Time, Speed & Distance — पूर्ण अध्याय
शून्य से एडवांस्ड तक — स्कूल और प्रतियोगी परीक्षाओं के लिए संपूर्ण मार्गदर्शिका
सबसे पहले समझते हैं कि समय, चाल और दूरी क्या हैं — बिल्कुल शून्य से
दूरी का मतलब है — दो बिंदुओं के बीच की लंबाई। जब आप अपने घर से स्कूल जाते हैं, तो जो रास्ता तय करते हैं, उसकी लंबाई ही दूरी है।
किसी वस्तु द्वारा तय किए गए मार्ग की कुल लंबाई को दूरी कहते हैं।
| इकाई | संक्षिप्त रूप | संबंध | उदाहरण |
|---|---|---|---|
| मिलीमीटर | mm | — | पेंसिल की नोक |
| सेंटीमीटर | cm | 1 cm = 10 mm | उंगली की चौड़ाई |
| मीटर | m | 1 m = 100 cm | कमरे की लंबाई |
| किलोमीटर | km | 1 km = 1000 m | शहरों के बीच दूरी |
दूरी हमेशा धनात्मक (positive) होती है। दूरी कभी शून्य या ऋणात्मक नहीं हो सकती (जब तक वस्तु चली ही न हो)।
समय का मतलब है — कोई काम करने में लगा हुआ काल। जब आप घर से स्कूल जाते हैं, तो जितना समय लगता है, वही आपका यात्रा समय है।
किसी घटना के होने की अवधि को समय कहते हैं। गति के संदर्भ में, यह वह अवधि है जिसमें कोई वस्तु कुछ दूरी तय करती है।
| इकाई | संक्षिप्त रूप | संबंध |
|---|---|---|
| सेकंड | s या sec | मूल इकाई |
| मिनट | min | 1 min = 60 sec |
| घंटा | hr | 1 hr = 60 min = 3600 sec |
| दिन | day | 1 day = 24 hr |
1 घंटा = 60 मिनट = 3600 सेकंड
1 मिनट = 60 सेकंड
ये रूपांतरण प्रश्नों में बहुत काम आते हैं!
चाल का मतलब है — एक निश्चित समय में कितनी दूरी तय की गई। अगर आप 1 घंटे में 60 km जाते हैं, तो आपकी चाल 60 km/h है।
एक इकाई समय में तय की गई दूरी को चाल (Speed) कहते हैं।
| इकाई | कब उपयोग करें | उदाहरण |
|---|---|---|
| km/h (किमी/घंटा) | गाड़ियाँ, ट्रेनें | कार की चाल 80 km/h |
| m/s (मीटर/सेकंड) | दौड़, विज्ञान | ध्वनि की चाल 340 m/s |
| m/min | चलना | व्यक्ति 60 m/min |
जब वस्तु हर समय अंतराल में समान दूरी तय करे। जैसे — कार हमेशा 60 km/h से चल रही है।
जब चाल बदलती रहे। जैसे — कभी 40 km/h, कभी 80 km/h। वास्तविक जीवन में ज्यादातर यही होता है।
छात्र अक्सर चाल और वेग (Velocity) में भ्रमित होते हैं। चाल केवल बताती है कि कितनी तेज़, जबकि वेग दिशा भी बताता है। प्रतियोगी परीक्षाओं में ज्यादातर चाल के प्रश्न आते हैं।
ये तीनों एक-दूसरे से जुड़े हैं। अगर आपको कोई दो पता हों, तो तीसरा निकाल सकते हैं।
एक त्रिभुज बनाएं। ऊपर D (Distance), नीचे बाएं S (Speed), नीचे दाएं T (Time)।
जो निकालना है, उसे ढक दें:
| स्थिति | परिणाम | उदाहरण |
|---|---|---|
| चाल बढ़े, समय समान | दूरी बढ़ेगी | तेज़ चलोगे तो ज़्यादा दूर जाओगे |
| चाल घटे, समय समान | दूरी घटेगी | धीमे चलोगे तो कम दूर जाओगे |
| दूरी समान, चाल बढ़े | समय कम लगेगा | तेज़ गाड़ी जल्दी पहुँचेगी |
| दूरी समान, चाल घटे | समय ज़्यादा लगेगा | धीमी गाड़ी देरी से पहुँचेगी |
• चाल और दूरी समानुपाती हैं (समय स्थिर हो) → चाल दोगुनी, दूरी दोगुनी
