$m$ द्रव्यमान का एक पत्थर नगण्य द्रव्यमान और $k$ स्प्रिंग नियतांक वाली एक प्रत्यास्थ डोरी से बंधा है। डोरी की बिना खिंची लंबाई $L$ है। डोरी का दूसरा सिरा $P$ बिंदु पर एक कील से स्थिर है। प्रारंभ में पत्थर को $P$ बिंदु के स्तर पर रखा जाता है और ऊर्ध्वाधर रूप से गिराया जाता है।
$(a)$ ऊपर से वह दूरी $y$ ज्ञात कीजिए जब द्रव्यमान पहली बार एक क्षण के लिए स्थिर हो जाता है।
$(b)$ इस गिरावट में पत्थर द्वारा प्राप्त अधिकतम वेग क्या है?
$(c)$ पत्थर के अपने निम्नतम बिंदु पर पहुँचने के बाद गति की प्रकृति क्या होगी?

Vedclass pdf generator app on play store
Vedclass iOS app on app store
(N/A) आरेख पर विचार करें,पत्थर को $P$ बिंदु से गिराया जाता है।
$(a)$ पत्थर $L$ लंबाई तक मुक्त रूप से गिरता है। उसके बाद,डोरी की प्रत्यास्थता एक प्रत्यानयन बल लगाती है। मान लीजिए पत्थर $P$ से $y$ दूरी पर क्षणिक रूप से स्थिर है।
ऊर्जा संरक्षण के नियम के अनुसार,पत्थर की गुरुत्वीय स्थितिज ऊर्जा में कमी = डोरी की प्रत्यास्थ स्थितिज ऊर्जा में वृद्धि:
$mgy = \frac{1}{2}k(y - L)^2$
$mgy = \frac{1}{2}k(y^2 - 2yL + L^2)$
$2mgy = ky^2 - 2kyL + kL^2$
$ky^2 - 2(mg + kL)y + kL^2 = 0$
द्विघात सूत्र $y = \frac{-b \pm \sqrt{b^2 - 4ac}}{2a}$ का उपयोग करने पर:
$y = \frac{2(mg + kL) \pm \sqrt{4(mg + kL)^2 - 4k^2L^2}}{2k}$
$y = \frac{(mg + kL) + \sqrt{m^2g^2 + 2mgkL + k^2L^2 - k^2L^2}}{k}$
$y = L + \frac{mg + \sqrt{m^2g^2 + 2mgkL}}{k}$
$(b)$ अधिकतम वेग तब प्राप्त होता है जब त्वरण शून्य होता है,अर्थात जब तनाव बल वजन के बराबर होता है: $k(y_{eq} - L) = mg$,इसलिए $y_{eq} = L + \frac{mg}{k}$।
प्रारंभिक और संतुलन स्थिति के बीच ऊर्जा संरक्षण का उपयोग करने पर:
$mgy_{eq} = \frac{1}{2}mv_{max}^2 + \frac{1}{2}k(y_{eq} - L)^2$
$mg(L + \frac{mg}{k}) = \frac{1}{2}mv_{max}^2 + \frac{1}{2}k(\frac{mg}{k})^2$
$mgL + \frac{m^2g^2}{k} = \frac{1}{2}mv_{max}^2 + \frac{m^2g^2}{2k}$
$v_{max} = \sqrt{2gL + \frac{m^2g^2}{mk}} = \sqrt{2gL + \frac{mg^2}{k}}$।
$(c)$ निम्नतम बिंदु पर पहुँचने के बाद,पत्थर संतुलन स्थिति $y_{eq} = L + \frac{mg}{k}$ के इर्द-गिर्द सरल आवर्त गति $(SHM)$ करेगा।

Explore More

Similar Questions

$1\, kg$ और $4\, kg$ द्रव्यमान के दो पिंडों को चित्र में दिखाए अनुसार एक ऊर्ध्वाधर स्प्रिंग से जोड़ा गया है। छोटा द्रव्यमान $25\, rad/s$ की कोणीय आवृत्ति और $1.6\, cm$ के आयाम के साथ सरल आवर्त गति करता है,जबकि बड़ा द्रव्यमान जमीन पर स्थिर रहता है। निकाय द्वारा फर्श पर लगाया गया अधिकतम बल ..... $N$ है ($g = 10\, m/s^2$ लें)।

चित्र में दिखाए अनुसार $m$ द्रव्यमान का एक भार $h$ ऊँचाई से स्प्रिंग से लटके हुए स्केल पैन पर गिरता है। यदि स्प्रिंग नियतांक $k$ है,स्केल पैन का द्रव्यमान शून्य है और द्रव्यमान $m$ पैन के सापेक्ष उछलता नहीं है,तो कंपन का आयाम क्या होगा?

Difficult
View Solution

यदि स्प्रिंग वाली घड़ी को चंद्रमा पर ले जाया जाता है,तो वह

एक द्रव्यमान $m$ को समान बल नियतांक $K$ वाले दो स्प्रिंगों से जोड़ा गया है,जैसा कि निम्नलिखित चार व्यवस्थाओं में दिखाया गया है। यदि $T_1, T_2, T_3$ और $T_4$ क्रमशः इन व्यवस्थाओं में दोलन के आवर्तकाल हैं,तो किस स्थिति में आवर्तकाल अधिकतम होगा?

चित्र में दिखाए अनुसार,$2K, 2K, K$ और $2K$ बल नियतांक वाली चार द्रव्यमानहीन स्प्रिंगों को घर्षणहीन सतह पर रखे $M$ द्रव्यमान से जोड़ा गया है। यदि $M$ द्रव्यमान को क्षैतिज दिशा में विस्थापित किया जाता है,तो दोलन प्रणाली की आवृत्ति क्या होगी?

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