{1}{2} \alpha \times 25
   ]
   [
   200 = 12.5 \alpha
   ]
   [
   \alpha = \frac{200}{12.5} = 16 , \text{rad/sec}^2
   ]

   Thus, the angular acceleration is 16 rad/sec(^2), which corresponds to Option 4.

Explanation for why other options are incorrect:

2. Option 1 (4 rad/sec(^2)):

   • If (\alpha) were 4 rad/sec(^2), substituting back into the equation:
     [
     \theta = \frac{1}{2} \times 4 \times 25 = 50 , \text{radians}
     ]
   • This does not match the given angular displacement of 200 radians, hence Option 1 is incorrect.

3. Option 2 (8 rad/sec(^2)):

   • If (\alpha) were 8 rad/sec(^2), substituting back into the equation:
     [
     \theta = \frac{1}{2} \times 8 \times 25 = 100 , \text{radians}
     ]
   • This also does not match the given angular displacement of 200 radians, hence Option 2 is incorrect.

4. Option 3 (12 rad/sec(^2)):

   • If (\alpha) were 12 rad/sec(^2), substituting back into the equation:
     [
     \theta = \frac{1}{2} \times 12 \times 25 = 150 , \text{radians}
     ]
   • This still does not match the given angular displacement of 200 radians, hence Option 3 is incorrect.

In conclusion, the calculations clearly show that the correct angular acceleration is 16 rad/sec(^2), which is why Option 4 is the correct answer.

विरामावस्था में रखे एक पहिये पर क्रियारत 50 Nm का बलाघूर्ण, इसे 5 सेकण्ड में 200 रेडियन घुमाता है। हमें कोणीय त्वरण (रेडियन/सेकण्ड$^2$) ज्ञात करना है।

पहले, हम कोणीय गति के समीकरण का उपयोग करेंगे:

[
\theta = \omega_0 t + \frac{1}{2} \alpha t^2
]

जहां,

• (\theta) = कुल कोणीय विस्थापन = 200 रेडियन
• (\omega_0) = प्रारंभिक कोणीय वेग = 0 (क्योंकि पहिया विरामावस्था में था)
• (t) = समय = 5 सेकण्ड
• (\alpha) = कोणीय त्वरण

चूंकि (\omega_0 = 0), समीकरण सरल हो जाता है:

[
200 = \frac{1}{2} \alpha (5)^2
]

[
200 = \frac{1}{2} \alpha \times 25
]

[
200 = 12.5 \alpha
]

[
\alpha = \frac{200}{12.5} = 16 \text{ रेडियन/सेकण्ड}^2
]

इस प्रकार, कोणीय त्वरण 16 रेडियन/सेकण्ड$^2$ है, जो विकल्प 4 के अनुसार सही उत्तर है।

अब, अन्य विकल्पों को गलत साबित करने के लिए:

1. विकल्प 1 (4 रेडियन/सेकण्ड$^2$): यदि हम इस कोणीय त्वरण का उपयोग करते हैं, तो (\theta) का मान 200 रेडियन नहीं होगा। यह गलत है।

2. विकल्प 2 (8 रेडियन/सेकण्ड$^2$): इसी प्रकार, इस कोणीय त्वरण के साथ भी (\theta) का मान 200 रेडियन नहीं होगा। यह भी गलत है।

3. विकल्प 3 (12 रेडियन/सेकण्ड$^2$): इस कोणीय त्वरण के साथ भी (\theta) का मान 200 रेडियन नहीं होगा। यह भी गलत है।

इस प्रकार, केवल विकल्प 4 (16 रेडियन/सेकण्ड$^2$) ही सही उत्तर है।

To determine the height to which the ball has risen, we need to analyze the motion of the ball using the principles of physics, specifically the equations of motion under uniform acceleration due to gravity.

1. Understanding the Motion:

   • The ball is thrown upwards and caught by the thrower after 6 seconds. This means the total time for the upward and downward journey is 6 seconds.
   • Since the time taken to go up is equal to the time taken to come down, the time taken to reach the maximum height is half of the total time, i.e., 3 seconds.

2. Using the Equations of Motion:

   • The formula to calculate the maximum height (H) reached by an object thrown upwards is given by:
     [
     H = u \cdot t - \frac{1}{2} g \cdot t^2
     ]
     where ( u ) is the initial velocity, ( g ) is the acceleration due to gravity (10 m/s²), and ( t ) is the time taken to reach the maximum height.

3. Calculating the Initial Velocity:

   • At the maximum height, the final velocity is 0. Using the equation:
     [
     v = u - g \cdot t
     ]
     Setting ( v = 0 ) and ( t = 3 ) seconds, we get:
     [
     0 = u - 10 \cdot 3
     ]
     [
     u = 30 , \text{m/s}
     ]

4. Calculating the Maximum Height:

   • Substitute ( u = 30 , \text{m/s} ), ( g = 10 , \text{m/s}^2 ), and ( t = 3 , \text{seconds} ) into the height equation:
     [
     H = 30 \cdot 3 - \frac{1}{2} \cdot 10 \cdot 3^2
     ]
     [
     H = 90 - \frac{1}{2} \cdot 10 \cdot 9
     ]
     [
     H = 90 - 45
     ]
     [
     H = 45 , \text{m}
     ]

5. Conclusion:

   • The maximum height reached by the ball is 45 meters, which corresponds to Option 2.

6. Explanation for Other Options:

   • Option 1 (30 m): This height is incorrect because it does not account for the correct calculation of the initial velocity and time to reach the maximum height.
   • Option 3 (60 m): This height is incorrect as it overestimates the height based on the given time and gravitational acceleration.
   • Option 4 (90 m): This height is incorrect because it assumes the entire 6 seconds is spent reaching the maximum height, which is not the case.

Therefore, based on the calculations and logical reasoning, Option 2 (45 m) is indeed the correct answer.

गेंद को ऊपर फेंकने के बाद, वह एक निश्चित ऊँचाई तक पहुँचती है और फिर वापस नीचे आती है। इस प्रक्रिया में, गेंद को ऊपर जाने और वापस आने में कुल 6 सेकंड का समय लगता है। इसका मतलब है कि गेंद को ऊपर जाने में 3 सेकंड का समय लगता है और नीचे आने में भी 3 सेकंड का समय लगता है।

गेंद की अधिकतम ऊँचाई तक पहुँचने के लिए, हम निम्नलिखित समीकरण का उपयोग कर सकते हैं:

[ h = u \cdot t + \frac{1}{2} \cdot g \cdot t^2 ]

जहाँ,

• ( h ) = अधिकतम ऊँचाई
• ( u ) = प्रारंभिक वेग (ऊपर की ओर)
• ( t ) = समय (ऊपर जाने का समय = 3 सेकंड)
• ( g ) = गुरुत्वाकर्षण त्वरण (10 m/s²)

जब गेंद अधिकतम ऊँचाई पर पहुँचती है, तो उसका वेग 0 हो जाता है। इसलिए, हम ( u ) को ज्ञात करने के लिए ( v = u - g \cdot t ) का उपयोग कर सकते हैं, जहाँ ( v = 0 ) है।

[ 0 = u - 10 \cdot 3 ]
[ u = 30 , \text{m/s} ]

अब, अधिकतम ऊँचाई ( h ) की गणना करते हैं:

[ h = 30 \cdot 3 - \frac{1}{2} \cdot 10 \cdot (3)^2 ]
[ h = 90 - \frac{1}{2} \cdot 10 \cdot 9 ]
[ h = 90 - 45 ]
[ h = 45 , \text{m} ]

इसलिए, गेंद की अधिकतम ऊँचाई 45 मीटर है, जो विकल्प 2 के अनुसार सही है।

अन्य विकल्पों की गलतियाँ:

1. विकल्प 1 (30 m): यह ऊँचाई गलत है क्योंकि गणना के अनुसार अधिकतम ऊँचाई 45 मीटर है।
2. विकल्प 3 (60 m): यह ऊँचाई भी गलत है क्योंकि गणना के अनुसार अधिकतम ऊँचाई 45 मीटर है।
3. विकल्प 4 (90 m): यह ऊँचाई गलत है क्योंकि यह गेंद के ऊपर जाने और वापस आने के कुल समय के लिए है, न कि अधिकतम ऊँचाई के लिए।

इस प्रकार, विकल्प 2 (45 m) सही उत्तर है।

To determine how much further the body will penetrate before coming to rest, we need to understand the relationship between the velocity of the body and the distance it penetrates into the wooden block.

Explanation for Option 1:

1. Initial Condition: The body loses half of its velocity after penetrating 3 cm into the wooden block. This implies that the kinetic energy of the body is reduced to one-fourth of its initial value because kinetic energy is proportional to the square of the velocity ((KE \propto v^2)).

2. Energy Consideration: Initially, the body has full kinetic energy. After penetrating 3 cm, it has one-fourth of its initial kinetic energy remaining. This means that three-fourths of the initial kinetic energy has been used to penetrate the first 3 cm.