• चाल और समय व्युत्क्रमानुपाती हैं (दूरी स्थिर हो) → चाल दोगुनी, समय आधा
• दूरी और समय समानुपाती हैं (चाल स्थिर हो) → दूरी दोगुनी, समय दोगुना
समय, चाल और दूरी गणित के सबसे ज़्यादा पूछे जाने वाले विषयों में से एक है।
एक ही जगह सभी सूत्र — विस्तृत व्याख्या के साथ
जहाँ: S = चाल, D = दूरी, T = समय
अर्थात km/h वाली संख्या को $\frac{5}{18}$ से गुणा करें
उदाहरण: $72 \text{ km/h} = 72 \times \frac{5}{18} = 20 \text{ m/s}$
अर्थात m/s वाली संख्या को $\frac{18}{5}$ से गुणा करें
उदाहरण: $15 \text{ m/s} = 15 \times \frac{18}{5} = 54 \text{ km/h}$
जहाँ $S_1$ = पहली चाल, $S_2$ = दूसरी चाल
यह हरात्मक माध्य (Harmonic Mean) है।
जब दो वस्तुएँ आमने-सामने आ रही हों, तो उनकी चालें जुड़ जाती हैं।
जब दो वस्तुएँ एक ही दिशा में जा रही हों, तो चालें घटती हैं।
खंभा/व्यक्ति की लंबाई नगण्य (negligible) मानी जाती है।
$L_1, L_2$ = दोनों रेलों की लंबाइयाँ, $S_1, S_2$ = दोनों की चालें
यहाँ $S_1 > S_2$ (तेज़ रेल पीछे से आ रही है)
$u$ = शांत जल में नाव की चाल, $v$ = धारा की चाल
धारा के विरुद्ध जाने पर नाव धीमी चलती है — चालें घटती हैं
दोनों धावकों द्वारा एक चक्कर लगाने में लगे समय का LCM
km/h ↔ m/s और अन्य रूपांतरण — विस्तृत समझ
प्रश्नों में अक्सर चाल km/h में दी होती है और दूरी मीटर में या समय सेकंड में। ऐसे में इकाइयाँ मिलानी पड़ती हैं।
$\frac{5}{18}$ से गुणा करें
उदाहरण: $36 \text{ km/h} = 36 \times \frac{5}{18} = 10 \text{ m/s}$
$\frac{18}{5}$ से गुणा करें
उदाहरण: $25 \text{ m/s} = 25 \times \frac{18}{5} = 90 \text{ km/h}$
| km/h | m/s | km/h | m/s |
|---|---|---|---|
| 18 | 5 | 36 | 10 |
| 54 | 15 | 72 | 20 |
| 90 | 25 | 108 | 30 |
| 144 | 40 | 180 | 50 |
km/h को m/s में बदलने के लिए — संख्या को 18 से भाग दें, फिर 5 से गुणा करें।
उदाहरण: 90 km/h → 90 ÷ 18 = 5 → 5 × 5 = 25 m/s
सबसे ज़्यादा गलती इसी टॉपिक में होती है — पूरी समझ यहाँ पाएं
जब कोई वस्तु अलग-अलग चाल से यात्रा करती है, तो पूरी यात्रा की एक समान चाल जो वही कुल दूरी उतने ही कुल समय में तय करे, उसे औसत चाल कहते हैं।
औसत चाल ≠ $\frac{S_1 + S_2}{2}$ (चालों का साधारण औसत)
यह केवल तभी सही है जब दोनों चालों पर समान समय तक चला गया हो।
एक व्यक्ति A से B तक $S_1$ चाल से जाता है और B से A तक $S_2$ चाल से वापस आता है।
यदि दोनों चालों पर समान समय चला गया हो:
जब दो वस्तुएँ एक साथ चल रही हों — उनकी एक-दूसरे के सापेक्ष चाल
जब दो वस्तुएँ गतिमान हों, तो एक वस्तु की चाल दूसरी वस्तु के सापेक्ष (relative to) जो होती है, उसे सापेक्ष चाल कहते हैं।
मान लीजिए आप एक ट्रेन में बैठे हैं जो 80 km/h से चल रही है। दूसरी ट्रेन विपरीत दिशा में 60 km/h से आ रही है। आपको लगेगा कि दूसरी ट्रेन बहुत तेज़ (140 km/h) से गुज़री। यही सापेक्ष चाल है!
