Introduction
Pipes and Cisterns problems, Time and Work concepts का direct application हैं। यहाँ pipes (या taps) tank को या तो fill करते हैं (inflow) या empty करते हैं (outflow)। लक्ष्य यह पता लगाना होता है कि दिए गए conditions में tank को भरने या खाली करने में कितना time लगेगा।
यह pattern इसलिए important है क्योंकि इसमें काम की rate को दो opposite actions - inflow बढ़ाता है और outflow घटाता है - के साथ extend किया जाता है।
Pattern: Pipes and Cisterns (Inflow–Outflow)
Pattern
Key idea: Filling को positive work और emptying को negative work माना जाता है।
अगर कोई pipe x hours में tank भरता है, उसकी rate = 1/x (per hour)। कोई pipe y hours में tank खाली करता है, उसकी rate = -1/y। जब दोनों एक साथ open हों, तो combined rate = (1/x - 1/y).
Formula: Time to fill (or empty) = 1 ÷ (सभी pipes की net rate)
Step-by-Step Example
Question
Pipe A 12 hours में tank भरता है। Pipe B वही tank 15 hours में भरता है। Pipe C उसे 20 hours में खाली करता है। अगर तीनों pipes एक साथ खोले जाएं, तो tank कितने time में भरेगा?
Solution
-
Step 1: Individual rates निकालें (fill / empty)
A = 1/12 (filling), B = 1/15 (filling), C = -1/20 (emptying)。 -
Step 2: Combined rate निकालें
Combined rate = 1/12 + 1/15 - 1/20. -
Step 3: Common denominator लेकर rates add करें
LCM(12, 15, 20) = 60.
इसलिए (1/12 + 1/15 - 1/20) = (5 + 4 - 3)/60 = 6/60 = 1/10. -
Step 4: Time निकालें
Time = 1 ÷ (1/10) = 10 hours. -
Final Answer:
10 hours -
Quick Check:
10 hours में A करता है 10×(1/12)=5/6, B करता है 10×(1/15)=2/3, C empty करता है 10×(1/20)=1/2 → net = 5/6 + 2/3 - 1/2 = 1 पूरा काम ✅
Quick Variations
1. दो या अधिक filling pipes + एक emptying pipe।
2. Outflow pipe कुछ delay से खुले (partial operation)।
3. Partial filling (जैसे आधा tank) के लिए time निकालना।
4. ऐसे cases जहाँ outflow > inflow हो, tank भरने के बजाय खाली होता है।
Trick to Always Use
- Step 1: Inflow को (+) और outflow को (-) मानें।
- Step 2: उनकी rates add/subtract करके net rate निकालें।
- Step 3: Formula लगाएं: Time = 1 ÷ (Net rate).
- Step 4: Partial work के लिए required fraction से time multiply करें।
Summary
Summary
Pipes and Cisterns (Inflow-Outflow) problems में:
- Filling = positive rate; Emptying = negative rate।
- Combined rate = inflow और outflow rates का sum।
- Time = 1 ÷ (net rate)।
- Half या partial tanks के लिए time proportionally adjust करें।