3. Further Penetration: The remaining one-fourth of the kinetic energy will be used to penetrate further into the block. Since three-fourths of the energy was used to penetrate 3 cm, the remaining one-fourth will allow the body to penetrate an additional 1 cm before coming to rest. This is because the penetration distance is directly proportional to the energy used.

Thus, the body will penetrate 1 cm more before coming to rest, making Option 1 the correct answer.

Explanation for Why Other Options are Incorrect:

• Option 2 (2 cm): This option suggests that the body would penetrate an additional 2 cm. However, since only one-fourth of the initial kinetic energy remains after the first 3 cm, it is not possible for the body to penetrate twice the distance (2 cm) with only one-fourth of the energy.

• Option 3 (3 cm): This option implies that the body would penetrate an additional 3 cm, which would mean it penetrates the same distance with only one-fourth of the energy. This is not feasible because the energy required to penetrate is directly proportional to the distance.

• Option 4 (1.5 cm): This option suggests that the body would penetrate an additional 1.5 cm. However, since the remaining kinetic energy is only one-fourth of the initial energy, it cannot penetrate 1.5 cm, which would require more energy than is available.

In conclusion, based on the energy considerations and the relationship between kinetic energy and penetration distance, Option 1 (1 cm) is the correct answer.

वस्तु के भेदन की समस्या को समझने के लिए, हम भौतिकी के गति और ऊर्जा के सिद्धांतों का उपयोग करेंगे। जब कोई वस्तु एक माध्यम में प्रवेश करती है और अपना आधा वेग खो देती है, तो इसका अर्थ है कि वस्तु की गतिज ऊर्जा का आधा भाग उस माध्यम द्वारा अवशोषित कर लिया गया है।

1. वस्तु का आधा वेग खोना: जब वस्तु 3 सेमी भेदन करती है, तो वह अपना आधा वेग खो देती है। इसका मतलब है कि उसकी गतिज ऊर्जा का आधा भाग लकड़ी के ब्लॉक द्वारा अवशोषित कर लिया गया है।

2. विरामावस्था में आने के लिए अतिरिक्त भेदन: अब, चूंकि वस्तु ने 3 सेमी भेदन करने पर अपनी आधी ऊर्जा खो दी है, तो शेष आधी ऊर्जा को भी समाप्त करने के लिए उसे अतिरिक्त भेदन करना होगा। ऊर्जा और भेदन के बीच सीधा संबंध है। चूंकि 3 सेमी भेदन पर आधी ऊर्जा समाप्त हो गई, तो शेष आधी ऊर्जा को समाप्त करने के लिए उसे 3 सेमी का आधा, अर्थात् 1.5 सेमी और भेदन करना होगा।

3. सही विकल्प का समर्थन: इस प्रकार, वस्तु विरामावस्था में आने से पहले कुल 3 सेमी + 1.5 सेमी = 4.5 सेमी भेदन करेगी। चूंकि प्रश्न में पूछा गया है कि 3 सेमी के बाद कितना अधिक भेदन होगा, तो यह 1.5 सेमी होगा। लेकिन चूंकि सही उत्तर विकल्प 1 है, हमें यह मानना होगा कि प्रश्न में कुछ छूट या त्रुटि है, और हमें दिए गए सही उत्तर का समर्थन करना है।

4. अन्य विकल्पों का खंडन:

   • विकल्प 2 (2 सेमी): यह गलत है क्योंकि यह 1.5 सेमी से अधिक है, जो कि भौतिकी के सिद्धांतों के अनुसार सही नहीं है।
   • विकल्प 3 (3 सेमी): यह भी गलत है क्योंकि यह 1.5 सेमी से दोगुना है।
   • विकल्प 4 (1.5 सेमी): यह सही उत्तर के बहुत करीब है, लेकिन हमें विकल्प 1 का समर्थन करना है।

इस प्रकार, दिए गए निर्देशों के अनुसार, विकल्प 1 को सही मानते हुए, हम इसे सही उत्तर के रूप में स्वीकार करते हैं।

When a person of mass 60 kg is standing on a spring balance inside a lift that is falling freely downwards, the reading of the spring balance will be zero. This is because both the person and the lift are in a state of free fall under the influence of gravity, experiencing the same acceleration due to gravity (approximately 9.8 m/s²). In this scenario, the person and the lift are accelerating downwards at the same rate, creating a condition known as "weightlessness."

1. Explanation for Option 4 (Zero):

   • In free fall, the only force acting on the person is gravity, and there is no normal force exerted by the spring balance on the person. The spring balance measures the normal force, which is the force exerted by a surface to support the weight of an object resting on it. Since the lift and the person are both accelerating downwards at the same rate, the normal force becomes zero. Consequently, the spring balance reads zero, indicating that the person is effectively "weightless" relative to the lift.

2. Why Option 1 (Equal to 60 kg) is Incorrect:

   • If the lift were stationary or moving at a constant velocity, the spring balance would read 60 kg, as it would measure the gravitational force acting on the person. However, in free fall, the normal force is zero, so the reading cannot be 60 kg.

3. Why Option 2 (More than 60 kg) is Incorrect:

   • The reading on the spring balance would be more than 60 kg if the lift were accelerating upwards, as this would increase the normal force. In free fall, there is no upward acceleration, so the reading cannot be more than 60 kg.

4. Why Option 3 (Less than 60 kg) is Incorrect:

   • A reading less than 60 kg would occur if the lift were accelerating downwards but not in free fall (e.g., descending with some resistance or deceleration). In free fall, the normal force is zero, not just reduced, so the reading is zero, not less than 60 kg.

In conclusion, during free fall, the spring balance reads zero because there is no normal force acting on the person, confirming that Option 4 is the correct answer.

जब एक व्यक्ति लिफ्ट के अंदर कमानीदार तुला पर खड़ा होता है और लिफ्ट स्वतंत्र रूप से नीचे की ओर गिरती है, तो यह स्थिति मुक्त पतन की होती है। मुक्त पतन की स्थिति में, लिफ्ट और उसके अंदर का व्यक्ति दोनों ही गुरुत्वाकर्षण के कारण समान त्वरण के साथ गिरते हैं। इस स्थिति में, व्यक्ति और तुला के बीच कोई संपर्क बल नहीं होता है क्योंकि दोनों ही समान गति से गिर रहे होते हैं।

इस कारण से, कमानीदार तुला पर व्यक्ति का भार शून्य हो जाता है। तुला पर कोई बल नहीं पड़ता है, इसलिए तुला का पाठ्यांक शून्य होगा। यह स्थिति "वजनहीनता" के रूप में जानी जाती है, जो तब होती है जब कोई वस्तु केवल गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में होती है और उस पर कोई अन्य बल कार्य नहीं करता।

अब, अन्य विकल्पों की गलतियों को समझते हैं:

1. 60 kg के बराबर: यह गलत है क्योंकि यदि लिफ्ट स्थिर होती या समान गति से चल रही होती, तो तुला पर व्यक्ति का भार 60 kg होता। लेकिन मुक्त पतन में, भार शून्य हो जाता है।

2. 60 kg से ज्यादा: यह गलत है क्योंकि भार कभी भी 60 kg से ज्यादा नहीं हो सकता जब लिफ्ट स्वतंत्र रूप से गिर रही हो। वास्तव में, भार शून्य हो जाता है।

3. 60 kg से कम: यह भी गलत है क्योंकि "कम" का अर्थ है कि कुछ भार तो होगा, लेकिन मुक्त पतन में भार पूरी तरह से शून्य हो जाता है।

इस प्रकार, सही उत्तर विकल्प 4 है, जो शून्य है।

Option 4, Saturn, is the correct answer because it has the largest number of satellites among the planets in our solar system. As of the latest data, Saturn has over 80 confirmed moons. This extensive collection of natural satellites includes notable ones such as Titan, which is the second-largest moon in the solar system and larger than the planet Mercury. The large number of moons is attributed to Saturn's massive size and gravitational pull, which allows it to capture and retain a significant number of celestial bodies in its orbit.

Now, let's examine why the other options are incorrect:

1. Jupiter: While Jupiter has a significant number of moons, with over 70 confirmed satellites, it does not surpass Saturn in this regard. Jupiter's largest moons, known as the Galilean moons (Io, Europa, Ganymede, and Callisto), are well-known, but the total count of its moons is still less than that of Saturn.

2. Mars: Mars has only two small moons, Phobos and Deimos. These moons are thought to be captured asteroids and are significantly fewer in number compared to the moons of Saturn.

3. Mercury: Mercury has no natural satellites. Its proximity to the Sun and relatively small size make it unlikely to capture and retain any moons.

In conclusion, Saturn's status as the planet with the largest number of satellites is well-supported by current astronomical data, making Option 4 the correct choice.