दोनों एक-दूसरे की ओर आ रहे हैं → चालें जुड़ती हैं
उदाहरण: 50 km/h + 30 km/h = 80 km/h
दोनों एक ही दिशा में जा रहे हैं → चालें घटती हैं
उदाहरण: 80 km/h - 60 km/h = 20 km/h
🔄 विपरीत = जोड़ — दोनों मिलकर जल्दी मिलते हैं
➡️ समान = घटाव — पीछे वाली गाड़ी धीरे-धीरे करीब आती है
सबसे ज़्यादा पूछे जाने वाले प्रश्न — खंभा, प्लेटफॉर्म, पुल, सुरंग
रेल प्रश्नों में सबसे महत्वपूर्ण बात — रेल को कितनी दूरी तय करनी है?
| स्थिति | तय की गई दूरी | सूत्र |
|---|---|---|
| खंभा/व्यक्ति/पेड़ पार करना | रेल की लंबाई | $T = \frac{L_{train}}{S}$ |
| प्लेटफॉर्म पार करना | रेल + प्लेटफॉर्म | $T = \frac{L_{train} + L_{platform}}{S}$ |
| पुल/सुरंग पार करना | रेल + पुल/सुरंग | $T = \frac{L_{train} + L_{bridge}}{S}$ |
| दूसरी रेल पार करना (विपरीत) | दोनों रेलों की लंबाई | $T = \frac{L_1 + L_2}{S_1 + S_2}$ |
| दूसरी रेल पार करना (समान) | दोनों रेलों की लंबाई | $T = \frac{L_1 + L_2}{S_1 - S_2}$ |
रेल जब किसी प्लेटफॉर्म/पुल को पार करती है, तो उसे अपनी पूरी लंबाई + प्लेटफॉर्म की लंबाई तय करनी पड़ती है। क्योंकि रेल का इंजन प्लेटफॉर्म पर पहुँचने से लेकर आखिरी डिब्बा प्लेटफॉर्म से निकलने तक पूरी दूरी तय होती है।
धारा के अनुकूल और प्रतिकूल गति — सभी प्रकार के प्रश्न
जब नाव नदी में चलती है, तो नदी का पानी भी बह रहा होता है। इस बहाव (धारा) का नाव की चाल पर प्रभाव पड़ता है।
नाव धारा की दिशा में जा रही है — धारा मदद करती है
$u$ = शांत जल में नाव की चाल, $v$ = धारा की चाल
नाव धारा के विरुद्ध जा रही है — धारा रोकती है
प्रतिकूल चाल हमेशा अनुकूल से कम होती है
Downstream और Upstream चालों का औसत
Downstream और Upstream चालों के अंतर का आधा
🌊 Downstream = Down (नीचे) = धारा के साथ = जोड़ (+)
🏔️ Upstream = Up (ऊपर) = धारा के खिलाफ = घटाव (-)
नाव की चाल = दोनों का औसत, धारा की चाल = अंतर का आधा
गोलाकार ट्रैक पर दौड़ने वाले प्रश्न — मिलना और ओवरटेक करना
