Contents / विषय-सूची (11)
  1. 1. Work Done by a Constant Force [NCERT p.117-118]
  2. 2. The Work–Energy Theorem [NCERT p.120]
  3. 3. Forms of Energy [NCERT p.121]
  4. 4. Mechanical Energy — Kinetic & Potential [NCERT p.121-127]
  5. 5. Power — how fast work is done [NCERT p.129]
  6. 6. Simple Machines [NCERT p.130-135]
  7. At a Glanceएक नज़र में
  8. Solved NCERT Questions (Revise, Reflect, Refine)हल किए गए NCERT सवाल (Revise, Reflect, Refine)
  9. Previous-Year Style Questions (PYQ)पिछले सालों जैसे सवाल (PYQ)
  10. The Journey Beyondआगे की यात्रा
  11. What you can now doअब आप क्या कर सकते हो
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Class 9 · Science · Chapter 7

Work, Energy and Simple Machines

Lifting a bag, a falling coconut, a spinning water-mill, a seesaw — all are stories about energy moving around. This chapter gives you the "energy shortcut" for understanding motion, told mostly in pictures. एक थैला उठाना, गिरता नारियल, घूमता पनचक्की, एक seesaw — ये सब energy के इधर-उधर जाने की कहानियाँ हैं। यह chapter motion समझने का "energy शॉर्टकट" देता है, ज़्यादातर चित्रों में।

Newton's laws (Chapter 6) work well, but get messy when forces keep changing. Work and energy give a simpler route: track how much energy an object has, and you can predict its motion without following every step. Newton के laws (Chapter 6) अच्छे हैं, पर जब forces बदलती रहें तो उलझ जाते हैं। Work और energy आसान रास्ता देते हैं: किसी वस्तु के पास कितनी energy है यह देखो, और हर कदम का पीछा किए बिना उसकी motion बता सको।

Remember from before:पहले जो सीखा था:
🍚 Food energy to walk & work 💡 Electricity energy to spin a fan Fuel energy to move a car
Figure 7.1 — Every task needs energy from some source. Energy is the capacity to do work. Adapted from NCERT Fig. 7.1.चित्र 7.1 — हर काम को किसी स्रोत से energy चाहिए। Energy काम करने की क्षमता है। NCERT Fig. 7.1 से adapted।

1. Work Done by a Constant Force [NCERT p.117-118]

Goal: Define work as force × displacement, know the joule, and spot when work is zero, positive or negative.Goal: work को force × displacement मानना, joule जानना, और पहचानना कि work कब zero, positive या negative है।

Lifting bags shows the pattern. Lift more bags (bigger force) over the same height → more work. Lift the same bag higher (bigger displacement) → more work. So work grows with both force and distance:[NCERT p.117] थैले उठाना पैटर्न दिखाता है। ज़्यादा थैले (बड़ी force) उसी ऊँचाई तक → ज़्यादा work। वही थैला ऊँचा (बड़ा displacement) → ज़्यादा work। तो work force और distance दोनों से बढ़ता है:[NCERT p.117]

1 bag, 1 m W 3 bags (one by one) 3W 3 bags together (3F) 3W 1 bag, 3 m 3W
Figure 7.2 — Triple the force or triple the distance ⇒ triple the work. Adapted from NCERT Fig. 7.2.चित्र 7.2 — force तिगुनी या distance तिगुनी ⇒ work तिगुना। NCERT Fig. 7.2 से adapted।
W = F × s (force × displacement in the direction of the force)

The SI unit of work is the joule (J): 1 J = 1 N × 1 m. So 1 joule is the work done when a 1 N force moves an object 1 m along the force. (Also 1 J = 1 kg·m² s⁻².)[NCERT p.118] Work का SI unit joule (J) है: 1 J = 1 N × 1 m। यानी 1 joule वह work है जब 1 N force किसी वस्तु को force की दिशा में 1 m खिसकाए। (और 1 J = 1 kg·m² s⁻²।)[NCERT p.118]

Work = area under the force–displacement graphWork = force–displacement graph के नीचे का क्षेत्रफल

Force (N) Displacement (m) 10 1.0 area = 10 N × 1 m = 10 J
Figure 7.3 — Work is the area under the F–s graph. This still works even when the force is not constant. Adapted from NCERT Fig. 7.4.चित्र 7.3 — Work, F–s graph के नीचे का क्षेत्रफल है। यह तब भी काम करता है जब force स्थिर न हो। NCERT Fig. 7.4 से adapted।

When is work ZERO?Work कब ZERO होता है?

0️⃣No forceकोई force नहींF = 0 ⇒ W = 0F = 0 ⇒ W = 0
🧱No displacementकोई displacement नहींpushing a rigid wall: s = 0 ⇒ W = 0 (you tire, but do no work)कठोर दीवार धकेलना: s = 0 ⇒ W = 0 (थकते हो, पर work नहीं)
📦Force ⟂ motionForce ⟂ motioncarrying a box while walking: lift is up, motion is sideways ⇒ W = 0चलते हुए box उठाना: lift ऊपर, motion बग़ल में ⇒ W = 0
Tired ≠ working:थकना ≠ work करना: Pushing a wall makes your muscles tire (they burn internal energy), yet scientifically you do zero work on the wall because it does not move.[NCERT p.118] दीवार धकेलने से मांसपेशियाँ थकती हैं (internal energy खर्च होती है), फिर भी वैज्ञानिक रूप से आप दीवार पर शून्य work करते हो क्योंकि वह हिलती नहीं।[NCERT p.118]