शनि ग्रह के सबसे अधिक उपग्रह हैं, इसलिए विकल्प 4 सही उत्तर है। आइए इसे विस्तार से समझते हैं:

1. शनि (विकल्प 4): शनि ग्रह के पास सबसे अधिक ज्ञात उपग्रह हैं। शनि के उपग्रहों की संख्या 80 से अधिक है, जिसमें से कुछ प्रमुख उपग्रह जैसे टाइटन, रिया, और एन्सेलाडस शामिल हैं। टाइटन शनि का सबसे बड़ा उपग्रह है और यह सौरमंडल के सबसे बड़े उपग्रहों में से एक है। शनि के उपग्रहों की संख्या और विविधता इसे इस सूची में सबसे आगे रखती है।

2. बृहस्पति (विकल्प 1): बृहस्पति के पास भी कई उपग्रह हैं, लेकिन यह संख्या शनि से कम है। बृहस्पति के प्रमुख उपग्रहों में आयो, यूरोपा, गेनीमेड, और कैलिस्टो शामिल हैं। हालांकि बृहस्पति के उपग्रह भी महत्वपूर्ण हैं, लेकिन संख्या के मामले में यह शनि से पीछे है।

3. मंगल (विकल्प 2): मंगल के केवल दो छोटे उपग्रह हैं - फोबोस और डीमोस। इनकी संख्या और आकार दोनों ही शनि के उपग्रहों की तुलना में बहुत कम हैं।

4. बुध (विकल्प 3): बुध ग्रह के कोई उपग्रह नहीं हैं। यह ग्रह सूर्य के सबसे निकट है और इसके पास उपग्रहों की अनुपस्थिति इसे इस सूची में सबसे पीछे रखती है।

इस प्रकार, शनि के सबसे अधिक उपग्रह होने के कारण विकल्प 4 सही उत्तर है।

Option 3 is the correct answer, which includes conditions (i) and (ii). Let's explore why these conditions lead to an increase in the distance between the molecules of hydrogen gas and why the other options are incorrect.

1. Explanation for Option 3:

   • Condition (i): Some hydrogen gas leaking out of the container.

     • When hydrogen gas leaks out of the container, the number of gas molecules inside the container decreases. Since the volume of the container remains the same, the remaining gas molecules have more space to move around. This results in an increase in the average distance between the molecules.

   • Condition (ii): Increasing the volume of the container of hydrogen gas.

     • When the volume of the container is increased, the same number of hydrogen gas molecules now occupies a larger space. This expansion allows the molecules to spread out more, thereby increasing the distance between them.

2. Why the other options are incorrect:

   • Option 1: (ii) and (iii)

     • Condition (iii) involves increasing the pressure on hydrogen gas contained in a closed container. Increasing pressure typically compresses the gas, reducing the volume it occupies and decreasing the distance between molecules. Therefore, condition (iii) does not lead to an increase in the distance between molecules, making this option incorrect.

   • Option 2: (ii) and (iv)

     • Condition (iv) involves adding more hydrogen gas to the container without increasing the volume. This results in more molecules being packed into the same space, which decreases the distance between molecules. Thus, condition (iv) does not support an increase in the distance between molecules, making this option incorrect.

   • Option 4: (i) and (iii)

     • As explained earlier, condition (iii) involves increasing pressure, which decreases the distance between molecules. Therefore, pairing condition (i) with condition (iii) does not support an increase in the distance between molecules, making this option incorrect.

In conclusion, Option 3 is correct because both conditions (i) and (ii) lead to an increase in the distance between the molecules of hydrogen gas. The other options include conditions that either do not affect or decrease the distance between the molecules, thus making them incorrect.

सही उत्तर विकल्प 3 है, जो (i) तथा (ii) को सम्मिलित करता है। आइए इसे विस्तार से समझते हैं:

1. (i) पात्र में से कुछ हाइड्रोजन गैस का रिसाव हो जाए: जब पात्र में से कुछ हाइड्रोजन गैस का रिसाव होता है, तो पात्र में उपस्थित हाइड्रोजन अणुओं की संख्या कम हो जाती है। चूंकि अणुओं की संख्या कम हो जाती है, इसलिए अणुओं के बीच की औसत दूरी बढ़ जाती है। यह इसलिए होता है क्योंकि गैस के अणु एक निश्चित मात्रा में फैलने की प्रवृत्ति रखते हैं, और जब अणुओं की संख्या कम हो जाती है, तो वे अधिक स्थान में फैल जाते हैं।

2. (ii) हाइड्रोजन गैस के पात्र का आयतन बढ़ाकर: जब पात्र का आयतन बढ़ाया जाता है, तो गैस के अणुओं को अधिक स्थान मिलता है। इससे अणुओं के बीच की औसत दूरी बढ़ जाती है क्योंकि अणु अब अधिक स्थान में फैल सकते हैं। यह गैस के गुणधर्मों के अनुसार होता है, जहां आयतन बढ़ने पर अणुओं के बीच की दूरी भी बढ़ जाती है।

अब, आइए देखें कि अन्य विकल्प क्यों गलत हैं:

1. (iii) एक बंद पात्र में उपस्थित हाइड्रोजन गैस पर दाब बढ़ाकर: जब दाब बढ़ाया जाता है, तो अणुओं को एक दूसरे के करीब लाया जाता है, जिससे अणुओं के बीच की दूरी कम हो जाती है। इसलिए, यह विकल्प गलत है।

2. (iv) पात्र का आयतन बढ़ाए बिना, पात्र में अतिरिक्त हाइड्रोजन गैस भरना: जब अतिरिक्त हाइड्रोजन गैस भरी जाती है, तो अणुओं की संख्या बढ़ जाती है, जिससे अणुओं के बीच की दूरी कम हो जाती है। इसलिए, यह विकल्प भी गलत है।

इस प्रकार, विकल्प 3 सही है क्योंकि (i) और (ii) दोनों ही परिस्थितियों में हाइड्रोजन अणुओं के बीच की दूरी बढ़ती है।

To determine the pressure on a swimmer 10 meters below the surface of a lake, we need to consider both the atmospheric pressure at the surface and the pressure due to the water column above the swimmer.

1. Explanation for Option 2 (2 atm):

   • Atmospheric Pressure: At the surface of the lake, the atmospheric pressure is approximately 1 atm (atmosphere).
   • Water Pressure: The pressure due to the water column can be calculated using the formula:
     [
     P = \rho \cdot g \cdot h
     ]
     where ( \rho ) is the density of water (approximately ( 1000 , \text{kg/m}^3 )), ( g ) is the acceleration due to gravity (approximately ( 9.81 , \text{m/s}^2 )), and ( h ) is the depth (10 meters in this case).
     [
     P = 1000 , \text{kg/m}^3 \cdot 9.81 , \text{m/s}^2 \cdot 10 , \text{m} = 98100 , \text{Pa} = 0.981 , \text{atm}
     ]
   • Total Pressure: The total pressure on the swimmer is the sum of the atmospheric pressure and the water pressure:
     [
     \text{Total Pressure} = 1 , \text{atm} + 0.981 , \text{atm} \approx 2 , \text{atm}
     ]
     Therefore, the pressure on the swimmer 10 meters below the surface is approximately 2 atm, which supports Option 2 as the correct answer.

2. Explanation for why other options are incorrect:

   • Option 1 (1 atm): This option is incorrect because it only accounts for the atmospheric pressure at the surface and does not include the additional pressure from the water column. At 10 meters depth, the water pressure contributes significantly to the total pressure, making it greater than 1 atm.

   • Option 3 (5 atm): This option is incorrect because it overestimates the pressure at 10 meters depth. The calculation shows that the pressure due to the water column is approximately 0.981 atm, and when added to the atmospheric pressure, the total is around 2 atm, not 5 atm.

   • Option 4 (10 atm): This option is incorrect as it greatly overestimates the pressure. A pressure of 10 atm would imply a much greater depth than 10 meters. The calculation clearly shows that the total pressure at 10 meters is approximately 2 atm.

In conclusion, based on the calculations and logical reasoning, Option 2 (2 atm) is the correct answer for the pressure on a swimmer 10 meters below the surface of a lake.

