7.1-Describing Motion

7.1-Describing Motion Important Formulae

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After successful completion of this topic, you should be able to:

  • Differentiate between the distance and displacement and calculate them in real situations.
  • Calculate and compare speed of an object at different intervals of time and differentiate between uniform and non-uniform motion.
  • Calculate average speed of an object.

7.1.1-Motion along a straight line:


7.1.2-Uniform motion and non-uniform motion:
Uniform motion: A body is said to be in uniform motion when its velocity doesn't change.
Non-uniform motion: A body is said to be in non-uniform motion when its velocity changes with time.


Oleg Alexandrov, Public domain, via Wikimedia Commons

7.1 - Describing Motion

गति का वर्णन करने के लिए, हमें किसी वस्तु की स्थिति में समय के साथ होने वाले परिवर्तनों को समझना होता है। गति को समझने के लिए, हमें इसे विभिन्न आयामों में विभाजित करना होता है, जैसे दूरी, समय, वेग, और त्वरण।

1. स्थिति और स्थान

गति का मतलब है, किसी वस्तु का एक स्थान से दूसरे स्थान पर जाना। यह किसी भी बिंदु पर वस्तु की स्थिति को प्रदर्शित करता है। उदाहरण के लिए, यदि हम एक कार को एक बिंदु से दूसरे बिंदु तक चलते हुए देख रहे हैं, तो हम कार की स्थिति के बारे में बात कर रहे हैं।

2. दूरी और विस्थापन

गति में दूरी और विस्थापन दो महत्वपूर्ण अवधारणाएं हैं।

  • दूरी वह कुल रास्ता है जो किसी वस्तु ने यात्रा करते हुए तय किया है। यह सदैव सकारात्मक होता है।
  • विस्थापन वह सीधा रेखा है जो प्रारंभिक और अंतिम बिंदु के बीच होती है। यह एक सदिश मात्रक है और इसका दिशा भी होता है।

3. गति और वेग

गति वस्तु के स्थान में समय के साथ बदलाव को दर्शाती है। इसका एक मात्रक है मीटर प्रति सेकंड (m/s)। वेग, गति का वेक्टर रूप है और यह दिशा के साथ जुड़ा होता है। वेग की गणना के लिए निम्नलिखित सूत्र का उपयोग किया जाता है:

वेग = $\frac{\text{विस्थापन}}{\text{समय}}$

4. औसत और क्षणिक वेग

गति के प्रकार में औसत वेग और क्षणिक वेग आते हैं।

  • औसत वेग किसी वस्तु की यात्रा के दौरान, उसके कुल विस्थापन को कुल समय से भाग करके निकाला जाता है।
  • क्षणिक वेग वह वेग है जो किसी विशेष क्षण में होता है।

5. गति के समीकरण

जब किसी वस्तु की गति निरंतर नहीं होती, तब हम उसे गतिशील समीकरणों से समझ सकते हैं। इन समीकरणों में विभिन्न भौतिक गुण होते हैं, जैसे वेग, त्वरण, समय, और दूरी। एक सामान्य समीकरण है:

v = u + at

जहां,

  • v = अंतिम वेग,
  • u = प्रारंभिक वेग,
  • a = त्वरण,
  • t = समय।

6. त्वरण

त्वरण वह दर है, जिस पर किसी वस्तु का वेग बदलता है। यह भी एक सदिश मात्रक है। इसे निम्नलिखित रूप में व्यक्त किया जाता है:

a = $\frac{v - u}{t}$

यहां, a त्वरण, v अंतिम वेग, u प्रारंभिक वेग, और t समय है।

7. गति के प्रकार

गति को तीन प्रकारों में बांटा जा सकता है:

  • स्थिर गति: जब कोई वस्तु समान वेग से चलती है, तो उसे स्थिर गति कहते हैं।
  • त्वरित गति: जब किसी वस्तु का वेग बढ़ता है, तो उसे त्वरित गति कहा जाता है।
  • विराम गति: जब कोई वस्तु अपनी गति में कमी करती है या रुक जाती है, तो उसे विराम गति कहा जाता है।
8. गति की दिशा

गति की दिशा को समझने के लिए, हमें यह जानना होता है कि वस्तु किस दिशा में जा रही है। गति एक सदिश राशि है, इसलिए इसे एक दिशा की आवश्यकता होती है।

1. An object has moved through a distance. Can it have zero displacement? If yes, support your answer with an example.

2. A farmer moves along the boundary of a square field of side 10 m in 40 s. What will be the magnitude of displacement of the farmer at the end of 2 minutes 20 seconds from his initial position?

3. Which of the following is true for displacement?
(a) It cannot be zero.
(b) Its magnitude is greater than the distance travelled by the object.

Solution:

Displacement in Motion
1. Yes, an object can have zero displacement if it returns to its starting point after moving. For example, if a person walks 5 m east and then 5 m west, their total distance traveled is 10 m, but their displacement is 0 m because they end up where they started.

2. The farmer moves around a square field with each side measuring 10 m. The perimeter is 40 m. In 2 minutes and 20 seconds (140 seconds), he completes one full round (40 m) and moves an additional 20 m along the boundary, placing him at a corner. The displacement is the diagonal of the square, which is 10√2 m, approximately 14.14 m.

3. (c) Displacement can be zero, and its magnitude is less than or equal to the distance traveled.