Positive vs negative workPositive बनाम negative work

Positive (+)Positive (+) Force and displacement in the same direction — e.g. pushing a wheelchair forward. The object gains energy. Force और displacement एक ही दिशा में — जैसे wheelchair को आगे धकेलना। वस्तु energy पाती है।
Negative (−)Negative (−) Force opposite to displacement — e.g. a goalkeeper stopping a ball. The object loses energy. Force, displacement के opposite — जैसे goalkeeper का गेंद रोकना। वस्तु energy खोती है।
Worked examples 7.1 & 7.2हल किए उदाहरण 7.1 और 7.2
7.1 Lifting a dumbbell: force up, motion up → positive work; lowering it: force up, motion down → negative work. 7.2 A goalkeeper's hands move back 15 cm while applying 200 N to stop a ball. Work on the ball = 200 × (−0.15) = −30 J (negative, force opposes motion).[NCERT p.119] 7.1 dumbbell उठाना: force ऊपर, motion ऊपर → positive work; नीचे लाना: force ऊपर, motion नीचे → negative work। 7.2 goalkeeper के हाथ 15 cm पीछे जाते हैं जब वह 200 N से गेंद रोकती है। गेंद पर work = 200 × (−0.15) = −30 J (negative, force motion का विरोध करती है)।[NCERT p.119]
Pause & Ponder (NCERT)रुकिए और सोचिए (NCERT)
A weightlifter holds a barbell perfectly still overhead. How much work does she do on the barbell while just holding it?एक weightlifter barbell को सिर के ऊपर बिल्कुल स्थिर पकड़े है। सिर्फ़ पकड़े रहने में वह barbell पर कितना work करती है?
You now knowअब आप जानते हो

2. The Work–Energy Theorem [NCERT p.120]

Goal: See that work done on an object shows up as a change in its energy.Goal: देखना कि किसी वस्तु पर किया work उसकी energy में बदलाव के रूप में दिखता है।

A thrown ball can knock over a wicket; a raised flowerpot can smash something if it falls. Each has gained a capacity to do work — that capacity is energy. The ball got it from the throw; the pot from being lifted. So:[NCERT p.120] फेंकी गेंद wicket गिरा सकती है; ऊँचा गमला गिरकर कुछ तोड़ सकता है। हर एक ने काम करने की क्षमता पाई — वही क्षमता energy है। गेंद को फेंकने से मिली; गमले को उठाने से। तो:[NCERT p.120]

work done on an object = change in its energy
work by hand → ball gains energy ball's energy → wicket moves
Figure 7.4 — Work-energy theorem: positive work gives the ball energy; the ball then transfers it to the wicket. Adapted from NCERT Fig. 7.8.चित्र 7.4 — work-energy theorem: positive work गेंद को energy देता है; गेंद फिर उसे wicket को देती है। NCERT Fig. 7.8 से adapted।
Meet a scientist — James Prescott Joule:एक वैज्ञानिक से मिलिए — James Prescott Joule: the unit of work and energy is named after him. He showed how mechanical and thermal (heat) energy are linked and can convert into each other.[NCERT p.120] work और energy का unit उन्हीं के नाम पर है। उन्होंने दिखाया कि यांत्रिक और तापीय (heat) energy कैसे जुड़ी हैं और एक-दूसरे में बदल सकती हैं।[NCERT p.120]

Example 7.3 (carrom): the moving striker does positive work on the white coin (gives it energy); by Newton's third law the white coin does negative work on the striker (takes energy back). The chain repeats when the white coin hits the black coin.[NCERT p.120] Example 7.3 (carrom): चलता striker सफ़ेद coin पर positive work करता है (energy देता है); Newton के तीसरे law से सफ़ेद coin striker पर negative work करता है (energy वापस लेता है)। यही श्रृंखला तब दोहराती है जब सफ़ेद coin काले coin से टकराता है।[NCERT p.120]

3. Forms of Energy [NCERT p.121]

Goal: Name the forms of energy and see energy changing from one to another.Goal: energy के रूप बताना और energy का एक रूप से दूसरे में बदलना देखना।
🏃Mechanicalयांत्रिकdue to motion or positionगति या स्थिति के कारण
🔥Thermalतापीयmakes things warm/hotचीज़ों को गर्म करती है
💡Lightप्रकाशlets us seeदेखने देती है
🔊Soundध्वनिvibrations of airहवा के कंपन
Electricalवैद्युतmotion of chargesआवेशों की गति
🍫Chemicalरासायनिकstored in food & fuelsभोजन व ईंधन में संचित
☢️Nuclearनाभिकीयstored in atomic nucleiपरमाणु नाभिक में संचित

Energy constantly changes form: electricity → light (bulb) or heat (heater); chemical (food) → mechanical (muscles); mechanical → sound (a ringing bell).[NCERT p.121] Energy लगातार रूप बदलती है: बिजली → प्रकाश (बल्ब) या heat (heater); रासायनिक (भोजन) → यांत्रिक (मांसपेशियाँ); यांत्रिक → ध्वनि (बजती घंटी)।[NCERT p.121]

4. Mechanical Energy — Kinetic & Potential [NCERT p.121-127]

Goal: Use K = ½mv² and U = mgh, and see them trade off as an object moves.Goal: K = ½mv² और U = mgh लगाना, और देखना कि वस्तु के चलते इनका आपस में विनिमय होता है।