जब दो या अधिक व्यक्ति एक वृत्तीय (गोलाकार) पथ पर दौड़ते हैं, तो वे कब और कहाँ मिलेंगे — यह जानना महत्वपूर्ण है।
प्रतियोगी परीक्षाओं में समय बचाने के लिए तेज़ विधियाँ
अगर चालों का अनुपात $a:b$ है, तो समान दूरी के लिए समय का अनुपात $b:a$ होगा।
उदाहरण: चाल अनुपात 3:4 → समय अनुपात 4:3
समान दूरी के लिए, अगर चाल दोगुनी कर दें, तो समय आधा हो जाएगा।
चाल 3 गुनी → समय $\frac{1}{3}$
समान दूरी पर दो चालें $S_1$ और $S_2$:
औसत चाल = $\frac{2S_1S_2}{S_1+S_2}$
त्वरित: $\frac{2}{\frac{1}{S_1} + \frac{1}{S_2}}$
संख्या को 18 से भागो, फिर 5 से गुणा करो।
72 km/h → 72÷18 = 4 → 4×5 = 20 m/s
अगर रेल खंभे को $t_1$ सेकंड में और प्लेटफॉर्म को $t_2$ सेकंड में पार करे:
रेल की लंबाई = $\frac{\text{प्लेटफॉर्म की लंबाई} \times t_1}{t_2 - t_1}$
Downstream = $u+v$, Upstream = $u-v$
नाव = $\frac{D+U}{2}$, धारा = $\frac{D-U}{2}$
याद रखें: "नाव = औसत, धारा = आधा अंतर"
दो व्यक्ति A और B एक-दूसरे की ओर चल रहे हैं:
मिलने का समय = $\frac{\text{कुल दूरी}}{S_A + S_B}$
A द्वारा तय दूरी = $S_A \times \text{समय}$
वृत्तीय पथ पर starting point पर मिलने का समय = दोनों के एक चक्कर के समय का LCM
अगर A एक चक्कर 10 min में और B 15 min में लगाता है → LCM(10,15) = 30 min
अगर चाल $\frac{a}{b}$ गुनी करने पर $t$ मिनट देरी/जल्दी:
सामान्य समय = $\frac{b \times t}{|a-b|}$
बिना रुके चाल = $S_1$, रुकते हुए चाल = $S_2$
प्रति घंटा रुकने का समय = $\frac{S_1 - S_2}{S_1} \times 60$ मिनट
सूत्रों और अवधारणाओं को हमेशा याद रखने की आसान विधियाँ
❌ औसत चाल = $\frac{S_1 + S_2}{2}$ (गलत!)
✅ औसत चाल = $\frac{2S_1S_2}{S_1 + S_2}$ (समान दूरी के लिए सही)
❌ चाल km/h में, दूरी मीटर में — सीधे भाग देना (गलत!)
✅ पहले इकाइयाँ मिलाओ, फिर गणना करो
❌ प्लेटफॉर्म पार करने में केवल प्लेटफॉर्म की लंबाई लेना (गलत!)
✅ रेल की लंबाई + प्लेटफॉर्म की लंबाई = कुल दूरी
❌ समान दिशा में भी चालें जोड़ देना (गलत!)
