GATE 2027 Mechanical PYQ Part 10 🔥 Previous Year Questions MCQ MSQ NAT | GATE ME 2027 PYQ

Examon AE JE

11 chapters6 takeaways25 key terms10 questions

Overview

यह वीडियो गेट परीक्षा के लिए मैकेनिकल इंजीनियरिंग के पिछले वर्षों के प्रश्नों (PYQ) का एक विस्तृत समाधान प्रस्तुत करता है, जिसमें 2020 और 2019 के प्रश्न शामिल हैं। इसमें फ्लुइड मैकेनिक्स, स्ट्रेंथ ऑफ मैटेरियल्स (SOM), थर्मोडायनामिक्स, हीट ट्रांसफर, मशीन थ्योरी और मेट्रोलॉजी जैसे विभिन्न विषयों को कवर किया गया है। प्रत्येक प्रश्न को हल करने की प्रक्रिया, संबंधित अवधारणाओं और परीक्षा में पूछे जाने वाले प्रश्नों के प्रकारों पर प्रकाश डाला गया है। वीडियो में गेट 2027 के लिए एक वर्कशॉप और आगामी मैराथन सत्र की भी घोषणा की गई है।

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Chapters

फ्लुइड के टोटल एक्सीलरेशन में कन्वेक्टिव और लोकल (टेम्पोरल) एक्सीलरेशन शामिल होते हैं।
दिए गए वेग समीकरण (v = 4 / (t + x + y) j) का उपयोग करके, y-दिशा में वेग को पहचाना गया।
x और z दिशाओं में वेग शून्य माना गया क्योंकि केवल j कैप (y-दिशा) में वेग दिया गया था।
y-दिशा में कुल त्वरण की गणना के लिए v dv/dy + dv/dt सूत्र का उपयोग किया गया।
x=1, y=1 और t=2 सेकंड पर त्वरण की गणना की गई, जिसका परिणाम 3 m/s² आया।

यह अध्याय सिखाता है कि कैसे फ्लुइड के कुल त्वरण को उसके घटकों में विभाजित करके और दिए गए वेग फ़ंक्शन का उपयोग करके गणना की जाती है, जो फ्लुइड मैकेनिक्स की एक मौलिक अवधारणा है।

वेग v = 4 / (t + x + y) j मीटर/सेकंड दिया गया था, और x=1, y=1, t=2 सेकंड पर कुल त्वरण की गणना की गई।

एक ठोस क्यूब को चारों ओर से कंस्ट्रेंड (बाधित) किया गया है और समान रूप से गर्म किया गया है।
थर्मल एक्सपेंशन का गुणांक (alpha) और बल्क मॉड्यूलस (K) दिए गए हैं।
जब किसी वस्तु को समान रूप से गर्म किया जाता है और कंस्ट्रेंड किया जाता है, तो उसमें थर्मल स्ट्रेस उत्पन्न होता है।
वॉल्यूमेट्रिक स्ट्रेस की गणना बल्क मॉड्यूलस और वॉल्यूमेट्रिक स्ट्रेन के गुणनफल के रूप में की जाती है।
वॉल्यूमेट्रिक स्ट्रेन थर्मल स्ट्रेन (alpha * डेल्टा T) का तीन गुना होता है, जिससे वॉल्यूमेट्रिक स्ट्रेस 3 * K * alpha * डेल्टा T प्राप्त होता है।

यह खंड बताता है कि कैसे तापमान परिवर्तन और बाधाएं सामग्री में तनाव पैदा करती हैं, जो इंजीनियरिंग डिजाइन में थर्मल विस्तार और सामग्री की प्रतिक्रिया को समझने के लिए महत्वपूर्ण है।

1 मीटर साइड वाले क्यूब को 32°C से 242°C तक गर्म करने पर उत्पन्न वॉल्यूमेट्रिक स्ट्रेस की गणना की गई, जिसमें alpha = 1 * 10⁻⁵ /°C और K = 200 GPa था।

एक आदर्श गैस (हवा) को आइसोथर्मली (स्थिर तापमान पर) विस्तारित किया जाता है।
प्रारंभिक और अंतिम दबाव दिए गए हैं, और गैस स्थिरांक (R) ज्ञात है।
आइसोथर्मल प्रक्रिया के लिए, तापमान स्थिर रहता है, इसलिए तापमान परिवर्तन शून्य होता है।
एंट्रॉपी परिवर्तन का सूत्र S = mR ln(P₂/P₁) है, जहाँ m द्रव्यमान है और R गैस स्थिरांक है।
दिए गए मानों का उपयोग करके एंट्रॉपी परिवर्तन की गणना की गई।

यह अध्याय सिखाता है कि कैसे एक आदर्श गैस के आइसोथर्मल विस्तार के दौरान एंट्रॉपी में परिवर्तन की गणना की जाती है, जो थर्मोडायनामिक्स में ऊर्जा हस्तांतरण और सिस्टम की अव्यवस्था को समझने के लिए आवश्यक है।