4.1 Kinetic energy — energy of motion4.1 गतिज ऊर्जा — गति की energy

Apply force F over displacement s to speed an object from u to v. Using W = Fs, F = ma, and v² = u² + 2as, the work becomes W = ½m(v² − u²). Starting from rest (u = 0), all that work is stored as kinetic energy:[NCERT p.122] किसी वस्तु को u से v तक तेज़ करने के लिए displacement s पर force F लगाओ। W = Fs, F = ma, और v² = u² + 2as से, work बनता है W = ½m(v² − u²)। rest से शुरू (u = 0) पर, वह सारा work गतिज ऊर्जा के रूप में संचित होता है:[NCERT p.122]

K = ½ m v²

Mass:Mass: 2 kg, Speed:Speed: 10 m/s

Kinetic energy =गतिज ऊर्जा = 100.0 J

Double the speed = 4× the energy:speed दुगनी = energy 4 गुना: Because K depends on v², doubling speed multiplies kinetic energy by 4 (Example 7.4). This is why a car at 40 km/h is far more dangerous than at 20 km/h.[NCERT p.122] चूँकि K, v² पर निर्भर है, speed दुगनी करने से गतिज ऊर्जा 4 गुना (Example 7.4)। इसीलिए 40 km/h पर गाड़ी 20 km/h से कहीं ज़्यादा खतरनाक है।[NCERT p.122]
Worked examples 7.5 & 7.6हल किए उदाहरण 7.5 और 7.6
7.5 A 0.2 kg cricket ball at 154.8 km/h = 43 m/s: K = ½(0.2)(43²) = 184.9 J. 7.6 A 15000 kg jet stopped by a wire (367500 N over 100 m): ½(15000)v² = 367500 × 100 ⇒ v = 70 m/s (252 km/h).[NCERT p.122-123] 7.5 एक 0.2 kg cricket ball 154.8 km/h = 43 m/s पर: K = ½(0.2)(43²) = 184.9 J7.6 एक 15000 kg jet को तार रोकता है (367500 N, 100 m पर): ½(15000)v² = 367500 × 100 ⇒ v = 70 m/s (252 km/h)।[NCERT p.122-123]

4.2 Potential energy — stored energy4.2 स्थितिज ऊर्जा — संचित energy

A stretched slingshot, a bent bow, a compressed spring — all store energy in their shape and release it as motion. So do objects held apart against a force: separated magnets, separated charges, and a ball lifted against gravity. This stored energy is potential energy.[NCERT p.123-124] तनी गुलेल, झुका धनुष, दबा spring — सब अपने आकार में energy संचित करते हैं और उसे गति के रूप में छोड़ते हैं। किसी force के विरुद्ध अलग रखी वस्तुएँ भी: अलग किए चुंबक, अलग किए आवेश, और gravity के विरुद्ध उठाई गेंद। यह संचित energy स्थितिज ऊर्जा है।[NCERT p.123-124]

🏹Bent bow / slingshotझुका धनुष / गुलेलelastic PE → arrow's motionप्रत्यास्थ PE → तीर की गति
🧲Separated magnetsअलग चुंबकPE due to positionsस्थितियों के कारण PE
⬆️Lifted ballउठाई गेंदgravitational PE = mghगुरुत्वीय PE = mgh

For a ball lifted to height h, the work done against gravity, W = mg × h, is stored as gravitational potential energy:[NCERT p.125] ऊँचाई h तक उठाई गेंद के लिए, gravity के विरुद्ध किया work, W = mg × h, गुरुत्वीय स्थितिज ऊर्जा के रूप में संचित होता है:[NCERT p.125]

U = m g h

Activity 7.1 proves it: drop a ball into sand from 1 m, then 2 m — the deeper depression shows more stored energy at greater height. Example 7.7: a 0.2 kg ball 10 m up has U = 0.2 × 10 × 10 = 20 J.[NCERT p.125-126] Activity 7.1 इसे सिद्ध करती है: गेंद को 1 m, फिर 2 m से रेत में गिराओ — गहरा गड्ढा ज़्यादा ऊँचाई पर ज़्यादा संचित energy दिखाता है। Example 7.7: एक 0.2 kg गेंद 10 m ऊपर, U = 0.2 × 10 × 10 = 20 J[NCERT p.125-126]

4.3 Conservation of mechanical energy4.3 यांत्रिक ऊर्जा का संरक्षण

Mechanical energy = kinetic + potential. As a ball falls, PE turns into KE but the total stays the same (mgh throughout) — if no friction acts. Watch the trade-off:[NCERT p.126-127] यांत्रिक ऊर्जा = गतिज + स्थितिज। गेंद गिरते समय PE, KE में बदलती है पर कुल वही रहती है (हर जगह mgh) — अगर friction न लगे। इस विनिमय को देखिए:[NCERT p.126-127]

A PE = mgh (KE 0) B half PE, half KE C KE = mgh (PE 0) total = mgh always
Figure 7.5 — Free fall: purple (PE) shrinks as green (KE) grows, but their sum is always mgh. Adapted from NCERT Fig. 7.19.चित्र 7.5 — मुक्त पतन: बैंगनी (PE) घटती है जैसे हरी (KE) बढ़ती है, पर इनका योग हमेशा mgh। NCERT Fig. 7.19 से adapted।

2 kg ball dropped from2 kg गेंद इतनी ऊँचाई से गिराई 20 m; now fallenअब तक गिरी 0 m

PE =PE = 400 J, KE =KE = 0 J, Total =कुल = 400 J (constant!स्थिर!)

