$(a)$ એક બાળક તેના બંને હાથ ફેલાવીને ટર્નટેબલના કેન્દ્ર પર ઊભો છે. ટર્નટેબલ $40\; rev/min$ ની કોણીય ઝડપ સાથે ફરે છે. જો બાળક તેના હાથ પાછા વાળી લે અને તેનાથી તેની જડત્વની આઘૂર્ણ (moment of inertia) પ્રારંભિક મૂલ્યના $2/5$ ગણી થઈ જાય,તો બાળકની કોણીય ઝડપ કેટલી હશે? ધારો કે ટર્નટેબલ ઘર્ષણ વિના ફરે છે.
$(b)$ દર્શાવો કે બાળકની નવી ચાકગતિ ઉર્જા પ્રારંભિક ચાકગતિ ઉર્જા કરતા વધારે છે. તમે ચાકગતિ ઉર્જામાં થયેલા આ વધારાને કેવી રીતે સમજાવશો?

Vedclass pdf generator app on play store
Vedclass iOS app on app store
(A) પ્રારંભિક કોણીય વેગ,$\omega_{1} = 40\; rev/min$.
અંતિમ કોણીય વેગ $= \omega_{2}$.
હાથ ફેલાવેલા હોય ત્યારે બાળકની જડત્વની આઘૂર્ણ $= I_{1}$.
હાથ વાળેલા હોય ત્યારે બાળકની જડત્વની આઘૂર્ણ $= I_{2}$.
બંને જડત્વની આઘૂર્ણ વચ્ચેનો સંબંધ: $I_{2} = \frac{2}{5} I_{1}$.
તંત્ર પર કોઈ બાહ્ય ટોર્ક લાગતું ન હોવાથી,કોણીય વેગમાન $L$ અચળ રહે છે.
તેથી,$I_{2} \omega_{2} = I_{1} \omega_{1}$.
$\omega_{2} = \frac{I_{1}}{I_{2}} \omega_{1} = \frac{I_{1}}{\frac{2}{5} I_{1}} \times 40 = \frac{5}{2} \times 40 = 100\; rev/min$.
$(b)$ અંતિમ ચાકગતિ ઉર્જા $E_{F} = \frac{1}{2} I_{2} \omega_{2}^{2}$.
પ્રારંભિક ચાકગતિ ઉર્જા $E_{I} = \frac{1}{2} I_{1} \omega_{1}^{2}$.
$\frac{E_{F}}{E_{I}} = \frac{\frac{1}{2} I_{2} \omega_{2}^{2}}{\frac{1}{2} I_{1} \omega_{1}^{2}} = \frac{2}{5} \times \left(\frac{100}{40}\right)^{2} = \frac{2}{5} \times \left(\frac{5}{2}\right)^{2} = \frac{2}{5} \times \frac{25}{4} = 2.5$.
તેથી,$E_{F} = 2.5 E_{I}$.
ચાકગતિ ઉર્જામાં થયેલો વધારો બાળકે તેના હાથ વાળવા માટે કરેલા કાર્યને કારણે છે,જે તેની આંતરિક સ્નાયુબદ્ધ ઉર્જા દ્વારા પૂરી પાડવામાં આવે છે.

Explore More

Similar Questions

જ્યારે નૃત્યકાર બરફ પર ભ્રમણ કરતી વખતે પોતાના હાથ અંદરની તરફ ખેંચે છે,ત્યારે તે વધુ ઝડપથી ભ્રમણ કરે છે. આનું કારણ શું છે?

જો પૃથ્વીના ધ્રુવો પરનો બરફ પીગળીને વિષુવવૃત્ત તરફ વહે, તો પૃથ્વીનો કોણીય વેગ વધશે કે ઘટશે?

$L$ લંબાઈ અને $M$ દળનો એક પાતળો લીસો સળિયો તેના કેન્દ્રમાંથી પસાર થતી અને સળિયાને લંબ અક્ષ પર $\omega_0$ કોણીય ઝડપથી મુક્ત રીતે ભ્રમણ કરે છે. શરૂઆતમાં $m$ દળના બે મણકા સળિયાના કેન્દ્ર પર છે. મણકા સળિયા પર સરકવા માટે મુક્ત છે. જ્યારે મણકા સળિયાના વિરુદ્ધ છેડા પર પહોંચે ત્યારે તંત્રની કોણીય ઝડપ કેટલી હશે?

એક પાતળી આડી વર્તુળાકાર તકતી તેના કેન્દ્રમાંથી પસાર થતી શિરોલંબ ધરી પર ભ્રમણ કરી રહી છે. એક જીવડું તકતીની કિનારી પાસેના એક બિંદુ પર સ્થિર છે. હવે આ જીવડું તકતીના વ્યાસ પર ગતિ કરીને તેના બીજા છેડે પહોંચે છે. જીવડાની આ મુસાફરી દરમિયાન, તકતીની કોણીય ઝડપ:

$1 \, kg$ દળ અને $0.1 \, m$ ત્રિજ્યા ધરાવતી એક તકતી $20 \, rad/s$ ના કોણીય વેગથી ભ્રમણ કરે છે. જો તકતીની પરિઘ પર $0.5 \, kg$ દળ મૂકવામાં આવે,તો નવો કોણીય વેગ ($rad/s$ માં) કેટલો હશે?

Difficult
View Solution

Vedclass Products

For Students

Vedclass Test Series

Mock tests in real JEE/NEET style with performance analysis. 5-day free trial.

Start Free Trial
For Teachers

Exam Paper Generator

Generate Set A/B/C/D exam papers from 7.5L+ questions in 2 minutes. 3 chapters free.

Try Free
For Institutes

Online Exam Module

Live online exams with unlimited students, 360° analytics & white-label branding.

See Demo