1 किग्रा हवा को 10 बार से 1 बार तक आइसोथर्मली विस्तारित करने पर एंट्रॉपी परिवर्तन की गणना की गई, जिसमें R = 287 kJ/kg·K था।

एक ठोस सिलेंडर को एक सिरे पर फिक्स किया गया है और दूसरे सिरे पर टॉर्क लगाकर मोड़ा गया है।
सिलेंडर का व्यास, लंबाई, और मोड़ने का कोण (रेडियन में) दिया गया है।
अधिकतम शियर स्ट्रेन (tau_max) का मान दिया गया है।
टॉर्क समीकरण (T/J = tau/r = G*theta/L) का उपयोग करके अज्ञात पैरामीटर (P) की गणना की जाती है।
शियर स्ट्रेस और शियर स्ट्रेन के बीच संबंध का उपयोग करके गणना की गई।

यह खंड समझाता है कि कैसे एक शाफ्ट पर टॉर्क लगाने से उसमें शियर स्ट्रेस और स्ट्रेन उत्पन्न होता है, जो रोटेटिंग मशीनरी के डिजाइन और विश्लेषण के लिए महत्वपूर्ण है।

10 मिमी व्यास और 1 मीटर लंबाई वाले सिलेंडर को 10° (रेडियन में परिवर्तित) मोड़ने पर उत्पन्न अधिकतम शियर स्ट्रेन के आधार पर अज्ञात पैरामीटर P की गणना की गई।

दो अलग-अलग थर्मल कंडक्टिविटी (k1, k2) वाली समान आयामों की दो छड़ों को एंड-टू-एंड जोड़ा गया है।
इन दोनों छड़ों को एक कंपोजिट सिलेंडर से बदला गया है जिसकी कुल लंबाई दोनों की लंबाई के योग के बराबर है।
कंपोजिट सिलेंडर की प्रभावी (इक्विवेलेंट) थर्मल कंडक्टिविटी ज्ञात करनी है।
यह समस्या थर्मल रेजिस्टेंस के सिद्धांत पर आधारित है, जहाँ सीरीज कनेक्शन में रेजिस्टेंस जुड़ जाते हैं।
इक्विवेलेंट थर्मल कंडक्टिविटी का सूत्र 2*k1*k2 / (k1 + k2) प्राप्त होता है।

यह अध्याय सिखाता है कि कैसे विभिन्न सामग्रियों को एक साथ जोड़ने पर उनकी संयुक्त थर्मल कंडक्टिविटी की गणना की जाती है, जो हीट एक्सचेंजर और इन्सुलेशन डिजाइन जैसे अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण है।

दो छड़ों, जिनकी थर्मल कंडक्टिविटी k1 और k2 है, को जोड़ने के बाद बनी कंपोजिट छड़ की प्रभावी थर्मल कंडक्टिविटी की गणना की गई।

एक 10 किग्रा का ब्लॉक क्षैतिज फर्श पर रखा है, जिसका स्टैटिक फ्रिक्शन गुणांक (μ) 0.2 है।
ब्लॉक पर 10 न्यूटन का क्षैतिज बल लगाया गया है।
ब्लॉक पर लगने वाले फ्रिक्शन फोर्स की गणना करनी है।
फ्रिक्शन फोर्स की अधिकतम सीमा (limiting friction) μ * N (जहाँ N नॉर्मल फोर्स है) द्वारा दी जाती है।
ब्लॉक का वजन (mg) नॉर्मल फोर्स के बराबर है (98.1 N)। अधिकतम फ्रिक्शन फोर्स 19.62 N है, जो लगाए गए 10 N बल से अधिक है, इसलिए ब्लॉक हिलेगा नहीं और फ्रिक्शन फोर्स लगाए गए बल के बराबर (10 N) होगा।

यह खंड समझाता है कि कैसे किसी वस्तु पर लगने वाला फ्रिक्शन फोर्स लगाए गए बल और सतहों के बीच के गुणांक पर निर्भर करता है, जो किसी भी गतिमान या स्थिर वस्तु के व्यवहार को समझने के लिए मौलिक है।

10 किग्रा के ब्लॉक पर 10 N का बल लगाने पर लगने वाले फ्रिक्शन फोर्स की गणना की गई, जहाँ स्टैटिक फ्रिक्शन गुणांक 0.2 था।