A pendulum shows the same dance: highest points = all PE, lowest point = all KE, and it climbs back almost to the same height. (In real life friction and air slowly stop it.) Example 7.8: a child sliding down height h reaches the bottom at v = √(2gh) — independent of the slide's shape or the child's mass![NCERT p.127-128] एक pendulum वही नृत्य दिखाता है: सबसे ऊँचे बिंदु = पूरी PE, सबसे नीचे = पूरी KE, और यह लगभग उसी ऊँचाई तक वापस चढ़ता है। (असल में friction व हवा इसे धीरे रोकते हैं।) Example 7.8: ऊँचाई h से फिसलता बच्चा तली पर v = √(2gh) से पहुँचता है — slide के आकार या बच्चे के mass से स्वतंत्र![NCERT p.127-128]

Swinging pendulum
A swinging brass pendulum, showing the continuous exchange between potential energy and kinetic energy.एक झूलता हुआ पीतल का लोलक, जो संभावित ऊर्जा और गतिज ऊर्जा के बीच निरंतर विनिमय को दर्शाता है।
Worked example 7.9 — the truck escape rampहल किया उदाहरण 7.9 — ट्रक escape ramp
A 10000 kg truck at 72 km/h = 20 m/s (KE = 2,000,000 J) runs up a 30° sand ramp where sand pushes back with 50000 N. By the work–energy theorem, sand's work + PE rise = KE lost. Solving gives ramp length = 20 m. Energy accounting solves in a few lines what Newton's laws would make tedious.[NCERT p.128] एक 10000 kg ट्रक 72 km/h = 20 m/s पर (KE = 2,000,000 J) एक 30° रेत ramp पर चढ़ता है जहाँ रेत 50000 N से पीछे धकेलती है। work–energy theorem से, रेत का work + PE वृद्धि = खोई KE। हल करने पर ramp की लंबाई = 20 m। Energy का हिसाब कुछ पंक्तियों में वह हल कर देता है जो Newton के laws से थकाऊ होता।[NCERT p.128]
Highway runaway truck escape ramp
A highway escape ramp filled with gravel to safely halt runaway trucks using work and gravity.कार्य और गुरुत्वाकर्षण का उपयोग करके अनियंत्रित ट्रकों को सुरक्षित रूप से रोकने के लिए बजरी से भरा एक हाईवे रनवे ट्रक एस्केप रैंप।
Quick checkछोटा सवाल
Two children of different masses slide down the same frictionless slide of height h. Who reaches the bottom faster?अलग mass के दो बच्चे एक ही घर्षणरहित slide (ऊँचाई h) से फिसलते हैं। तली पर कौन तेज़ पहुँचता है?
You now knowअब आप जानते हो

5. Power — how fast work is done [NCERT p.129]

Goal: Define power as work ÷ time and use the watt.Goal: power को work ÷ time मानना और watt का उपयोग करना।

Run up the stairs in 1 minute or walk up in 5 — the work is the same, but running feels harder because you use more power. Power is the rate of doing work:[NCERT p.129] सीढ़ियाँ 1 मिनट में दौड़कर चढ़ो या 5 में चलकर — work वही है, पर दौड़ना कठिन लगता है क्योंकि आप ज़्यादा power लगाते हो। Power, work करने की दर है:[NCERT p.129]

P = W ÷ t · 1 watt (W) = 1 joule per second
runs up: 1 min → HIGH power walks up: 5 min → low power · same work
Figure 7.6 — Same work, less time = more power.चित्र 7.6 — वही work, कम समय = ज़्यादा power।
Worked examples 7.10 & 7.11हल किए उदाहरण 7.10 और 7.11
7.10 Lift 75 kg by 2 m in 5 s: W = mgh = 75 × 10 × 2 = 1500 J; P = 1500/5 = 300 W. 7.11 A 1000 kg car reaches 20 m/s in 10 s: W = ½(1000)(20²) = 200000 J; P = 200000/10 = 20000 W. (Aside: 1 horsepower = 746 W.)[NCERT p.129-130] 7.10 75 kg को 2 m, 5 s में उठाना: W = mgh = 75 × 10 × 2 = 1500 J; P = 1500/5 = 300 W7.11 एक 1000 kg गाड़ी 10 s में 20 m/s पर पहुँचती है: W = ½(1000)(20²) = 200000 J; P = 200000/10 = 20000 W। (नोट: 1 horsepower = 746 W।)[NCERT p.129-130]

6. Simple Machines [NCERT p.130-135]

Goal: See how a pulley, an inclined plane and a lever make work easier (not less) and compute mechanical advantage.Goal: देखना कि pulley, inclined plane और lever work को आसान (कम नहीं) कैसे करते हैं और mechanical advantage निकालना।

