$R$ ત્રિજ્યાનો એક પાતળો વર્તુળાકાર તાર તેના ઊર્ધ્વ વ્યાસની ફરતે $\omega.$ જેટલી કોણીય આવૃત્તિથી ભ્રમણ કરે છે. આ વર્તુળ તાર પર એક નાની ગોળી તેના નિમ્નતમ બિંદુએ રહે તે માટે $\omega \leq \sqrt{g / R} $ છે તેમ દર્શાવો. $\omega=\sqrt{2 g / R}$ માટે કેન્દ્રને ગોળી સાથે જોડતા ત્રિજ્યા સદિશ વડે અધોદિશા (નિમ્નદિશા) સાથે બનાવેલ કોણ કેટલો હશે ? ઘર્ષણ અવગણો.
$R$ ત્રિજ્યાનો એક પાતળો વર્તુળાકાર તાર તેના ઊર્ધ્વ વ્યાસની ફરતે $\omega.$ જેટલી કોણીય આવૃત્તિથી ભ્રમણ કરે છે. આ વર્તુળ તાર પર એક નાની ગોળી તેના નિમ્નતમ બિંદુએ રહે તે માટે $\omega \leq \sqrt{g / R} $ છે તેમ દર્શાવો. $\omega=\sqrt{2 g / R}$ માટે કેન્દ્રને ગોળી સાથે જોડતા ત્રિજ્યા સદિશ વડે અધોદિશા (નિમ્નદિશા) સાથે બનાવેલ કોણ કેટલો હશે ? ઘર્ષણ અવગણો.
Let the radius vector joining the bead with the centre make an angle $\theta$, with the vertical downward direction.
$OP =R=$ Radius of the circle
$N=$ Normal reaction
The respective vertical and horizontal equations of forces can be written as:
$M g=N \cos \theta$
$m l \omega^{2}=N$
In $\Delta$ $OPQ$, we have:
$\sin \theta=\frac{l}{R}$
$l=R \sin \theta$
$m(R \sin \theta) \omega^{2}=N \sin \theta$
$m R \omega^{2}=N$
$m g=m R \omega^{2} \cos \theta$
$\cos \theta=\frac{ g }{R \omega^{2}}$
since $\cos \theta \leq 1,$ the bead will remain at its lowermost point for $\frac{g}{R \omega^{2}} \leq 1,$ i.e., for $\omega \leq \sqrt{\frac{g}{R}}$
For $\omega=\sqrt{\frac{2 g }{R}} {\text { or }} \omega^{2}=\frac{2 g }{R}$
On equatingabove equations
$\frac{2 g}{R}=\frac{g}{R \cos \theta}$
$\cos \theta=\frac{1}{2}$
$\therefore \theta=\cos ^{-1}(0.5)=60^{\circ}$
Similar Questions
જો કોઈ સાઇકલચાલક $4.9\, m/s$ ની ઝડપે સ્તરીય માર્ગ પર $4 \,m$ ત્રિજ્યાનો વળાંક લઈ શકતો હોય તો સાઇકલ ના ટાયર અને રસ્તા વચ્ચેનો ઘર્ષણાંક કેટલો હશે?
જો કોઈ સાઇકલચાલક $4.9\, m/s$ ની ઝડપે સ્તરીય માર્ગ પર $4 \,m$ ત્રિજ્યાનો વળાંક લઈ શકતો હોય તો સાઇકલ ના ટાયર અને રસ્તા વચ્ચેનો ઘર્ષણાંક કેટલો હશે?
- [AIIMS 1999]
દોરીના એક છેડે બાંધેલા $0.25\; kg$ દળના પથ્થરને સમક્ષિતિજ સમતલમાં $1.5 \;m$ $40\; rev./min$ ( પરિભ્રમણ/મિનિટ )ની ઝડપથી ઘુમાવવામાં આવે છે. દોરીમાં તણાવ કેટલું હશે ? જો દોરી મહત્તમ $200\; N$ નું તણાવ ખમી શકે તેમ હોય, તો કેટલી મહત્તમ ઝડપથી પથ્થરને ઘુમાવી શકાય ?