✅ समान दिशा = घटाव, विपरीत दिशा = जोड़
आसान से कठिन तक — चरणबद्ध हल के साथ
अभ्यास से ही perfection आता है — सभी प्रकार के प्रश्न
1. चाल = दूरी ÷
2. 1 km/h = m/s
3. समान दूरी के लिए औसत चाल =
4. विपरीत दिशा में सापेक्ष चाल = S₁ S₂
5. Downstream चाल = u v
1. औसत चाल हमेशा चालों के साधारण औसत के बराबर होती है।
2. km/h को m/s में बदलने के लिए 5/18 से गुणा करते हैं।
3. समान दिशा में सापेक्ष चाल = S₁ + S₂
4. रेल द्वारा खंभा पार करने में केवल रेल की लंबाई तय होती है।
5. Upstream चाल = u + v
हल:
चाल = 5 m/s, समय = 30 मिनट = 30 × 60 = 1800 सेकंड
दूरी = चाल × समय = 5 × 1800 = 9000 m = 9 km
हल:
108 × 5/18 = 6 × 5 = 30 m/s
हल:
सापेक्ष चाल = 45 + 55 = 100 km/h
समय = 200/100 = 2 घंटे
हल:
कुल दूरी = 300 + 450 = 750 m
चाल = 54 km/h = 15 m/s
समय = 750/15 = 50 सेकंड
हल:
Downstream = 12 + 4 = 16 km/h
Upstream = 12 - 4 = 8 km/h
अपने प्रश्नों को हल करें — तुरंत उत्तर पाएं
कोई दो मान डालें, तीसरा निकलेगा
समान दूरी के लिए दो चालें डालें
प्रतियोगी परीक्षाओं में सफलता के लिए विशेष रणनीति
| प्रश्न प्रकार | SSC | Railway | Banking | Police | महत्व |
|---|---|---|---|---|---|
| रेल और प्लेटफॉर्म | ⭐⭐⭐ | ⭐⭐⭐⭐ | ⭐⭐ | ⭐⭐⭐ | बहुत ज़्यादा |
| नाव और धारा | ⭐⭐⭐ | ⭐⭐⭐ | ⭐⭐⭐⭐ | ⭐⭐ | ज़्यादा |
| औसत चाल | ⭐⭐⭐⭐ | ⭐⭐⭐ | ⭐⭐⭐ | ⭐⭐⭐ | बहुत ज़्यादा |
| सापेक्ष चाल | ⭐⭐⭐ | ⭐⭐⭐ | ⭐⭐ | ⭐⭐⭐ | ज़्यादा |
| इकाई रूपांतरण | ⭐⭐ | ⭐⭐⭐ | ⭐⭐ | ⭐⭐ | मध्यम |
| वृत्तीय दौड़ | ⭐⭐ | ⭐⭐ | ⭐⭐ | ⭐ | मध्यम |
परीक्षा में विकल्प में $\frac{S_1+S_2}{2}$ जरूर होता है — यह गलत है! सही उत्तर $\frac{2S_1S_2}{S_1+S_2}$ है।
चाल km/h में, दूरी मीटर में — सीधे भाग देने पर गलत उत्तर आएगा। पहले इकाइयाँ मिलाएं।
प्लेटफॉर्म पार करने में केवल प्लेटफॉर्म की लंबाई लेना — रेल की लंबाई भी जोड़नी है!
"एक ही दिशा" और "विपरीत दिशा" में अंतर समझें — गलत दिशा लेने पर पूरा उत्तर गलत।
रेल का "पार करना" = पूरी लंबाई तय करना, "पहुँचना" = केवल सामने आना।
परीक्षा से पहले अंतिम बार — सब कुछ एक नज़र में
| क्र. | सूत्र | कब उपयोग करें |
|---|---|---|
| 1 | S = D/T | चाल निकालनी हो |
| 2 | D = S × T | दूरी निकालनी हो |
| 3 | T = D/S | समय निकालना हो |
| 4 | × 5/18 | km/h → m/s |
| 5 | × 18/5 | m/s → km/h |
| 6 | 2S₁S₂/(S₁+S₂) | औसत चाल (समान दूरी) |
| 7 | S₁ + S₂ | सापेक्ष चाल (विपरीत) |
| 8 | S₁ - S₂ | सापेक्ष चाल (समान) |
| 9 | (L₁+L₂)/(S₁+S₂) | दो रेलें (विपरीत) |
| 10 | (L₁+L₂)/(S₁-S₂) | दो रेलें (समान) |
| 11 | u+v, u-v | नाव-धारा |
| 12 | (D+U)/2, (D-U)/2 | नाव/धारा की चाल |
अभ्यास करते रहें — सफलता जरूर मिलेगी!
"गणित डरने से नहीं, समझने से आसान होता है।"
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