A machine cannot reduce the total work, but it can change the size or direction of the force you apply. The force you apply is the effort; the force to overcome is the load. Their ratio is the mechanical advantage:[NCERT p.130] एक मशीन कुल work कम नहीं कर सकती, पर आपके लगाए force का आकार या दिशा बदल सकती है। आपका लगाया force effort है; जिसे पार करना है वह load है। इनका अनुपात mechanical advantage है:[NCERT p.130]

mechanical advantage (MA) = load ÷ effort
🛞 PulleyघिरनीFixed pulley: MA = 1 (only changes direction — easier to pull down). Movable/multiple pulleys: MA > 1 (lift heavy loads with small effort).स्थिर घिरनी: MA = 1 (सिर्फ़ दिशा बदलती — नीचे खींचना आसान)। चल/अनेक घिरनियाँ: MA > 1 (छोटे effort से भारी load)।
📐 Inclined planeआनत तलMA = L ÷ h. A longer, gentler ramp needs less force — but over a longer distance.MA = L ÷ h। लंबा, कम ढलान वाला ramp कम force माँगता है — पर ज़्यादा दूरी पर।
⚖️ Leverउत्तोलकMA = effort arm ÷ load arm. A long effort arm lets a small effort move a big load.MA = effort arm ÷ load arm। लंबा effort arm छोटे effort से बड़ा load हिलाता है।

6.1 Pulley — change the direction6.1 घिरनी — दिशा बदलो

load you pull DOWN, load goes UP MA = 1 (same force, easier direction)
Figure 7.7 — A fixed pulley: it does not cut the force (MA = 1), it just lets you pull down instead of lifting up. Adapted from NCERT Fig. 7.24.चित्र 7.7 — स्थिर घिरनी: यह force कम नहीं करती (MA = 1), बस आपको ऊपर उठाने के बजाय नीचे खींचने देती है। NCERT Fig. 7.24 से adapted।
Heavy crane pulley block and tackle
A crane's multi-pulley block and tackle system providing mechanical advantage.एक क्रेन का मल्टी-पुली ब्लॉक और टैकल सिस्टम जो मैकेनिकल एडवांटेज प्रदान करता है।

6.2 Inclined plane — trade force for distance6.2 आनत तल — force के बदले distance

h steep: big force, short L h gentle: small force, long L MA = L ÷ h
Figure 7.8 — A gentler (longer) ramp cuts the force needed, because MA = L/h grows as L grows. Adapted from NCERT Fig. 7.28.चित्र 7.8 — कम ढलान (लंबा) ramp ज़रूरी force घटाता है, क्योंकि MA = L/h, L बढ़ने पर बढ़ता है। NCERT Fig. 7.28 से adapted।
Worked example 7.12 — the rampहल किया उदाहरण 7.12 — ramp
A ramp raises a load over a step 30 cm high with a base 40 cm; the sloping length is 50 cm (3-4-5 triangle). MA = L/h = 50/30 = 1.67.[NCERT p.132] एक ramp 30 cm ऊँचे step पर load उठाता है, आधार 40 cm; ढलान लंबाई 50 cm (3-4-5 त्रिभुज)। MA = L/h = 50/30 = 1.67[NCERT p.132]

6.3 Lever — the effort arm advantage6.3 उत्तोलक — effort arm का फ़ायदा

fulcrum load F₂ big F₁ small load arm effort arm (longer)
Figure 7.9 — A lever: a small effort F₁ on the long arm lifts a big load F₂ on the short arm, since F₁ × d₁ = F₂ × d₂. Adapted from NCERT Fig. 7.32.चित्र 7.9 — उत्तोलक: लंबे arm पर छोटा effort F₁ छोटे arm पर बड़ा load F₂ उठाता है, क्योंकि F₁ × d₁ = F₂ × d₂। NCERT Fig. 7.32 से adapted।

Balance rule: effort × effort arm = load × load arm. So MA = effort arm ÷ load arm. Example 7.13 (seesaw): a 15 kg child at 2 m balances a 30 kg child — where? 15 × 2 = 30 × L ⇒ L = 1 m from the fulcrum.[NCERT p.134] संतुलन नियम: effort × effort arm = load × load arm। तो MA = effort arm ÷ load arm। Example 7.13 (seesaw): 2 m पर 15 kg बच्चा 30 kg बच्चे को संतुलित करता है — कहाँ? 15 × 2 = 30 × L ⇒ L = fulcrum से 1 m।[NCERT p.134]

Playground seesaw lever
A park seesaw: a classic example of a Class I lever.पार्क में एक सीसॉ: प्रथम श्रेणी के उत्तोलक का एक क्लासिक उदाहरण।
Lever classउत्तोलक वर्गWhat's in the middleबीच में क्याExamplesउदाहरण
Class Ifulcrum in the middleबीच में fulcrumscissors, seesaw, crowbar, pliersकैंची, seesaw, crowbar, plier
Class IIload in the middleबीच में loadwheelbarrow, bottle opener, lemon squeezerठेला, बोतल opener, नींबू निचोड़
Class IIIeffort in the middleबीच में efforttweezers, tongs, broom, fishing rodचिमटी, चिमटा, झाड़ू, बंसी
🇮🇳 Everyday India — the gharat / panchakki🇮🇳 रोज़मर्रा का भारत — घराट / पनचक्की In the Himalayas, water rushing downhill (PE → KE) turns a traditional water-mill — the gharat or panchakki — to grind grain. Modern hydro-dams use the very same idea to generate electricity. हिमालय में नीचे बहता पानी (PE → KE) एक पारंपरिक पनचक्की — घराट या पनचक्की — घुमाकर अनाज पीसता है। आधुनिक जलविद्युत बाँध बिजली बनाने के लिए यही विचार इस्तेमाल करते हैं।
Traditional Himalayan Gharat watermill
A traditional Indian gharat (watermill) powered by mountain streams.पहाड़ी झरनों द्वारा संचालित एक पारंपरिक भारतीय घराट (पनचक्की)।
You now knowअब आप जानते हो