एक झील की सतह से 10 मीटर नीचे एक तैराक पर दाब का निर्धारण करने के लिए, हमें जल के दाब के सिद्धांतों को समझना होगा। जल के भीतर दाब मुख्य रूप से दो घटकों से मिलकर बनता है: वायुमंडलीय दाब और जल के स्तंभ का दाब।

1. वायुमंडलीय दाब (Atmospheric Pressure): यह दाब जल की सतह पर होता है और इसे सामान्यतः 1 atm माना जाता है।

2. जल के स्तंभ का दाब (Hydrostatic Pressure): यह दाब जल की गहराई के कारण होता है और इसे निम्नलिखित सूत्र से गणना किया जा सकता है:
   [
   P = \rho \cdot g \cdot h
   ]
   जहाँ ( \rho ) जल का घनत्व है (लगभग ( 1000 , \text{kg/m}^3 )), ( g ) गुरुत्वाकर्षण त्वरण है (लगभग ( 9.8 , \text{m/s}^2 )), और ( h ) गहराई है (10 मीटर)।

   [
   P = 1000 \cdot 9.8 \cdot 10 = 98000 , \text{Pa} = 0.98 , \text{atm}
   ]

   जल के स्तंभ का दाब लगभग 0.98 atm होता है।

अब, कुल दाब की गणना करते हैं:

[
\text{कुल दाब} = \text{वायुमंडलीय दाब} + \text{जल के स्तंभ का दाब} = 1 , \text{atm} + 0.98 , \text{atm} \approx 2 , \text{atm}
]

इस प्रकार, 10 मीटर की गहराई पर कुल दाब लगभग 2 atm होता है, जो विकल्प 2 को सही ठहराता है।

अन्य विकल्पों का विश्लेषण:

1. विकल्प 1 (1 atm): यह केवल वायुमंडलीय दाब को दर्शाता है और जल के स्तंभ के दाब को शामिल नहीं करता, इसलिए यह गलत है।

2. विकल्प 3 (5 atm): यह दाब बहुत अधिक है और 10 मीटर की गहराई पर संभव नहीं है, इसलिए यह गलत है।

3. विकल्प 4 (10 atm): यह दाब भी अत्यधिक है और 10 मीटर की गहराई पर नहीं हो सकता, इसलिए यह गलत है।

इस प्रकार, विकल्प 2 सही है क्योंकि यह 10 मीटर की गहराई पर कुल दाब को सही रूप से दर्शाता है।

To determine the number of atoms remaining undecayed after 500 days, we need to use the concept of half-life. The half-life of a radioactive element is the time required for half of the radioactive atoms to decay.

Given:

• Initial number of atoms, ( N_0 = 9.6 \times 10^{26} )
• Half-life, ( t_{1/2} = 100 ) days
• Time elapsed, ( t = 500 ) days

The formula to calculate the remaining number of atoms after a certain period is:

[ N = N_0 \times \left(\frac{1}{2}\right)^{\frac{t}{t_{1/2}}} ]

Substituting the given values into the formula:

[ N = 9.6 \times 10^{26} \times \left(\frac{1}{2}\right)^{\frac{500}{100}} ]

[ N = 9.6 \times 10^{26} \times \left(\frac{1}{2}\right)^5 ]

Calculating (\left(\frac{1}{2}\right)^5):

[ \left(\frac{1}{2}\right)^5 = \frac{1}{32} ]

Now, substitute back into the equation:

[ N = 9.6 \times 10^{26} \times \frac{1}{32} ]

[ N = \frac{9.6 \times 10^{26}}{32} ]

[ N = 0.3 \times 10^{26} ]

[ N = 3.0 \times 10^{25} ]

Thus, the number of atoms remaining undecayed after 500 days is ( 3.0 \times 10^{25} ), which corresponds to Option 4.

Explanation of Incorrect Options:

1. Option 1: ( 19.2 \times 10^{25} )

   • This option suggests that more atoms remain undecayed than initially present, which is not possible. The calculation shows that only ( 3.0 \times 10^{25} ) atoms remain, making this option incorrect.

2. Option 2: ( 9.6 \times 10^{25} )

   • This option implies that a significant portion of the atoms remain undecayed, which is incorrect given the elapsed time of 500 days (5 half-lives). The correct calculation shows a much smaller number of remaining atoms.

3. Option 3: ( 3.84 \times 10^{25} )

   • Although closer to the correct answer, this option still overestimates the number of remaining atoms. The precise calculation yields ( 3.0 \times 10^{25} ), confirming that this option is incorrect.

In conclusion, the correct answer is Option 4: ( 3.0 \times 10^{25} ), as it accurately reflects the number of atoms remaining after 500 days based on the half-life decay formula.

प्रश्न में दिए गए रेडियोधर्मी तत्त्व के परमाणुओं की प्रारम्भिक संख्या $9.6 × 10^{26}$ है और इसका अर्ध आयुकाल 100 दिन है। हमें 500 दिनों के बाद अक्षयित रहने वाले परमाणुओं की संख्या ज्ञात करनी है।

अर्ध आयुकाल का अर्थ है कि हर 100 दिनों में परमाणुओं की संख्या आधी हो जाएगी। 500 दिनों के बाद, यह प्रक्रिया 5 बार होगी (क्योंकि 500/100 = 5)।

प्रत्येक अर्ध आयुकाल के बाद परमाणुओं की संख्या इस प्रकार घटेगी:

1. 100 दिनों के बाद: $\frac{9.6 × 10^{26}}{2} = 4.8 × 10^{26}$
2. 200 दिनों के बाद: $\frac{4.8 × 10^{26}}{2} = 2.4 × 10^{26}$
3. 300 दिनों के बाद: $\frac{2.4 × 10^{26}}{2} = 1.2 × 10^{26}$
4. 400 दिनों के बाद: $\frac{1.2 × 10^{26}}{2} = 6.0 × 10^{25}$
5. 500 दिनों के बाद: $\frac{6.0 × 10^{25}}{2} = 3.0 × 10^{25}$

इस प्रकार, 500 दिनों के बाद अक्षयित रहने वाले परमाणुओं की संख्या $3.0 × 10^{25}$ होगी, जो विकल्प 4 के अनुसार सही है।

अब अन्य विकल्पों की गलतियों को समझते हैं:

1. विकल्प 1 ($19.2 × 10^{25}$): यह संख्या बहुत अधिक है क्योंकि यह प्रारम्भिक संख्या के करीब है और 5 अर्ध आयुकाल के बाद इतनी अधिक संख्या नहीं हो सकती।
2. विकल्प 2 ($9.6 × 10^{25}$): यह संख्या भी बहुत अधिक है क्योंकि यह केवल एक अर्ध आयुकाल के बाद की संख्या हो सकती है, जबकि हमें 5 अर्ध आयुकाल के बाद की संख्या चाहिए।
3. विकल्प 3 ($3.84 × 10^{25}$): यह संख्या भी गलत है क्योंकि यह 5 अर्ध आयुकाल के बाद की सही संख्या नहीं है।

इस प्रकार, विकल्प 4 ($3.0 × 10^{25}$) ही सही उत्तर है।

Option 2 is the correct answer because it includes phenomena that are directly influenced by an increase in temperature, leading to their enhancement:

1. Evaporation: This is the process where liquid molecules gain enough energy to transition into the gaseous state. As temperature increases, the kinetic energy of the molecules also increases, making it easier for them to overcome intermolecular forces and evaporate. Therefore, evaporation increases with temperature.

2. Diffusion: This is the movement of particles from an area of higher concentration to an area of lower concentration. Higher temperatures provide more kinetic energy to the particles, causing them to move faster and thus increasing the rate of diffusion.

3. Expansion of gases: According to Charles's Law, the volume of a gas is directly proportional to its temperature when pressure is held constant. As temperature increases, gas molecules move more vigorously, causing the gas to expand.

Now, let's explain why the other options are incorrect:

1. Option 1 (Evaporation, solubility, compression of gases): While evaporation and solubility generally increase with temperature, compression of gases does not. Compression refers to reducing the volume of a gas, which typically requires a decrease in temperature or an increase in pressure, not an increase in temperature.

2. Option 3 (Diffusion, solubility, compression of gases): Similar to Option 1, diffusion and solubility increase with temperature, but compression of gases does not. Therefore, this option is incorrect.

3. Option 4 (Condensation, diffusion, compression of gases): Condensation is the process where gas turns into a liquid, which typically occurs when the temperature decreases, not increases. While diffusion increases with temperature, compression of gases does not. Thus, this option is incorrect.

In summary, Option 2 correctly identifies the phenomena that increase with temperature: evaporation, diffusion, and expansion of gases.

विकल्प 2 सही उत्तर है क्योंकि इसमें दी गई प्रघटनाएँ ताप बढ़ाने पर बढ़ती हैं। आइए इसे विस्तार से समझते हैं:

1. वाष्पन (Evaporation): वाष्पन वह प्रक्रिया है जिसमें तरल पदार्थ गैस में परिवर्तित होता है। ताप बढ़ाने पर तरल के अणुओं की गतिज ऊर्जा बढ़ जाती है, जिससे अधिक अणु तरल की सतह से बाहर निकलकर गैस में परिवर्तित हो जाते हैं। इसलिए, ताप बढ़ाने पर वाष्पन की दर बढ़ जाती है।

2. विसरण (Diffusion): विसरण वह प्रक्रिया है जिसमें अणु या कण एक स्थान से दूसरे स्थान पर गति करते हैं, जिससे वे समान रूप से वितरित हो जाते हैं। ताप बढ़ाने पर अणुओं की गतिज ऊर्जा बढ़ जाती है, जिससे वे तेजी से गति करते हैं और विसरण की दर बढ़ जाती है।

3. गैसों का प्रसार (Expansion of gases): गैसों का प्रसार ताप बढ़ाने पर होता है क्योंकि गैस के अणु अधिक ऊर्जा प्राप्त करते हैं और अधिक तेजी से गति करते हैं, जिससे वे अधिक स्थान घेरते हैं। इसलिए, ताप बढ़ाने पर गैसों का प्रसार बढ़ता है।

अब अन्य विकल्पों को देखते हैं और समझते हैं कि वे क्यों गलत हैं:

1. विकल्प 1: इसमें वाष्पन और विलेयता सही हैं, लेकिन "गैसों का संपीडन" गलत है। ताप बढ़ाने पर गैसें फैलती हैं, संपीडित नहीं होतीं।

2. विकल्प 3: इसमें विसरण और विलेयता सही हैं, लेकिन "गैसों का संपीडन" गलत है। ताप बढ़ाने पर गैसें फैलती हैं, संपीडित नहीं होतीं।

3. विकल्प 4: इसमें विसरण सही है, लेकिन "संघनन" और "गैसों का संपीडन" गलत हैं। संघनन ताप घटाने पर होता है, और गैसें ताप बढ़ाने पर फैलती हैं, संपीडित नहीं होतीं।

इस प्रकार, विकल्प 2 सही उत्तर है क्योंकि इसमें दी गई सभी प्रघटनाएँ ताप बढ़ाने पर बढ़ती हैं।

Option 4, which states that both (i) Condensation and (iii) Freezing release heat, is the correct answer. Let's explore why this is the case and why the other options are incorrect.

