Impact of Jets MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for Impact of Jets - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें

अवधारणा:

जेट का प्रणोदन बल:

जेट प्रणोदन का उपयोग करने वाले जहाज में जेट के प्रणोदन बल की गणना संवेग के सिद्धांत का उपयोग करके की जा सकती है। पानी के संवेग में परिवर्तन के रूप में इसे अंदर खींचा जाता है और फिर निष्कासित किया जाता है, जो प्रणोदन बल प्रदान करता है।

दिया गया है:

• w = विशिष्ट भार या विशिष्ट घनत्व
• a = जेट का क्षेत्रफल
• v = जहाज का वेग
• V = जहाज से निकलने वाले जेट का वेग
• V_r = जेट और जहाज का आपेक्षिक वेग = V + v

प्रणोदन बल F दिया गया है:

$F=\frac{wa{V}_r}{g}\cdot (V_r-v)$

अवधारणा:

स्थिर प्लेट पर जलधारा द्वारा लगाया गया बल दिया गया है

F = ρ A (v)2

जहाँ ρ बहते हुए द्रव का घनत्व है, A जलधारा का अनुप्रस्थ काट क्षेत्रफल है, v जलधारा का वेग है

गणना:

दिया गया है:

ρ = 1000 kg/m3, v = 25 m/s, D = 4 cm = 0.04 m

A = $\frac{\pi }{4}{D}^2$ = $\frac{\pi }{4}\times {0.04}^2$ = 0.0012 m²

F = ρ A (v)2

F = 1000 × 0.0012 × (25)2 = 785 N

संकल्पना:

प्लेट पर जेट द्वारा लगाया गया बल:

${F}_x=\rho A{V}^2$

Fx = बल की दिशा में संवेग के परिवर्तन की दर 

A = जेट का क्षेत्रफल, V = जेट का वेग 

गणना:

दिया गया है:

ρ = 0.5 kg/m3, Diameter = 50 cm = 50 × 10-2 m, V = 1200 m/s

$F_x=0.5\times \frac{\pi }{4}\times {\left(50\times {10}^{-2}\right)}^2\times {1200}^2$

= 141.4 kN

संकल्पना:

जेट के लंबवत समतल प्लेट पर जेट द्वारा लगाया गया बल:

प्रभाव के कारण प्लेट पर बल, F = ρa(v)2

जहाँ, ρ = घनत्व, a = जेट का क्षेत्रफल, v = जेट का वेग, u = प्लेट का वेग

दिया गया है: v = 10 m/s, a = 10 mm2 = 10 × 10-6 m2 , ρ = 1000 kg/m3. 

F = ρa(v)2

F = 1000 × 10 × 10-6 × 100

F = 1 N

Additional Information 

जेट के लंबवत गतिमान समतल प्लेट पर जेट द्वारा लगाया गया बल:

• प्रभाव के कारण प्लेट पर बल, F = ρa(v - u)2

अवधारणा:

जेट द्वारा ब्लेड पर लगाया गया बल निम्न प्रकार दिया जाता है

F = ρAv(v - u)

गणना:

दिया गया है:

A = 0.002 m2, v = 15 m/s, u = 6 m/s, ρ = 1000 kg/m3

F = ρAv(v - u)

F = 1000 × 0.002 × 15(15 - 6)

F = 270 N

अवधारणा:

Vr = प्लेट के संबंध में जेट का सापेक्ष वेग

• जब प्लेट (u) जेट (V) की दिशा में घूम रही है (V) यानी जेट से दूर: Vr = V - U
• जब प्लेट (U) जेट (V) के विपरीत दिशा में (U) घूम रही है अर्थात जेट की ओर: Vr = V + U

प्लेट के लंबवत दिशा में प्लेट पर जेट द्वारा लगाया गया बल:

$\begin{array}{l}{F}_n=\dot{m}\left[V_{1n}-V_{2n}\right]=\rho A{V}_r\left[V_r\sin \theta -0\right]\\ F_n=\rho A{V}_r^2\sin \theta \end{array}$

जेट की दिशा में प्लेट पर जेट द्वारा लगाया गया बल (Fx) और यह प्रवाह की दिशा के लंबवत है (Fy)

$\begin{array}{l}{F}_x=F_n\sin \theta =\rho A{V}_r^2{\sin }^2\theta \\ F_y=F_n\cos \theta =\rho A{V}_r^2\sin \theta \cos \theta \end{array}$

