$1 \,kg$ संहति के किसी गुटके को एक कमानी से बाँधा गया है । कमानी का कमानी स्थिरांक $50 \,N\, m ^{-1}$ है । गुटके को उसकी साम्यावस्था की स्थिति $x=0$ से $t=0$ पर किसी घर्षणहीन पृष्ठ पर कुछ दूरी $x=10 \,cm$ तक खींचा जाता है । जब गुटका अपनी माध्य-र्थिति से $5\, cm$ दर है, तब उसकी गतिज, स्थितिज तथा कुल ऊर्जाएँ परिकलित कीजिए ।

Vedclass pdf generator app on play store
Vedclass iOS app on app store

The block executes $SHM$, its angular frequency, as given

$\omega =\sqrt{\frac{k}{m}}$

$=\sqrt{\frac{50\, N m ^{-1}}{1 \,kg }}$

$=7.07 \,rad\, s ^{-1}$

Its displacement at any time t is then given by,

$x(t)=0.1\, \cos (7.07\, t)$

Therefore, when the particle is $5\; cm$ away from the mean position, we have

$0.05=0.1 \,\cos\, (7.07\, t)$

$\cos (7.07\, t)=0.5$ and hence

$\sin (7.07 \,t)=\frac{\sqrt{3}}{2}=0.866$

Then, the velocity of the block at $x=5 \,cm$ is

$=0.1 \times 7.07 \times 0.866 \,m s ^{-1}$

$=0.61\, m s ^{-1}$

Hence the $K.E.$ of the block.

$=\frac{1}{2} m v^{2}$

$=1 / 2\left[1\, kg \times\left(0.6123 \,m s ^{-1}\right)^{2}\right]$

$=0.19 \,J$

The $P.E$. of the block,

$=\frac{1}{2} k x^{2}$

$=1 / 2\left(50 \,N m ^{-1} \times 0.05\, m \times 0.05\, m \right)$

$=0.0625 \,J$

The total energy of the block at $x=5\, cm$

$= K.E. + P.E.$

$=0.25 \;J$

we also know that at maximum displacement. $K.E.$ is zero and hence the total energy of the system is equal to the $P.E.$ Therefore, the total energy of the system.

$=1 / 2\left(50 \,N m ^{-1} \times 0.1 \,m \times 0.1 \,m \right)$

$=0.25 J$

which is same as the sum of the two energies at a displacement of $5\; cm$. This is in conformity with the principle of conservation of energy

Similar Questions

किसी तार से लटके हुए हल्के स्प्रिंग् में $1$ किग्रा भार से $9.8$ सेमी की उध्र्वाधर वृद्धि होती है। दोलनकाल होगा

एक द्रव्यमान $m$ को ${K_1}$ व ${K_2}$ बल नियतांक वाली दो स्प्रिंगों से अलग-अलग लटकाने पर इनकी सरल आवर्त गतियों के आवर्तकाल क्रमश: ${t_1}$ व ${t_2}$ हैं। यदि उसी द्रव्यमान $m$ को चित्रानुसार दोनों स्प्रिंगों से लटकाया जाये तो इसकी सरल आवर्त गति के आवर्तकाल $t$ के लिए सही सम्बन्ध है

  • [AIPMT 2002]

जब $m$ द्रव्यमान को किसी स्प्रिंग से जोड़ा जाता है तो इसकी लम्बाई  में $0.2$ मीटर की वृद्धि हो जाती है। $m$ द्रव्यमान को थोड़ा सा अतिरिक्त खींच कर छोड़ देने पर इसका आवर्तकाल होगा

बराबर द्रव्यमान के दो पिण्ड $M$ तथा $N$ दो द्रव्यमानहीन स्प्रिंगों से अलग-अलग लटके हैं। स्प्रिंग के बल नियतांक क्रमश: ${k_1}$ तथा ${k_2}$ है। यदि दोनों पिण्ड ऊध्र्वाधर तल में इस प्रकार कम्पन करते हैं कि इनके अधिकतम वेग बराबर हैं, तब $M$ के कम्पन के आयाम का $N$ के साथ अनुपात है

  • [IIT 1988]

चित्र में प्रदर्शित स्प्रिंगों से बने निकाय का परिणामी बल नियतांक होगा