Introduction
Mensuration में कई problems में solids को combine किया जाता है (जैसे एक cone को cylinder के ऊपर रखना) या एक solid को melt करके दूसरे solid में convert किया जाता है (melting और recasting)। यह pattern आपको सिखाता है कि volumes को कैसे add/subtract करना है और conversion में volume equality कैसे apply होती है - यह exams में बहुत common और high-yield topic है।
इसे master करने से आप tank capacities, metal casting, hollow objects और shaded/remaining volumes जैसे practical questions आसानी से solve कर पाएंगे।
Pattern: Combination and Conversion of Solids
Pattern
Key concept: Combined shapes में volumes (या areas) को add/subtract करते हैं। Conversion में total volume before = total volume after का rule लगाते हैं।
Useful relations:
• Volume add/subtract: Volume(composite) = अलग-अलग parts के volumes का sum - removed parts का volume।
• Conversion: Volume(before) = Volume(after) (mass और density constant होने पर)।
• Problems में commonly used formulas: cylinder πr²h, cone (1/3)πr²h, sphere (4/3)πr³, cuboid lbh.
Step-by-Step Example
Question
9 cm radius वाली एक solid metal sphere को melt करके identical cones में recast किया जाता है, जिनका base radius 3 cm और height 8 cm है। कितने full cones बन सकते हैं?
Solution
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Step 1: Sphere का volume निकालें।
Sphere volume = (4/3)πR³. यहाँ R = 9 cm: V_sphere = (4/3)π × 9³ = (4/3)π × 729 = 972π. -
Step 2: एक cone का volume निकालें।
Cone volume = (1/3)πr²h. यहाँ r = 3 cm, h = 8 cm: V_cone = (1/3)π × 3² × 8 = (1/3)π × 9 × 8 = 24π. -
Step 3: Conversion equality apply करें।
Number of cones = V_sphere ÷ V_cone = (972π) ÷ (24π) = 972 ÷ 24 = 40.5. -
Step 4: Final Answer.
केवल full cones count होते हैं → 40 full cones बनेंगे (half-cone बच जाएगा)। -
Quick Check:
40 × 24π = 960π जो 972π से कम है; एक और cone बनाने के लिए 24π extra चाहिए जो sphere volume से ज्यादा है ✅
Quick Variations
1. Cylindrical cavity वाला cylinder (hollow pipe): outer cylinder volume - inner cylinder volume करें।
2. Cone + cylinder से बना solid: दोनों के volumes add करें।
3. कई छोटे solids का metal मिलाकर बड़ा solid बनाना: छोटे volumes को sum करके बड़े shape से equate करें।
4. Shaded region problems: outer solid/area से inner को subtract करके remaining material निकालें।
5. Conversion with loss/gain: अगर percentage loss दिया है तो पहले loss factor लगाएँ (जैसे usable volume = (1 - loss%) × initial volume) फिर equate करें।
Trick to Always Use
- Step 1 → हर part का exact formula लिखें (शुरुआत में approximations न लें) और π को तब तक symbolic रखें जब तक cancellation न हो सके।
- Step 2 → Conversion में π, 1/3 जैसे common factors को cancel कर दें-calculation बहुत आसान हो जाती है।
- Step 3 → "How many" वाले questions में total available volume को single-item volume से divide करें और integer part (floor) लें।
- Step 4 → Feasibility check करें (जैसे source volume ≥ required volume) और अगर material loss दिया हो तो उसे जरूर consider करें।
Summary
Summary
Combination और conversion problems का core है volume का सही bookkeeping:
- Joined parts के volumes add करें; cavities या removed parts को subtract करें।
- Recasting में initial और final total volume को equate करें (loss factor हो तो apply करें)।
- Units consistent रखें और π का numeric use तब करें जब वह cancel न हो।
- Integer counts में हमेशा division का floor लें; leftover हो तो बताएं।