गणना:

दिया हुआ, जेट का वेग = 20 m/s

जेट और प्लेट के बीच का कोण = 60° और जेट के अनुप्रस्थ काट का क्षेत्र = 0.01 m²

समतल प्लेट स्थिर है, फिर

प्लेट के संबंध में जेट का सापेक्ष वेग (Vr) = 20 - 0 = 20 m/s

स्थिर झुकी हुई सपाट प्लेट पर एक जेट द्वारा लगाए गए प्रवाह के लिए लंबवत बल,

Fy = ρAVr2 sin θ cos θ

Fy = 1000 × 0.01 × 202 × sin 60 × cos 60

Fy = 1732.05 N

संकल्पना:

समतल प्लेटों की श्रृंखला पर सामान्यतौर पर टकराने वाले मुक्त जेट की दक्षता

$efficiency=\frac{RunnerPower}{WaterPower}$

$=\frac{\dot{m}\left[V_1-u_1\right]\cdot u_1}{\frac{1}{2}{\dot{m}}_{nozzle}\cdot V_1^2}=\frac{\rho a{V}_1\left[V_1-u_1\right]\cdot u_1}{\frac{1}{2}\rho a{V}_1\cdot V_1^2}$

$=\frac{2\left(V_1-u_1\right)\cdot u_1}{V_1^2}$

जहाँ V1 = जेट का वेग, u1 = प्लेट का वेग

गणना:

अब, हम जानते हैं कि

दक्षता V1 के दिए गए मान के लिए तब अधिकतम होगी जब

$\frac{d}{du}\left({\eta }_n\right)=0\Rightarrow u=\frac{V_1}{2}$

$=\frac{2\left(V_1-u_1\right)\cdot u_1}{V_1^2}$

$=\frac{2\times v_1\left(1-\frac{1}{2}\right)\times \frac{v_1}{2}}{v_1^2}=50\mathrm{\%}$

मामला एक:

जेट के प्रभाव का अर्थ है जेट द्वारा किसी प्लेट पर लगाया गया बल जो स्थिर या गतिशील हो सकता है।

प्लेट पर जेट द्वारा लगाया गया बल:

F x = बल की दिशा में संवेग परिवर्तन की दर

$\begin{array}{l}{F}_x=\dot{m}\left(V_{1x}-V_{2x}\right)=\dot{m}\left(V-0\right)=\dot{m}V\\ \dot{m}=\rho A_1{V}_1=\rho AV\\ F_x=\rho A{V}^2\end{array}$

केस 2:

जेट द्वारा जेट की दिशा में लगाया गया बल,

F x = द्रव्यमान प्रति सेकंड × [V 1x - V 2x ]

एफ एक्स = ρaV[V - (-V cos θ)] = ρaV[V + V cos θ]

एफ एक्स = ρaV 2 [1 + कॉस θ]

अब,

दोनों मामलों में जेट द्वारा लगाए गए बल की तुलना करने पर हम देख सकते हैं कि घुमावदार प्लेट पर जेट द्वारा लगाया गया बल विक्षेपण के कोण θ पर निर्भर करता है, इसलिए यह सपाट प्लेट की तुलना में कभी-कभी अधिक और कभी-कभी कम भी हो सकता है।

संकल्पना:

प्लेट पर जेट द्वारा लगाया गया बल:

${F}_x=\rho A{V}^2$

F_x = बल की दिशा में संवेग के परिवर्तन की दर 

A = जेट का क्षेत्रफल, V = जेट का वेग 

गणना:

दिया गया है:

व्यास = 75 mm = 75 × 10^-3 m, V = 20 m/s

$F_x=1000\times \frac{\pi }{4}\times {\left(75\times {10}^{-3}\right)}^2\times {20}^2$

= 1767.14 ≈ 1768 N

संकल्पना: पेल्टन के पहिया में जेट अनुपात को पहिये का पिच व्यास और जेट व्यास के अनुपात के रूप में परिभाषित किया जाता है।

अर्थात् J = D/d
 
सूचना: जेट अनुपात 2 को सामान्यतौर पर अपनाया जाता है।

अवधारणा:

जब पानी का जेट एक निश्चित प्लेट से टकराता है, तो जेट असमान निर्वहन को ले जाने वाली दो धाराओं में विभाजित हो जाता है और इसे निम्न द्वारा दिया जाता है