દોરીના એક છેડે બાંધેલા $0.25\; kg$ દળના પથ્થરને સમક્ષિતિજ સમતલમાં $1.5 \;m$ $40\; rev./min$ ( પરિભ્રમણ/મિનિટ )ની ઝડપથી ઘુમાવવામાં આવે છે. દોરીમાં તણાવ કેટલું હશે ? જો દોરી મહત્તમ $200\; N$ નું તણાવ ખમી શકે તેમ હોય, તો કેટલી મહત્તમ ઝડપથી પથ્થરને ઘુમાવી શકાય ?
વિધાન $I :$ એક સાઈકલ સવાર ઢોળાવ વગરના રસ્તા ઉપર $7\, kmh ^{-1}$ના ઝડપથી ગતિ કરે છે અને $2 \,m$ ની ત્રિજ્યા ધરાવતાં પથ પર પોતાની ઝડપ ઘટાડવા સિવાય એક sharp વળાંક લે છે. સ્થિત ઘર્ષણાંક $0.2$ છે. સાઈકલ સવાર સરક્તો નથી અને વળાંક પસાર કરે છે. $\left( g =9.8\, m / s ^{2}\right)$
વિધાન $II :$ જો રસ્તો $45^{\circ}$ ના કોણે ઢળેલા હોય તો સાઈકલ સવાર $2\, m$ ત્રિજ્યા ધરાવતો વળાંક સરક્યા સિવાય $18.5\, kmh ^{-1}$ની ઝડપ સાથે પસાર કરી શકે છે.
ઉપરોક્ત વિધાનોનાં સંદર્ભમાં, નીચે આપેલ વિકલ્પો પૈકી સાચો જવાબ પસંદ કરો :
વિધાન $I :$ એક સાઈકલ સવાર ઢોળાવ વગરના રસ્તા ઉપર $7\, kmh ^{-1}$ના ઝડપથી ગતિ કરે છે અને $2 \,m$ ની ત્રિજ્યા ધરાવતાં પથ પર પોતાની ઝડપ ઘટાડવા સિવાય એક sharp વળાંક લે છે. સ્થિત ઘર્ષણાંક $0.2$ છે. સાઈકલ સવાર સરક્તો નથી અને વળાંક પસાર કરે છે. $\left( g =9.8\, m / s ^{2}\right)$
વિધાન $II :$ જો રસ્તો $45^{\circ}$ ના કોણે ઢળેલા હોય તો સાઈકલ સવાર $2\, m$ ત્રિજ્યા ધરાવતો વળાંક સરક્યા સિવાય $18.5\, kmh ^{-1}$ની ઝડપ સાથે પસાર કરી શકે છે.
ઉપરોક્ત વિધાનોનાં સંદર્ભમાં, નીચે આપેલ વિકલ્પો પૈકી સાચો જવાબ પસંદ કરો :
- [JEE MAIN 2021]
$r$ ત્રિજ્યાના અને $Q$ ઢાળવાળા વક્રાકાર લીસા માર્ગ પરથી પસાર થતા વાહનની મહત્તમ સલામત ઝડપનું સૂત્ર લખો.
$r$ ત્રિજ્યાના અને $Q$ ઢાળવાળા વક્રાકાર લીસા માર્ગ પરથી પસાર થતા વાહનની મહત્તમ સલામત ઝડપનું સૂત્ર લખો.
ઢોળાવવાળા વક્રાકાર રોડ પર ગતિ કરતા વાહન માટે $(FBD)$ ની મદદથી મહત્તમ સલામત ઝડપ $(v_{max})$ નું સૂત્ર મેળવો.
ઢોળાવવાળા વક્રાકાર રોડ પર ગતિ કરતા વાહન માટે $(FBD)$ ની મદદથી મહત્તમ સલામત ઝડપ $(v_{max})$ નું સૂત્ર મેળવો.