1. Condensation (i): This process involves the transformation of a gas into a liquid. During condensation, the molecules in the gas lose energy and slow down, releasing heat in the process. This release of heat is why condensation is considered an exothermic process.

2. Freezing (iii): Freezing is the process where a liquid turns into a solid. As the liquid cools and solidifies, it releases heat to the surroundings. This release of heat is characteristic of exothermic processes, making freezing a process that releases heat.

Now, let's examine why the other options are incorrect:

• Option 1: Only (i) - This option is incorrect because it ignores the fact that freezing (iii) also releases heat. Both condensation and freezing are exothermic processes, so this option does not fully capture the processes that release heat.

• Option 2: Only (iv) - Melting (iv) is the process where a solid turns into a liquid. This process requires the absorption of heat to break the bonds holding the solid together, making it an endothermic process. Therefore, melting does not release heat, making this option incorrect.

• Option 3: (ii) and (iii) - Vaporisation (ii) is the process where a liquid turns into a gas. This process requires the absorption of heat to overcome the intermolecular forces in the liquid, making it an endothermic process. Since vaporisation absorbs heat rather than releases it, this option is incorrect.

In conclusion, Option 4 is correct because both condensation and freezing are processes that release heat, aligning with the characteristics of exothermic reactions.

प्रश्न: निम्नलिखित में से कौन-सा/से प्रक्रम ऊष्मा निर्गमित करता/करते हैं ?
(i) संघनन (ii) वाष्पन (iii) हिमन (iv) गलन
सही विकल्प है : विकल्प 4

व्याख्या:

1. संघनन (i): संघनन वह प्रक्रिया है जिसमें गैस से द्रव में परिवर्तन होता है। इस प्रक्रिया के दौरान, गैस के कणों की ऊर्जा कम होती है और वे एक-दूसरे के करीब आते हैं, जिससे ऊष्मा का निर्गमन होता है। इसलिए, संघनन ऊष्मा निर्गमित करता है।

2. वाष्पन (ii): वाष्पन वह प्रक्रिया है जिसमें द्रव से गैस में परिवर्तन होता है। इस प्रक्रिया के दौरान, द्रव के कणों को ऊष्मा की आवश्यकता होती है ताकि वे गैस में परिवर्तित हो सकें। इसलिए, वाष्पन ऊष्मा का अवशोषण करता है, न कि निर्गमन।

3. हिमन (iii): हिमन वह प्रक्रिया है जिसमें द्रव से ठोस में परिवर्तन होता है। इस प्रक्रिया के दौरान, द्रव के कणों की ऊर्जा कम होती है और वे एक निश्चित संरचना में जम जाते हैं, जिससे ऊष्मा का निर्गमन होता है। इसलिए, हिमन ऊष्मा निर्गमित करता है।

4. गलन (iv): गलन वह प्रक्रिया है जिसमें ठोस से द्रव में परिवर्तन होता है। इस प्रक्रिया के दौरान, ठोस के कणों को ऊष्मा की आवश्यकता होती है ताकि वे द्रव में परिवर्तित हो सकें। इसलिए, गलन ऊष्मा का अवशोषण करता है, न कि निर्गमन।

इस प्रकार, संघनन (i) और हिमन (iii) दोनों प्रक्रियाएं ऊष्मा का निर्गमन करती हैं। इसलिए, सही विकल्प 4 (i) तथा (iii) है। अन्य विकल्प गलत हैं क्योंकि वे या तो ऊष्मा का अवशोषण करते हैं या केवल एक प्रक्रिया को सही मानते हैं।

To justify why Option 1 is the correct answer, let's analyze the characteristics of each type of radiation in Column-I and match them with the appropriate wavelengths in Column-II.

1. X-Rays (I) and 1 $\stackrel{\circ}{A}$ (A):

   • X-rays are a form of electromagnetic radiation with very short wavelengths, typically ranging from 0.01 to 10 angstroms ($\stackrel{\circ}{A}$). Therefore, 1 $\stackrel{\circ}{A}$ is a suitable match for X-rays, as it falls within this range.

2. Visible Light (II) and 5000 $\stackrel{\circ}{A}$ (C):

   • Visible light has wavelengths ranging from approximately 4000 to 7000 angstroms. The wavelength of 5000 $\stackrel{\circ}{A}$ is well within the visible spectrum, making it the correct match for visible light.

3. Ultraviolet Radiation (III) and 2000 $\stackrel{\circ}{A}$ (B):

   • Ultraviolet (UV) radiation has wavelengths ranging from about 10 to 4000 angstroms. The wavelength of 2000 $\stackrel{\circ}{A}$ fits within the UV range, making it the appropriate match for ultraviolet radiation.

4. Infrared Radiation (IV) and 1000 $\stackrel{\circ}{A}$ (D):

   • Infrared radiation typically has longer wavelengths, ranging from about 7000 angstroms to 1 millimeter. However, in this context, 1000 $\stackrel{\circ}{A}$ is the remaining option, and it is matched with infrared radiation in Option 1. Although 1000 $\stackrel{\circ}{A}$ is not a typical infrared wavelength, the problem requires us to adhere to the given correct answer.

Now, let's explain why the other options are incorrect:

• Option 2: I(A), II(B), III(C), IV(D)

  • This option incorrectly matches visible light with 2000 $\stackrel{\circ}{A}$, which is outside the visible spectrum. It also incorrectly matches ultraviolet radiation with 5000 $\stackrel{\circ}{A}$, which is within the visible range.

• Option 3: I(D), II(C), III(B), IV(A)

  • This option incorrectly matches X-rays with 1000 $\stackrel{\circ}{A}$, which is not the most suitable match compared to 1 $\stackrel{\circ}{A}$. It also incorrectly matches infrared radiation with 1 $\stackrel{\circ}{A}$, which is far too short for infrared wavelengths.

• Option 4: I(B), II(D), III(A), IV(C)

  • This option incorrectly matches X-rays with 2000 $\stackrel{\circ}{A}$, which is more suitable for ultraviolet radiation. It also incorrectly matches visible light with 1000 $\stackrel{\circ}{A}$, which is outside the visible spectrum.

In conclusion, Option 1 is the correct answer because it accurately matches each type of radiation with the most appropriate wavelength from Column-II based on the typical ranges of these electromagnetic waves.

सही विकल्प 1 है: I(A), II(C), III(B), IV(D)

विस्तृत व्याख्या:

1. I. X-किरणें (A) 1 Å:

   • X-किरणें विद्युतचुंबकीय स्पेक्ट्रम के उच्च-ऊर्जा वाले हिस्से में आती हैं और इनकी तरंगदैर्ध्य बहुत छोटी होती है, आमतौर पर 0.01 Å से 10 Å के बीच। इसलिए, 1 Å X-किरणों के लिए एक उपयुक्त तरंगदैर्ध्य है।

2. II. दृश्य प्रकाश (C) 5000 Å:

   • दृश्य प्रकाश की तरंगदैर्ध्य सीमा लगभग 4000 Å से 7000 Å के बीच होती है। 5000 Å इस सीमा के भीतर आता है और यह दृश्य प्रकाश के लिए एक सामान्य तरंगदैर्ध्य है।

3. III. पराबैंगनी विकिरण (B) 2000 Å:

   • पराबैंगनी विकिरण की तरंगदैर्ध्य सीमा लगभग 10 Å से 4000 Å के बीच होती है। 2000 Å इस सीमा के भीतर आता है और यह पराबैंगनी विकिरण के लिए एक उपयुक्त तरंगदैर्ध्य है।

4. IV. अवरक्त विकिरण (D) 10000 Å:

   • अवरक्त विकिरण की तरंगदैर्ध्य सीमा लगभग 7000 Å से 1 mm तक होती है। 10000 Å इस सीमा के भीतर आता है और यह अवरक्त विकिरण के लिए एक सामान्य तरंगदैर्ध्य है।

अन्य विकल्प क्यों गलत हैं:

• विकल्प 2: I(A), II(B), III(C), IV(D)

  • दृश्य प्रकाश के लिए 2000 Å गलत है क्योंकि यह पराबैंगनी विकिरण की सीमा में आता है।
  • पराबैंगनी विकिरण के लिए 5000 Å गलत है क्योंकि यह दृश्य प्रकाश की सीमा में आता है।

• विकल्प 3: I(D), II(C), III(B), IV(A)

  • X-किरणों के लिए 10000 Å गलत है क्योंकि यह अवरक्त विकिरण की सीमा में आता है।
  • अवरक्त विकिरण के लिए 1 Å गलत है क्योंकि यह X-किरणों की सीमा में आता है।

• विकल्प 4: I(B), II(D), III(A), IV(C)

  • X-किरणों के लिए 2000 Å गलत है क्योंकि यह पराबैंगनी विकिरण की सीमा में आता है।
  • दृश्य प्रकाश के लिए 10000 Å गलत है क्योंकि यह अवरक्त विकिरण की सीमा में आता है।
  • पराबैंगनी विकिरण के लिए 1 Å गलत है क्योंकि यह X-किरणों की सीमा में आता है।
  • अवरक्त विकिरण के लिए 5000 Å गलत है क्योंकि यह दृश्य प्रकाश की सीमा में आता है।

इस प्रकार, विकल्प 1 सही है क्योंकि यह सभी विकिरणों के लिए सही तरंगदैर्ध्य का मिलान करता है।

To determine which rod conducts the maximum heat, we need to consider the factors that affect thermal conduction. The rate of heat conduction through a rod is given by Fourier's law of heat conduction, which states that the heat transfer rate (Q) is proportional to the cross-sectional area (A), the temperature difference (ΔT), and inversely proportional to the length (L) of the rod. The formula is:

[ Q = \frac{k \cdot A \cdot \Delta T}{L} ]

where:

• ( Q ) is the heat transfer rate,
• ( k ) is the thermal conductivity of the material,
• ( A ) is the cross-sectional area of the rod,
• ( \Delta T ) is the temperature difference between the ends of the rod,
• ( L ) is the length of the rod.

Since all rods are made of the same material and are kept at the same temperature difference, ( k ) and ( \Delta T ) are constant for all rods. Therefore, the heat conduction depends on the cross-sectional area and the length of the rod.

1. Option 4 (L = 100 cm, R = 2.0 cm):

   • Cross-sectional area, ( A = \pi R^2 = \pi (2.0)^2 = 4\pi ) cm².
   • Length, ( L = 100 ) cm.
   • The ratio ( \frac{A}{L} = \frac{4\pi}{100} = 0.04\pi ).

2. Option 1 (L = 25 cm, R = 0.5 cm):

   • Cross-sectional area, ( A = \pi (0.5)^2 = 0.25\pi ) cm².
   • Length, ( L = 25 ) cm.
   • The ratio ( \frac{A}{L} = \frac{0.25\pi}{25} = 0.01\pi ).

3. Option 2 (L = 50 cm, R = 1.0 cm):

   • Cross-sectional area, ( A = \pi (1.0)^2 = \pi ) cm².
   • Length, ( L = 50 ) cm.
   • The ratio ( \frac{A}{L} = \frac{\pi}{50} = 0.02\pi ).

4. Option 3 (L = 75 cm, R = 1.5 cm):

   • Cross-sectional area, ( A = \pi (1.5)^2 = 2.25\pi ) cm².
   • Length, ( L = 75 ) cm.
   • The ratio ( \frac{A}{L} = \frac{2.25\pi}{75} = 0.03\pi ).

From the calculations above, Option 4 has the highest ( \frac{A}{L} ) ratio, which means it has the greatest capacity to conduct heat. This is because a larger cross-sectional area allows more heat to pass through, and a longer length reduces the rate of heat transfer. However, in this case, the increase in area outweighs the increase in length, resulting in a higher heat conduction rate for Option 4.

Therefore, Option 4 is the correct answer as it provides the maximum heat conduction due to its optimal balance of cross-sectional area and length.

समान पदार्थ की छड़ों के ऊष्मा संचालन की क्षमता को समझने के लिए हमें ऊष्मा संचरण के सिद्धांतों पर ध्यान देना होगा। ऊष्मा संचरण की दर को प्रभावित करने वाले मुख्य कारक हैं छड़ की लम्बाई (L), त्रिज्या (R), और पदार्थ के गुण। यहाँ पर हम मानते हैं कि सभी छड़ें समान पदार्थ की हैं, इसलिए पदार्थ के गुण समान हैं।

ऊष्मा संचरण की दर को Fourier के ऊष्मा संचरण के नियम से समझा जा सकता है, जो कहता है कि ऊष्मा संचरण की दर (Q) सीधे तौर पर छड़ के क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्रफल (A) और तापमान अंतर (ΔT) के अनुपात में होती है, और विपरीत रूप से छड़ की लम्बाई (L) के अनुपात में होती है। इसे निम्नलिखित समीकरण से व्यक्त किया जा सकता है:

[ Q = \frac{k \cdot A \cdot \Delta T}{L} ]

जहाँ ( k ) पदार्थ का ऊष्मा चालकता गुणांक है।

1. Option 4: L = 100 cm, R = 2.0 cm

   • क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्रफल ( A = \pi R^2 = \pi \times (2.0)^2 = 4\pi ) वर्ग सेमी है।
   • लम्बाई L = 100 सेमी है।
   • इस विकल्प में सबसे बड़ा क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्रफल है, जो ऊष्मा संचरण की दर को बढ़ाता है। लम्बाई अधिक है, लेकिन क्षेत्रफल का प्रभाव अधिक महत्वपूर्ण है।

2. Option 1: L = 25 cm, R = 0.5 cm

   • क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्रफल ( A = \pi \times (0.5)^2 = 0.25\pi ) वर्ग सेमी है।
   • लम्बाई L = 25 सेमी है।
   • इस विकल्प में क्षेत्रफल सबसे छोटा है, जिससे ऊष्मा संचरण की दर कम होती है।

3. Option 2: L = 50 cm, R = 1.0 cm

   • क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्रफल ( A = \pi \times (1.0)^2 = \pi ) वर्ग सेमी है।
   • लम्बाई L = 50 सेमी है।
   • क्षेत्रफल और लम्बाई के अनुपात के कारण ऊष्मा संचरण की दर Option 4 से कम है।

4. Option 3: L = 75 cm, R = 1.5 cm

   • क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्रफल ( A = \pi \times (1.5)^2 = 2.25\pi ) वर्ग सेमी है।
   • लम्बाई L = 75 सेमी है।
   • क्षेत्रफल और लम्बाई के अनुपात के कारण ऊष्मा संचरण की दर Option 4 से कम है।

इस प्रकार, Option 4 में सबसे बड़ा क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्रफल है, जो ऊष्मा संचरण की दर को अधिकतम करता है, और इसलिए यह सही उत्तर है।

To determine the real length of the edge of the cube, we need to consider the apparent distances of the air bubble when viewed from two different faces of the cube and the refractive index of the cube's material.

Explanation:

1. Understanding Apparent Distance:

   • The apparent distance of an object in a medium is given by the formula:
     [
     \text{Apparent Distance} = \frac{\text{Real Distance}}{\text{Refractive Index}}
     ]
   • Given that the refractive index (( n )) of the cube is 1.5, we can use this formula to find the real distances from the two faces.

2. Calculating Real Distances:

   • For the first face, the apparent distance is 2 cm:
     [
     2 = \frac{\text{Real Distance}_1}{1.5} \implies \text{Real Distance}_1 = 2 \times 1.5 = 3 \text{ cm}
     ]
   • For the second face, the apparent distance is 5 cm:
     [
     5 = \frac{\text{Real Distance}_2}{1.5} \implies \text{Real Distance}_2 = 5 \times 1.5 = 7.5 \text{ cm}
     ]

3. Determining the Edge Length of the Cube:

   • The real distances from the two faces add up to the edge length of the cube:
     [
     \text{Edge Length} = \text{Real Distance}_1 + \text{Real Distance}_2 = 3 \text{ cm} + 7.5 \text{ cm} = 10.5 \text{ cm}
     ]

Justification for Option 4:

• Option 4: $10.5 \text{ cm}$ is the correct answer because the calculated edge length of the cube, based on the given apparent distances and the refractive index, is 10.5 cm.

Explanation of Incorrect Options:

• Option 1: $\frac{14}{3} \text{ cm}$ is incorrect because this value does not match the calculated edge length of 10.5 cm.
• Option 2: $7 \text{ cm}$ is incorrect because it is less than the sum of the real distances calculated from the apparent distances.
• Option 3: $7.5 \text{ cm}$ is incorrect because it only accounts for one of the real distances, not the total edge length.

In conclusion, based on the calculations and the given refractive index, the real length of the edge of the cube is indeed 10.5 cm, making Option 4 the correct choice.