At a Glanceएक नज़र में

IdeaविचारFormula / ruleसूत्र / नियम
WorkWorkW = F × s (J)
Work–energy theoremwork–energy theoremwork done = change in energyकिया work = energy में बदलाव
Kinetic energyगतिज ऊर्जाK = ½mv²
Potential energyस्थितिज ऊर्जाU = mgh
Powerशक्तिP = W/t (watt)
Mechanical advantageयांत्रिक लाभMA = load/effort

Solved NCERT Questions (Revise, Reflect, Refine)हल किए गए NCERT सवाल (Revise, Reflect, Refine)

Q1. True or Falseसही या ग़लत
(i) False — no displacement means no work. (ii) True. (iii) True — both are in joules. (iv) False — a still stretched band has potential energy, not kinetic. (v) True.[NCERT p.136] (i) ग़लत — displacement नहीं तो work नहीं। (ii) सही। (iii) सही — दोनों joule में। (iv) ग़लत — स्थिर तनी पट्टी में स्थितिज ऊर्जा है, गतिज नहीं। (v) सही।[NCERT p.136]
Q2. Fill in the blanksरिक्त स्थान भरो
(i) force × displacement; (ii) 1; (iii) ½mv²; (iv) mgh; (v) rate.[NCERT p.137] (i) force × displacement; (ii) 1; (iii) ½mv²; (iv) mgh; (v) दर।[NCERT p.137]
Q3. A ball at its highest point (thrown up) — which statements are correct?ऊपर फेंकी गेंद अपने उच्चतम बिंदु पर — कौन से कथन सही?
(iii) its kinetic energy is zero (velocity momentarily zero) and (iv) its potential energy is maximum. Force (gravity) and acceleration (g) are not zero, so (i) and (ii) are wrong.[NCERT p.137] (iii) इसकी गतिज ऊर्जा शून्य (velocity क्षण भर शून्य) और (iv) इसकी स्थितिज ऊर्जा अधिकतम। Force (gravity) और acceleration (g) शून्य नहीं, इसलिए (i) व (ii) ग़लत।[NCERT p.137]
Q4. Identify the energy transformationऊर्जा रूपांतरण पहचानो
(i) truck uphill: chemical → kinetic + potential; (ii) unwinding watch spring: elastic PE → mechanical; (iii) photosynthesis: light → chemical; (iv) water from a dam: potential → kinetic; (v) burning matchstick: chemical → heat + light; (vi) firecracker: chemical → sound + light + heat + kinetic; (vii) microphone: sound → electrical; (viii) glowing bulb: electrical → light + heat; (ix) solar panel: light → electrical.[NCERT p.137] (i) ट्रक चढ़ाई: रासायनिक → गतिज + स्थितिज; (ii) घड़ी की कमानी खुलना: प्रत्यास्थ PE → यांत्रिक; (iii) प्रकाश-संश्लेषण: प्रकाश → रासायनिक; (iv) बाँध का पानी: स्थितिज → गतिज; (v) माचिस जलना: रासायनिक → heat + प्रकाश; (vi) पटाखा: रासायनिक → ध्वनि + प्रकाश + heat + गतिज; (vii) माइक्रोफ़ोन: ध्वनि → वैद्युत; (viii) जलता बल्ब: वैद्युत → प्रकाश + heat; (ix) सौर पैनल: प्रकाश → वैद्युत।[NCERT p.137]
Q5. 50 kg student to top of a 72.5 m building (g = 10): PE by lift vs by stairs?50 kg छात्र 72.5 m इमारत की चोटी तक (g = 10): lift से बनाम सीढ़ी से PE?
(i) Lift: U = mgh = 50 × 10 × 72.5 = 36250 J. (ii) Stairs: same height ⇒ same 36250 J. (iii) Conclusion: gravitational PE depends only on height, not on the path.[NCERT p.137] (i) Lift: U = mgh = 50 × 10 × 72.5 = 36250 J। (ii) सीढ़ी: वही ऊँचाई ⇒ वही 36250 J। (iii) निष्कर्ष: गुरुत्वीय PE केवल ऊँचाई पर निर्भर, रास्ते पर नहीं[NCERT p.137]
Q6. Crane lifts mass m to the 10th floor, then to the 20th floor in double the time. Extra energy and power?क्रेन mass m को 10वीं मंज़िल, फिर दुगने समय में 20वीं तक उठाती है। अतिरिक्त energy व power?
Twice the height ⇒ twice the energy (energy doubles). But time also doubles, so power P = W/t = (2W)/(2t) is the same. Extra energy = 100% more; extra power = 0.[NCERT p.137] दुगनी ऊँचाई ⇒ दुगनी energy। पर समय भी दुगना, इसलिए power P = W/t = (2W)/(2t) वही। अतिरिक्त energy = 100% अधिक; अतिरिक्त power = 0।[NCERT p.137]
Q7. Energy to raise a flag with a pulley; does speed matter; if speed doubles, what about power?घिरनी से झंडा उठाने की energy; क्या speed मायने रखती है; speed दुगनी हो तो power?
Work = mgh depends only on the flag's weight and pole height, not on speed — so raising slow or fast needs the same work. But power = work/time, so doubling the speed halves the time and doubles the power needed.[NCERT p.137] Work = mgh केवल झंडे के वज़न और खंभे की ऊँचाई पर निर्भर, speed पर नहीं — इसलिए धीरे या तेज़ उठाने में समान work। पर power = work/time, इसलिए speed दुगनी करने से समय आधा और ज़रूरी power दुगनी[NCERT p.137]
Q8. Scooter (100 kg) + man (60 kg) reaches v; next day + son (40 kg). Ratio of fuel used?scooter (100 kg) + आदमी (60 kg) v पर पहुँचता है; अगले दिन + बेटा (40 kg)। ईंधन अनुपात?