दो स्प्रिंग-मास सिस्टम की तुलना की गई है।
सिस्टम 1 में, दो स्प्रिंग (k, k) सीरीज में जुड़े हैं और एक मास (m) से जुड़े हैं।
सिस्टम 2 में, दो स्प्रिंग (k, k) पैरेलल में जुड़े हैं और एक मास (m) से जुड़े हैं।
नेचुरल फ्रीक्वेंसी (ω) का सूत्र √(k_eq / m) है, जहाँ k_eq इक्विवेलेंट स्टिफनेस है।
सिस्टम 1 के लिए k_eq = k/2 और सिस्टम 2 के लिए k_eq = 2k है, जिससे ω₁/ω₂ का अनुपात 1/2 प्राप्त होता है।

यह अध्याय विभिन्न स्प्रिंग कॉन्फ़िगरेशन (सीरीज और पैरेलल) के तहत एक मास-स्प्रिंग सिस्टम की नेचुरल फ्रीक्वेंसी को कैसे प्रभावित करता है, यह दर्शाता है, जो डायनेमिक सिस्टम के विश्लेषण के लिए महत्वपूर्ण है।

सीरीज में जुड़े स्प्रिंग (k_eq = k/2) और पैरेलल में जुड़े स्प्रिंग (k_eq = 2k) वाले दो मास-स्प्रिंग सिस्टम की नेचुरल फ्रीक्वेंसी के अनुपात की गणना की गई।

एक मेटालिक स्पेसिमेन पर साइक्लिक लोडिंग के तहत फटीग टेस्ट किया जा रहा है।
मीन स्ट्रेस (140 MPa) और मिनिमम स्ट्रेस (-70 MPa) दिए गए हैं।
स्ट्रेस रेशियो (R) को मिनिमम स्ट्रेस और मैक्सिमम स्ट्रेस के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है।
मीन स्ट्रेस का सूत्र (σ_max + σ_min) / 2 होता है।
दिए गए मानों का उपयोग करके मैक्सिमम स्ट्रेस (350 MPa) और फिर स्ट्रेस रेशियो (-0.2) की गणना की गई।

यह खंड सिखाता है कि कैसे साइक्लिक लोडिंग के तहत सामग्री के व्यवहार का विश्लेषण करने के लिए स्ट्रेस रेशियो की गणना की जाती है, जो मशीनरी के घटकों के जीवनकाल का अनुमान लगाने में महत्वपूर्ण है।

मीन स्ट्रेस 140 MPa और मिनिमम स्ट्रेस -70 MPa वाले साइक्लिक लोडिंग के लिए स्ट्रेस रेशियो की गणना की गई।

एक स्टीम पावर साइकिल में रीजनरेशन का उपयोग किया गया है, जिसमें ओपन फीड वाटर हीटर शामिल है।
टरबाइन आइसेंट्रोपिक है, और पंप वर्क नगण्य है।
एनर्जी कंजर्वेशन सिद्धांत (इनपुट = आउटपुट) का उपयोग करके गणना की जाती है।
टरबाइन से निकाले गए स्टीम के मास फ्लो रेट (m_dot) की गणना की जाती है।
स्टीम टेबल से एंथैल्पी मानों (H2, H4, H5) का उपयोग करके m_dot की गणना की जाती है।

यह अध्याय दर्शाता है कि कैसे रीजनरेशन का उपयोग करके पावर प्लांट की दक्षता बढ़ाई जाती है, जो ऊर्जा उत्पादन प्रणालियों के डिजाइन और अनुकूलन के लिए एक महत्वपूर्ण अवधारणा है।

ओपन फीड वाटर हीटर वाले रीजनरेटिव स्टीम साइकिल में, टरबाइन से निकाले गए स्टीम के मास फ्लो रेट (m_dot) की गणना की गई, जिसमें विभिन्न बिंदुओं पर एंथैल्पी मान दिए गए थे।

एक रिजिड कंटेनर में हाइड्रोजन गैस (1 मोल) का तापमान 27°C से 37°C तक बढ़ाया जाता है।
कंटेनर का आयतन (1000 लीटर) और गैस स्थिरांक (R) दिए गए हैं।
आदर्श गैस समीकरण (PV = NRT) का उपयोग किया जाता है।
चूंकि कंटेनर रिजिड है, आयतन स्थिर रहता है, इसलिए प्रेशर में परिवर्तन तापमान परिवर्तन के सीधे आनुपातिक होता है (ΔP ∝ ΔT)।
तापमान परिवर्तन (10°C) का उपयोग करके प्रेशर में परिवर्तन (83.14 Pa) की गणना की गई।

यह खंड सिखाता है कि कैसे एक आदर्श गैस के तापमान में परिवर्तन से उसके दबाव में परिवर्तन होता है, जो गैसों के व्यवहार और थर्मोडायनामिक्स के बुनियादी सिद्धांतों को समझने के लिए महत्वपूर्ण है।

1 मोल हाइड्रोजन गैस का तापमान 27°C से 37°C तक 1000 लीटर के रिजिड कंटेनर में बढ़ाने पर प्रेशर में परिवर्तन की गणना की गई।