$Q_1=\frac{Q\left(1+cos\theta \right)}{2}$

$Q_2=\frac{Q\left(1-cos\theta \right)}{2}$

जहाँ,

Q प्लेट से टकराने वाले पानी का बहाव है

θ is the angle made by jet with with the plate

गणना:

दिया गया है कि:

Jet strikes at 30° to the normal to the plate

⇒ θ (angle made by jet with the plate) = 90°- 30°

⇒ θ = 60°  

$\frac{Q_1}{Q_2}=\frac{\left(1+cos\theta \right)}{\left(1-cos\theta \right)}$

$\frac{Q_1}{Q_2}=\frac{\left(1+cos{60}^{\circ }\right)}{\left(1-cos{60}^{\circ }\right)}$

$\frac{Q_1}{Q_2}=3$

एक स्थिर ऊर्ध्वाधर प्लेट से टकराने वाला जेट:

न्यूटन के द्वितीय नियम से

F = dp/dt; जहाँ; p = संवेग = mv

∴ $F=\frac{\left(initialmomentum-finalmomentum\right)}{time}$

∴ $F=\frac{\left(mass\times initialvelocity-mass\times finalvelocity\right)}{time}$

∴ $F=\frac{m\left(velocityofjetbeforestriking-velocityofjetafterstriking\right)}{time}$

∴ $F=\frac{m\left(V-0\right)}{time}$        ----(1)

अब 

द्रव्यमान = ρ × आयतन ; आयतन = क्षेत्रफल × लंबाई 

∴ [द्रव्यमान (m)]/समय  = [ρ × क्षेत्रफल × लंबाई ]/समय  ∵ लंबाई /समय  = वेग 

∴ $\frac{m}{time}=\rho \times area\times velocity$        ----(2)

समीकरण (2) को समीकरण (1) में रखने पर 

∴ F = ρ × a × v²

सूचना: एक स्थिर प्रवृत्त प्लेट से टकराने वाला जेट

माना कि हम प्लेट के लंब दिशा में आवेग-संवेग समीकरण को लागू करते हैं

अवधारणा:

सामान्य रूप से टकराने वाले जेट द्वारा गतिमान प्लेट पर बल निम्न द्वारा दिया जाता है:

F = ρA (v - u)2

जहाँ ρ द्रव का घनत्व है, A = जल जेट का क्षेत्रफल, v = जेट का वेग, u = प्लेट का वेग

गणना:

दिया हुआ है कि:

जल जेट का क्षेत्रफल, A = 0.0020 m2

जेट का वेग, v = 10 m/s

प्लेट का वेग, u = 5 m/s

प्लेट पर बल है:

F = ρA(v - u)2

F = 1000 × 0.0020 × (10 - 5)2

F = 50 N

स्थिर प्लेट पर जेट द्वारा लगाया गया बल:

स्थिति 1:

प्लेट जेट Fx = ρAv2 के लंबवत है

स्थिति 2:

प्लेट जेट की ओर कोण θ Fx = ρAv2 × sin2θ पर झुकी हुई है

[नोट: चलती प्लेट पर जेट द्वारा लगाए गए बल का पता लगाने के लिए, उपरोक्त समीकरणों में v को (v - u) से बदलें।

जहाँ u प्लेट का वेग है।]

संकल्पना:

• जब एक लंबे पाइप में प्रवाहित होने वाले पानी को अचानक वाल्व बंद करके या इसी तरह के किसी भी कारण से रोका जाता है, तो गतिमान पानी के संवेग के नष्ट हो जाने के कारण दाब में वृद्धि होगी।
• यह पाइप के साथ पारेषित उच्च दाब की एक तरंग का कारण बनता है जो नाॅकिंग रूप में जाना जाता है।
• पाइप में दाब में अचानक वृद्धि की इस घटना को वाॅटर हैमर या हैमर ब्लो के रूप में जाना जाता है।
• वाॅटर हैमर एक पेनस्टॉक में विकसित किया गया है।
• दाब में वृद्धि की तीव्रता निम्न पर निर्भर करती है:
  • जिस गति से वाल्व बंद होता है।
  • प्रवाह का वेग
  • पाइप की लंबाई
  • पाइप सामग्री के साथ-साथ प्रवाहित होने वाले द्रव के प्रत्यास्थ गुणधर्म।