Energy = ½mv² for the same v, so fuel ∝ total mass. Day 1: 160 kg; Day 2: 200 kg. Ratio = 160 : 200 = 4 : 5.[NCERT p.137] Energy = ½mv² समान v पर, इसलिए ईंधन ∝ कुल mass। दिन 1: 160 kg; दिन 2: 200 kg। अनुपात = 160 : 200 = 4 : 5[NCERT p.137]
Q9. Seesaw: adult weighs twice the child, yet balanced. Draw the distances.Seesaw: वयस्क का वज़न बच्चे का दुगना, फिर भी संतुलित। दूरियाँ बनाओ।
For balance, weight × distance must match: (2W) × d_adult = W × d_child ⇒ d_child = 2 × d_adult. So the child sits twice as far from the fulcrum as the adult (e.g. adult 1 m, child 2 m).[NCERT p.138] संतुलन के लिए वज़न × दूरी बराबर हो: (2W) × d_वयस्क = W × d_बच्चा ⇒ d_बच्चा = 2 × d_वयस्क। तो बच्चा fulcrum से वयस्क की दुगनी दूरी पर बैठे (जैसे वयस्क 1 m, बच्चा 2 m)।[NCERT p.138]
Q10. 2 kg ball thrown up at 20 m/s reaches 19.4 m (g = 10). (i) sign of gravity's work; (ii) work by air resistance.2 kg गेंद 20 m/s पर ऊपर फेंकी, 19.4 m तक पहुँचती है (g = 10)। (i) gravity के work का चिह्न; (ii) वायु प्रतिरोध का work।
(i) Going up, gravity opposes motion → negative; coming down, gravity aids motion → positive. (ii) Initial KE = ½(2)(20²) = 400 J. PE at 19.4 m = 2 × 10 × 19.4 = 388 J. Missing energy = 400 − 388 = 12 J lost to air resistance (work by air = −12 J).[NCERT p.138] (i) ऊपर जाते gravity motion का विरोध → negative; नीचे आते gravity मदद → positive। (ii) प्रारंभिक KE = ½(2)(20²) = 400 J। 19.4 m पर PE = 2 × 10 × 19.4 = 388 J। खोई energy = 400 − 388 = 12 J वायु प्रतिरोध में (वायु का work = −12 J)।[NCERT p.138]
Q11. 10 kg block, KE 180 J at 0 m, a force (area 50 J) acts to 4 m. Speed at 0 m and 4 m?10 kg block, 0 m पर KE 180 J, एक force (क्षेत्रफल 50 J) 4 m तक लगता है। 0 m व 4 m पर speed?
(i) At 0 m: ½(10)v² = 180 ⇒ v² = 36 ⇒ v = 6 m/s. (ii) Work by force = area under graph = 50 J, so KE at 4 m = 180 + 50 = 230 J ⇒ v² = 46 ⇒ v = ≈ 6.8 m/s. The block always speeds up (work is positive), so no negative acceleration.[NCERT p.138] (i) 0 m पर: ½(10)v² = 180 ⇒ v² = 36 ⇒ v = 6 m/s। (ii) force का work = graph के नीचे क्षेत्रफल = 50 J, तो 4 m पर KE = 180 + 50 = 230 J ⇒ v² = 46 ⇒ v = ≈ 6.8 m/s। block हमेशा तेज़ होता है (work धनात्मक), इसलिए negative acceleration नहीं।[NCERT p.138]
Q12. Moon's gravity is 1/6 of Earth's. A ball thrown up reaches 8 m on Earth. How high on the Moon?चंद्रमा की gravity पृथ्वी की 1/6। ऊपर फेंकी गेंद पृथ्वी पर 8 m तक। चंद्रमा पर कितनी ऊँची?
Same launch KE ⇒ mgh is the same, so h ∝ 1/g. With g one-sixth, height is 6 times: 8 × 6 = 48 m.[NCERT p.138] समान प्रारंभिक KE ⇒ mgh समान, इसलिए h ∝ 1/g। g छठा हिस्सा होने पर ऊँचाई 6 गुना: 8 × 6 = 48 m[NCERT p.138]
Q13. 1000 kg car, speed–time graph: constant 35 m/s then brakes to stop.1000 kg गाड़ी, speed–time graph: पहले स्थिर 35 m/s फिर brake से रुकती है।
(i) A→B: constant speed (no net force). (ii) KE at A = ½(1000)(35²) = 612500 J. (iii) Work by brakes B→C = −612500 J (removes all the KE). (iv) It transforms into heat (and some sound) in the brakes/tyres.[NCERT p.138] (i) A→B: स्थिर speed (net force नहीं)। (ii) A पर KE = ½(1000)(35²) = 612500 J। (iii) brake का work B→C = −612500 J (सारी KE हटाता है)। (iv) यह brake/टायर में heat (व कुछ ध्वनि) में बदलती है।[NCERT p.138]
Q14. 0.5 kg ball on a frictionless track; at O, v = 0, PE = 30 J. Find v at P (20 J), Q (10 J), R (0 J).0.5 kg गेंद घर्षणरहित track पर; O पर v = 0, PE = 30 J। P (20 J), Q (10 J), R (0 J) पर v निकालो।
Total energy = 30 J everywhere. KE = 30 − PE, and v = √(2K/m) = √(4K). At P: K = 10 ⇒ v = √40 ≈ 6.3 m/s. At Q: K = 20 ⇒ v = √80 ≈ 8.9 m/s. At R: K = 30 ⇒ v = √120 ≈ 10.95 m/s.[NCERT p.138] कुल energy = 30 J हर जगह। KE = 30 − PE, और v = √(2K/m) = √(4K)। P पर: K = 10 ⇒ v = √40 ≈ 6.3 m/s। Q पर: K = 20 ⇒ v = √80 ≈ 8.9 m/s। R पर: K = 30 ⇒ v = √120 ≈ 10.95 m/s[NCERT p.138]
Q15. 1.5 kg coconut falls 10 m onto wet sand (g = 10). (i) speed on impact; (ii) depth if sand resists with 3000 N.1.5 kg नारियल 10 m गिरकर गीली रेत पर (g = 10)। (i) टक्कर पर speed; (ii) रेत 3000 N प्रतिरोध दे तो गड्ढे की गहराई।
(i) v = √(2gh) = √(2 × 10 × 10) = √200 ≈ 14.1 m/s. (ii) Total energy = mgh = 1.5 × 10 × 10 = 150 J (plus the drop equals the KE). All 150 J is spent as force × depth: 3000 × d = 150 ⇒ d = 0.05 m = 5 cm.[NCERT p.138] (i) v = √(2gh) = √(2 × 10 × 10) = √200 ≈ 14.1 m/s। (ii) कुल energy = mgh = 1.5 × 10 × 10 = 150 J। सारी 150 J force × गहराई में खर्च: 3000 × d = 150 ⇒ d = 0.05 m = 5 cm[NCERT p.138]