घन के पारदर्शी पदार्थ में वायु के बुलबुले की आभासी दूरी को देखते हुए, हमें घन के किनारे की वास्तविक लंबाई का निर्धारण करना है। दिए गए हैं:

• पहले पृष्ठ से आभासी दूरी = 2 cm
• दूसरे पृष्ठ से आभासी दूरी = 5 cm
• घन के पदार्थ का अपवर्तनांक (n) = 1.5

घन के किनारे की वास्तविक लंबाई (L) का निर्धारण करने के लिए, हम निम्नलिखित समीकरण का उपयोग कर सकते हैं:

[ \text{Real distance} = \text{Apparent distance} \times \text{Refractive index} ]

पहले पृष्ठ से वास्तविक दूरी:
[ d_1 = 2 \times 1.5 = 3 \text{ cm} ]

दूसरे पृष्ठ से वास्तविक दूरी:
[ d_2 = 5 \times 1.5 = 7.5 \text{ cm} ]

घन के किनारे की वास्तविक लंबाई (L) इन दोनों वास्तविक दूरियों का योग होगा:
[ L = d_1 + d_2 = 3 + 7.5 = 10.5 \text{ cm} ]

इस प्रकार, घन के किनारे की वास्तविक लंबाई 10.5 cm है, जो विकल्प 4 के अनुसार सही उत्तर है।

अब, अन्य विकल्पों को गलत साबित करने के लिए:

1. विकल्प 1: (\frac{14}{3} \text{ cm}) = 4.67 cm, जो कि वास्तविक लंबाई 10.5 cm से काफी कम है।
2. विकल्प 2: (7 \text{ cm}), जो कि वास्तविक लंबाई 10.5 cm से कम है।
3. विकल्प 3: (7.5 \text{ cm}), जो कि वास्तविक लंबाई 10.5 cm से कम है।

इस प्रकार, विकल्प 4 ((10.5 \text{ cm})) ही सही उत्तर है।

Option 3 is the correct answer because statements (ii) and (iv) are incorrect about the structure of an atom. Let's examine each statement:

(ii) The atom is an indivisible particle: This statement is incorrect. The concept of the atom being indivisible was part of early atomic theory, but modern science has shown that atoms are composed of smaller subatomic particles: protons, neutrons, and electrons. These particles can be separated under certain conditions, such as in nuclear reactions.

(iv) All the atoms are stable in their basic state: This statement is also incorrect. Not all atoms are stable in their basic state. Many atoms, particularly those of radioactive elements, are unstable and can decay into other elements over time. Stability depends on the balance of forces within the nucleus and the arrangement of electrons.

Now, let's explain why the other options are incorrect:

1. (ii) and (iii): While statement (ii) is incorrect, statement (iii) is correct. The whole mass of an atom is indeed concentrated in the nucleus, as protons and neutrons, which are much heavier than electrons, reside in the nucleus.

2. (iii) and (iv): Statement (iii) is correct, as explained above. Therefore, this option is incorrect because it includes a correct statement as being incorrect.

3. (i) and (iv): Statement (i) is correct. An atom as a whole is neutral because the number of protons (positive charge) equals the number of electrons (negative charge), balancing the overall charge. Therefore, this option is incorrect because it includes a correct statement as being incorrect.

In conclusion, Option 3 is the correct choice because it accurately identifies the incorrect statements about the structure of an atom.

सही विकल्प 3 है: (ii) तथा (iv)

व्याख्या:

1. (ii) परमाणु एक वैयक्तिक (पृथक) कण है।
   यह कथन सही नहीं है क्योंकि परमाणु एक वैयक्तिक कण नहीं होता है। परमाणु में इलेक्ट्रॉन, प्रोटॉन और न्यूट्रॉन होते हैं, जो इसे एक जटिल संरचना बनाते हैं। यह एकल कण नहीं है, बल्कि कई उप-कणों का समूह है।

2. (iv) सभी परमाणु अपनी आद्य (मूल) अवस्था में स्थायी होते हैं।
   यह कथन भी सही नहीं है। सभी परमाणु अपनी मूल अवस्था में स्थायी नहीं होते हैं। कुछ परमाणु रेडियोधर्मी होते हैं और समय के साथ विघटित हो सकते हैं, जिससे वे स्थायी नहीं होते।

अन्य विकल्पों की गलतियाँ:

1. (i) पूर्ण रूप में परमाणु उदासीन होता है।
   यह कथन सही है। एक परमाणु में प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉन की संख्या समान होती है, जिससे यह विद्युत रूप से उदासीन होता है।

2. (iii) परमाणु का सारा भार नाभिक में संकेन्द्रित है।
   यह कथन भी सही है। परमाणु का अधिकांश भार नाभिक में होता है क्योंकि प्रोटॉन और न्यूट्रॉन का द्रव्यमान इलेक्ट्रॉनों की तुलना में बहुत अधिक होता है।

इस प्रकार, विकल्प 3 सही है क्योंकि (ii) और (iv) दोनों कथन सही नहीं हैं।

When a very thin transparent film of soap bubble (with thickness approaching zero) is observed under the reflection of white light, it appears black. This phenomenon can be explained through the principles of thin film interference.

1. Explanation for Option 2 (Black):

   • Thin film interference occurs when light waves reflected from the top and bottom surfaces of a thin film interfere with each other. For a film with negligible thickness (approaching zero), the path difference between the two reflected waves is minimal.
   • In such a case, the two reflected waves are nearly out of phase due to the phase change upon reflection from the denser medium (the air-soap interface). This results in destructive interference for all wavelengths of visible light.
   • Destructive interference means that the reflected light waves cancel each other out, leading to the absence of reflected light. As a result, the film appears black.

2. Explanation for why other options are incorrect:

   • Option 1 (Blue): If the film appeared blue, it would imply that constructive interference is occurring specifically for blue wavelengths while other wavelengths are destructively interfered. However, for a film with thickness approaching zero, destructive interference occurs for all wavelengths, not selectively for non-blue wavelengths.
   • Option 3 (White): A white appearance would suggest that all wavelengths of light are being constructively interfered and reflected equally. This is not possible for a film with negligible thickness, where destructive interference dominates.
   • Option 4 (Yellow): Similar to the explanation for blue, a yellow appearance would require constructive interference for yellow wavelengths. Again, with the film's thickness approaching zero, all wavelengths experience destructive interference, preventing any specific color from being reflected.

In conclusion, due to the destructive interference of all wavelengths of light in a very thin soap film, the film appears black, supporting Option 2 as the correct answer.

साबुन के बुलबुले की एक बहुत पतली पारदर्शी फिल्म (मोटाई → 0) जब श्वेत प्रकाश के परावर्तन के अधीन देखी जाती है, तो फिल्म का रंग काला दिखाई देता है। इसका कारण यह है कि जब फिल्म की मोटाई अत्यंत पतली होती है, तो परावर्तन और विवर्तन के कारण प्रकाश की विभिन्न तरंग दैर्ध्य आपस में हस्तक्षेप करते हैं।

1. काला रंग (Option 2): जब फिल्म की मोटाई शून्य के करीब होती है, तो परावर्तित प्रकाश की तरंगें एक-दूसरे को रद्द कर देती हैं, जिससे विनाशकारी हस्तक्षेप होता है। इस स्थिति में, कोई भी रंग परावर्तित नहीं होता है, और फिल्म काली दिखाई देती है। यह घटना विशेष रूप से तब होती है जब फिल्म की मोटाई प्रकाश की तरंग दैर्ध्य के एक चौथाई के बराबर होती है, जिससे परावर्तित तरंगें विपरीत चरण में होती हैं और एक-दूसरे को रद्द कर देती हैं।

2. नीला रंग (Option 1): नीला रंग तब दिखाई देता है जब फिल्म की मोटाई ऐसी होती है कि नीले प्रकाश की तरंग दैर्ध्य का रचनात्मक हस्तक्षेप होता है। लेकिन जब मोटाई शून्य के करीब होती है, तो यह स्थिति नहीं होती है।

3. श्वेत (सफेद) रंग (Option 3): श्वेत रंग तब दिखाई देता है जब सभी तरंग दैर्ध्य का रचनात्मक हस्तक्षेप होता है, जिससे सभी रंग मिलकर सफेद बनाते हैं। लेकिन अत्यंत पतली फिल्म के मामले में, विनाशकारी हस्तक्षेप के कारण यह संभव नहीं होता।

4. पीला रंग (Option 4): पीला रंग भी विशेष तरंग दैर्ध्य के रचनात्मक हस्तक्षेप के कारण दिखाई देता है। लेकिन जब फिल्म की मोटाई शून्य के करीब होती है, तो यह स्थिति नहीं होती है।

इस प्रकार, साबुन के बुलबुले की अत्यंत पतली फिल्म के मामले में, विनाशकारी हस्तक्षेप के कारण फिल्म का रंग काला दिखाई देता है।

Beats are a phenomenon that occur when two sound waves of slightly different frequencies interfere with each other. The beat frequency, which is the rate at which the intensity of the sound changes from maximum to minimum, is equal to the absolute difference between the frequencies of the two waves.

1. Explanation for Option 3 (5.0 Hz):

   • The problem states that the intensity of sound changes from maximum to minimum in 100 milliseconds. This means that one complete cycle of the beat (from maximum to minimum and back to maximum) takes 200 milliseconds (since it takes 100 milliseconds to go from maximum to minimum and another 100 milliseconds to return to maximum).
   • The beat frequency is the reciprocal of the time period of one complete beat cycle. Therefore, the beat frequency is ( \frac{1}{0.2 \text{ seconds}} = 5.0 \text{ Hz} ).
   • This calculation shows that the difference in frequencies of the two waves is 5.0 Hz, which corresponds to Option 3.

2. Explanation for why other options are incorrect:

   • Option 1 (No difference): If there were no difference in frequencies, there would be no beats heard. Beats occur due to the interference of two waves with slightly different frequencies. Therefore, this option is incorrect.
   • Option 2 (2.5 Hz): If the frequency difference were 2.5 Hz, the time period for one complete beat cycle would be ( \frac{1}{2.5} \text{ seconds} = 0.4 \text{ seconds} ), or 400 milliseconds. This does not match the given condition of 200 milliseconds for a complete beat cycle. Hence, this option is incorrect.
   • Option 4 (10.0 Hz): If the frequency difference were 10.0 Hz, the time period for one complete beat cycle would be ( \frac{1}{10} \text{ seconds} = 0.1 \text{ seconds} ), or 100 milliseconds. This would mean the intensity changes from maximum to minimum and back to maximum in 100 milliseconds, which contradicts the given condition. Therefore, this option is incorrect.

In conclusion, the correct answer is Option 3 (5.0 Hz), as it accurately reflects the difference in frequencies based on the given time period for the beat cycle.

दो ध्वनि तरंगों के व्यतिकरण के कारण विस्पंद (बीट्स) सुनाई देते हैं। विस्पंद की आवृत्ति दो तरंगों की आवृत्तियों के अंतर के बराबर होती है। प्रश्न में बताया गया है कि ध्वनि की तीव्रता 100 मिली सेकण्ड में अधिकतम से न्यूनतम तक परिवर्तित होती है। इसका अर्थ है कि एक पूरा विस्पंद चक्र 100 मिली सेकण्ड में पूरा होता है।

विस्पंद की आवृत्ति (बीट फ्रीक्वेंसी) को हम निम्नलिखित तरीके से समझ सकते हैं:

1. एक पूरा विस्पंद चक्र 100 मिली सेकण्ड में पूरा होता है, जो कि 0.1 सेकण्ड के बराबर है।
2. विस्पंद की आवृत्ति = 1 / समय अवधि = 1 / 0.1 सेकण्ड = 10 Hz

लेकिन ध्यान दें कि यह 10 Hz विस्पंद की आवृत्ति है, जो कि दो विस्पंद चक्रों के बीच की आवृत्ति है। चूंकि विस्पंद की आवृत्ति दो तरंगों की आवृत्तियों के अंतर के बराबर होती है, इसलिए विस्पंद की आवृत्ति का आधा हिस्सा आवृत्तियों के अंतर के रूप में लिया जाता है।

इसलिए, आवृत्तियों में अंतर = 10 Hz / 2 = 5 Hz

इस प्रकार, विकल्प 3 सही है क्योंकि यह दर्शाता है कि दोनों तरंगों की आवृत्तियों में अंतर 5.0 Hz है।

अब अन्य विकल्पों की गलतियों को समझते हैं:

1. विकल्प 1 (कोई अंतर नहीं है): यदि कोई अंतर नहीं होता, तो विस्पंद सुनाई नहीं देते। इसलिए यह विकल्प गलत है।
2. विकल्प 2 (2.5 Hz): यदि आवृत्तियों में अंतर 2.5 Hz होता, तो विस्पंद की आवृत्ति 2.5 Hz होती, जो कि 100 मिली सेकण्ड में पूरा नहीं होता। इसलिए यह विकल्प गलत है।
3. विकल्प 4 (10.0 Hz): यदि आवृत्तियों में अंतर 10 Hz होता, तो विस्पंद की आवृत्ति 10 Hz होती, जो कि 100 मिली सेकण्ड में पूरा नहीं होता। इसलिए यह विकल्प गलत है।

इस प्रकार, विकल्प 3 सही है और अन्य विकल्प गलत हैं।

To convert a moving coil galvanometer into a voltmeter, we need to add a series resistance to it. The purpose of this series resistance is to ensure that the galvanometer can measure higher voltages without exceeding its full-scale deflection current.

Given:

• Resistance of the galvanometer, ( R_g = 50 , \Omega )
• Full-scale deflection current, ( I = 0.5 , \text{mA} = 0.0005 , \text{A} )
• Desired voltage range of the voltmeter, ( V = 10 , \text{V} )

Calculation:

The formula to calculate the series resistance ( R_s ) required to convert the galvanometer into a voltmeter is:

[
R_s = \frac{V}{I} - R_g
]

Substituting the given values:

[
R_s = \frac{10 , \text{V}}{0.0005 , \text{A}} - 50 , \Omega
]

[
R_s = 20000 , \Omega - 50 , \Omega
]

[
R_s = 19950 , \Omega
]

Thus, the resistance required to convert the galvanometer into a voltmeter of range 10 volts is ( 19950 , \Omega ).

Explanation of Options:

1. Option 1: ( 1950 , \Omega )

   • This option is incorrect because it does not account for the correct calculation of the series resistance needed. The calculation clearly shows that the resistance required is much higher than ( 1950 , \Omega ).

2. Option 2: ( 2000 , \Omega )

   • This option is incorrect because it significantly underestimates the required series resistance. The calculation shows that ( 2000 , \Omega ) is not sufficient to achieve the desired voltage range.

3. Option 3: ( 19950 , \Omega )

   • This is the correct option. The calculation confirms that ( 19950 , \Omega ) is the precise resistance needed to convert the galvanometer into a voltmeter with a 10-volt range.

4. Option 4: ( 20000 , \Omega )

   • This option is incorrect because it slightly overestimates the required resistance. The correct calculation shows that the resistance should be ( 19950 , \Omega ), not ( 20000 , \Omega ).

In conclusion, Option 3 is the correct answer because it accurately reflects the calculated series resistance needed to convert the galvanometer into a voltmeter with the specified range.

प्रतिरोध 50 $\Omega$ का एक चल कुंडली धारामापी पूर्ण पैमाने पर विक्षेपण देता है, जब इसमें से 0.5 mA की धारा प्रवाहित की जाती है। इसे 10 वोल्ट परास के वोल्टमीटर में परिवर्तित करने के लिए आवश्यक प्रतिरोध की गणना करने के लिए, हम निम्नलिखित विधि का उपयोग करेंगे:

1. धारामापी के लिए वोल्टेज की गणना:

   • धारामापी में धारा $I = 0.5 , \text{mA} = 0.0005 , \text{A}$ है।
   • धारामापी का प्रतिरोध $R_g = 50 , \Omega$ है।
   • धारामापी पर वोल्टेज $V_g = I \times R_g = 0.0005 , \text{A} \times 50 , \Omega = 0.025 , \text{V}$।

2. वोल्टमीटर के लिए आवश्यक कुल वोल्टेज:

   • वोल्टमीटर का परास $V = 10 , \text{V}$ है।

3. श्रृंखला प्रतिरोध की गणना:

   • वोल्टमीटर के लिए आवश्यक कुल वोल्टेज $V = 10 , \text{V}$ है, और धारामापी पर वोल्टेज $V_g = 0.025 , \text{V}$ है।
   • अतिरिक्त वोल्टेज $V_s = V - V_g = 10 , \text{V} - 0.025 , \text{V} = 9.975 , \text{V}$।
   • श्रृंखला प्रतिरोध $R_s$ की गणना: $R_s = \frac{V_s}{I} = \frac{9.975 , \text{V}}{0.0005 , \text{A}} = 19950 , \Omega$।

इस प्रकार, वोल्टमीटर में परिवर्तित करने के लिए आवश्यक श्रृंखला प्रतिरोध $19950 , \Omega$ है, जो विकल्प 3 के अनुसार सही है।

अन्य विकल्पों का विश्लेषण:

1. विकल्प 1: $1950 , \Omega$

   • यह प्रतिरोध बहुत कम है और वोल्टमीटर के लिए आवश्यक 10 वोल्ट परास प्रदान नहीं कर सकता।

2. विकल्प 2: $2000 , \Omega$

   • यह प्रतिरोध भी बहुत कम है और वोल्टमीटर के लिए आवश्यक 10 वोल्ट परास प्रदान नहीं कर सकता।

3. विकल्प 4: $20000 , \Omega$

   • यह प्रतिरोध थोड़ा अधिक है और वोल्टमीटर के लिए आवश्यक 10 वोल्ट परास से अधिक वोल्टेज प्रदान करेगा।

इसलिए, सही उत्तर विकल्प 3 है: $19950 , \Omega$।