शार्प टर्निंग टूल के लिए साइड कटिंग एज एंगल (45°) और एंड कटिंग एज एंगल (10°) दिए गए हैं।
फीड (1 mm/rev) भी दिया गया है।
सेंटर लाइन एवरेज (CLA) सरफेस रफनेस की गणना करनी है।
CLA रफनेस की गणना के लिए एक सूत्र का उपयोग किया जाता है जो फीड और कटिंग एज एंगल पर निर्भर करता है।
CLA रफनेस का मान 3.75 माइक्रोन प्राप्त होता है।

यह अध्याय बताता है कि मशीनिंग प्रक्रिया के दौरान कटिंग टूल के ज्यामिति और फीड रेट कैसे तैयार सतह की रफनेस को प्रभावित करते हैं, जो उत्पाद की गुणवत्ता और प्रदर्शन के लिए महत्वपूर्ण है।

45° साइड कटिंग एज एंगल, 10° एंड कटिंग एज एंगल और 1 mm/rev फीड वाले टर्निंग ऑपरेशन के लिए सेंटर लाइन एवरेज (CLA) सरफेस रफनेस की गणना की गई।

Key takeaways

1गेट परीक्षा में विभिन्न इंजीनियरिंग विषयों से प्रश्न पूछे जाते हैं, जिनमें फ्लुइड मैकेनिक्स, SOM, थर्मोडायनामिक्स, हीट ट्रांसफर, वाइब्रेशन, फटीग एनालिसिस, पावर प्लांट और मेट्रोलॉजी शामिल हैं।
2समस्याओं को हल करने के लिए मौलिक सिद्धांतों और सूत्रों की गहरी समझ आवश्यक है।
3थर्मल स्ट्रेस, एंट्रॉपी परिवर्तन, फ्रिक्शन, नेचुरल फ्रीक्वेंसी, स्ट्रेस रेशियो और सरफेस रफनेस जैसी अवधारणाओं की गणना के लिए विशिष्ट सूत्र और तरीके लागू होते हैं।
4पावर प्लांट इंजीनियरिंग में रीजनरेशन जैसी तकनीकें दक्षता बढ़ाती हैं, और उनकी गणना ऊर्जा संतुलन पर आधारित होती है।
5आदर्श गैस नियम और थर्मोडायनामिक्स के सिद्धांत तापमान, दबाव और आयतन के बीच संबंधों को समझने के लिए महत्वपूर्ण हैं।
6मशीनिंग प्रक्रियाओं में कटिंग टूल की ज्यामिति और पैरामीटर तैयार सतह की गुणवत्ता को सीधे प्रभावित करते हैं।

Key terms

Total AccelerationConvective AccelerationLocal/Temporal AccelerationThermal StressBulk ModulusIsothermal ExpansionEntropy ChangeTorsional TwistingShear StrainThermal ConductivityEquivalent Thermal ConductivityFriction ForceStatic FrictionNatural FrequencySpring-Mass SystemFatigue AnalysisStress RatioMean StressRegenerationOpen Feed Water HeaterIdeal Gas LawSurface RoughnessCenter Line Average (CLA)Side Cutting Edge AngleEnd Cutting Edge Angle

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1फ्लुइड के कुल त्वरण की गणना में कन्वेक्टिव और लोकल त्वरण कैसे योगदान करते हैं?
2थर्मल स्ट्रेस क्या है और यह तब क्यों उत्पन्न होता है जब किसी वस्तु को गर्म किया जाता है और कंस्ट्रेंड किया जाता है?
3आइसोथर्मल विस्तार के दौरान गैस की एंट्रॉपी क्यों बदलती है, भले ही तापमान स्थिर रहे?
4एक शाफ्ट पर टॉर्क लगाने से उसमें शियर स्ट्रेस और स्ट्रेन कैसे उत्पन्न होते हैं?
5कंपोजिट सामग्री की प्रभावी थर्मल कंडक्टिविटी की गणना के लिए रेजिस्टेंस अवधारणा का उपयोग कैसे किया जाता है?
6किसी वस्तु पर लगने वाला फ्रिक्शन फोर्स लगाए गए बल से कैसे संबंधित है, खासकर जब बल सीमांत घर्षण से कम हो?
7स्प्रिंग-मास सिस्टम की नेचुरल फ्रीक्वेंसी को सीरीज और पैरेलल कनेक्शन कैसे प्रभावित करते हैं?
8फटीग एनालिसिस में स्ट्रेस रेशियो क्या दर्शाता है और यह सामग्री के जीवनकाल को कैसे प्रभावित करता है?
9रीजनरेशन पावर प्लांट की दक्षता को कैसे बढ़ाता है और इसकी गणना कैसे की जाती है?
10मशीनिंग में कटिंग टूल के पैरामीटर तैयार सतह की रफनेस को कैसे प्रभावित करते हैं?