Previous-Year Style Questions (PYQ)पिछले सालों जैसे सवाल (PYQ)

PYQ 1. Define 1 joule of work. (1 mark)1 joule work की परिभाषा दो। (1 mark)
1 joule is the work done when a force of 1 newton moves an object 1 metre in the direction of the force. 1 J = 1 N·m. 1 joule वह work है जब 1 newton force किसी वस्तु को force की दिशा में 1 metre खिसकाए। 1 J = 1 N·m।
PYQ 2. An object of 5 kg is raised to 4 m. Find its potential energy (g = 10). (2 marks)5 kg वस्तु 4 m तक उठाई। इसकी स्थितिज ऊर्जा निकालो (g = 10)। (2 marks)
U = mgh = 5 × 10 × 4 = 200 J. U = mgh = 5 × 10 × 4 = 200 J
PYQ 3. Why does a machine's mechanical advantage not reduce the total work done? (2 marks)एक मशीन का mechanical advantage कुल work क्यों कम नहीं करता? (2 marks)
A machine reduces the force but increases the distance over which it acts (or vice versa), so the product force × distance = work stays the same. It changes convenience, not the energy. मशीन force घटाती है पर जिस दूरी पर वह लगती है उसे बढ़ाती है (या उल्टा), इसलिए गुणनफल force × दूरी = work वही रहता है। यह सुविधा बदलती है, energy नहीं।
PYQ 4. A 60 W bulb runs for 1 minute. How much energy does it use? (2 marks)एक 60 W बल्ब 1 मिनट चलता है। कितनी energy खर्च? (2 marks)
Energy = power × time = 60 W × 60 s = 3600 J. Energy = power × time = 60 W × 60 s = 3600 J

The Journey Beyondआगे की यात्रा

Try it yourself: turn a pen barrel + rubber band into a launcher — the more you stretch, the farther the refill flies (elastic PE → KE). Or build your own lever/pulley/ramp from cardboard and rulers and measure its mechanical advantage. Free PhET simulations (Energy Skate Park, Pendulum Lab) let you watch KE and PE trade off as you change mass, height and friction.[NCERT p.139] खुद करके देखो: एक पेन की नली + रबड़ बैंड को launcher बनाओ — जितना ज़्यादा खींचो, refill उतना दूर उड़े (प्रत्यास्थ PE → KE)। या cardboard और स्केल से अपना lever/घिरनी/ramp बनाओ और mechanical advantage नापो। मुफ़्त PhET simulations (Energy Skate Park, Pendulum Lab) में mass, ऊँचाई और friction बदलकर KE व PE का विनिमय देखो।[NCERT p.139]

The quest continues — dark energy:खोज जारी है — dark energy: The Universe is not just expanding, its expansion is speeding up. To explain this, scientists propose a mysterious "dark energy" that cannot be exchanged with any other form — and it may decide the fate of the Universe.[NCERT p.139] ब्रह्मांड सिर्फ़ फैल नहीं रहा, इसका फैलाव तेज़ हो रहा है। इसे समझाने के लिए वैज्ञानिक एक रहस्यमय "dark energy" प्रस्तावित करते हैं जो किसी और रूप से विनिमय नहीं कर सकती — और यह ब्रह्मांड का भविष्य तय कर सकती है।[NCERT p.139]

What you can now doअब आप क्या कर सकते हो

Sources: