તારના દ્રવ્યનો યંગ મોડ્યુલસ નક્કી કરવાની પ્રાયોગિક રીતે સમજાવો.
તારના દ્રવ્યનો યંગ મોડ્યુલસ નક્કી કરવા માટેની વિશિષ્ટ પ્રાયોગિક ગોઠવણી આકૃતિમાં દર્શવેલ છે.
સ્થિર દઢ આધાર પરથી સમાન લંબાઈ અને સમાન ત્રિજ્યાવાળા બે સુરેખ તારને પાસપાસે લટકાવેલ છે.
સંદર્ભ તાર $A$ મિલિમીટર માપક્રમનો મુખ્ય સ્કેલ $M$ અને વજન મૂકવા માટે પલ્લું ધરાવે છે. નિયમિત આડછેદનું ક્ષેત્રફળ ધરાવતો પરીક્ષણ તાર $B$ પણ પલ્લું ધરાવે છે. જેમાં, જાણીતાં વજનિયા મૂકી શકાય છે.
પરીક્ષણ તાર $B$ ના છેડા દર્શક સાથે વર્નિયર માપક્રમ જોડેલ છે અને સંદર્ભ તાર $A$ સાથે મુખ્ય માપક્રમ $M$ જોડેલ છે. પલ્લામાં મૂકેલાં વજનિયા અદ્યોદિશામાં બળ લગાડે છે અને પરીક્ષણ તાર તણાવ પ્રતિબળની અસર હેઠળ ખેંચાય છે.
વર્નિયરની ગોઠવણી દ્વારા પરીક્ષણ તારની લંબાઈમાં થતો વધારો માપવામાં આવે છે.
ઓરડાના તાપમાનમાં થતાં ફેરફારને કારણે થતો લંબાઈનો ફેરફાર ભરપાઈ કરવા માટે સંદર્ભ તારનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. કારણ કે, પરીક્ષણની તારની લંબાઈમાં થતો ફેરફાર સંદર્ભ તારની લંબાઈમાં થતાં ફેરફાર જેટલો જ હોય છે.
પરીક્ષણ તાર અને સંદર્ભ તારને સીધા રાખવા માટે બંને તારને પ્રારંભમાં નાના બોજ હેઠળ રાખીને વર્નિયર પરનું અવલોકન નોંધવામાં આવે છે.
હવે પરીક્ષણ તારને તણાવ પ્રતિબળની અસર હેઠળ લાવવા માટે તેના બોજમાં કમશઃ વધારો કરવામાં આવે છે અને વર્નિયરનાં દરેક વખતે અવલોકનો નોંધવામાં આવે છે.
બે વર્નિયર પરના અવલોકનો વચ્ચેનો તફાવત, તારની લંબાઈમાં થયેલો વધારો આપે છે.
ધારો કે, પરીક્ષણ તારની પ્રારંભિક ત્રિજ્યા અને લંબાઈ અનુક્રમે $r$ અને $L$ છે, તો તારના આડછેદનુ ક્ષેત્રફળ $\pi r^{2}$ થશે. ધારો કે, $m$ દળને કારણે તારની લંબાઈમાં $\Delta L$ જેટલો વધારો થાય છે. લાગુ પાડેલ બળ $m g$ જેટલું થશે. જ્યાં $g$ ગુરુત્વપવેગ છે.
તારના દ્રવ્યનો યંગ મોડ્યુલસ,
$Y =\frac{\sigma}{\varepsilon}=\frac{ F / A }{\Delta L / L }=\frac{ FL }{ A \Delta L }$
$=\frac{m g}{\pi r^{2}} \cdot \frac{ L }{\Delta L }$
$Y =\frac{m g L }{\pi r^{2} \Delta L }$
ઉપરના સૂત્રમાં દરેકના જ્ઞાત મૂલ્યો મૂકીને $Y$ શોધી શકાય છે.
$A$ અને $B$ તાર સમાન દ્રવ્યના બનેલા છે અને ત્રિજ્યાનો ગુણોત્તર $2: 1$ અને લંબાઈનો ગુણોત્તર $4: 1$ છે. તો બંને તારમાં લંબાઈમાં એકસમાન ફેરફાર કરવા માટે તેના જરૂરી બળનો ગુણોત્તર = ?
$1 \,cm ^{2}$ આડછેદ ઘરાવતા તારને તેની લંબાઈ બમણી કરવા માટે લગાવવું પડતું બળ ........$ \times 10^{7}\,N$ થશે. (તારુનું યંગ મોડ્યુલસ $=2 \times 10^{11} \,N / m ^{2}$ આપેલ છે.)
$600.5\, cm$ લંબાઈના તાર પર શિરોલંબ $200\, kg$ નો વજન લટકાવેલ છે. તારના આડછેદનું ક્ષેત્રફળ $1\,m{m^2}$ છે.જ્યારે વજન દુર કરવામાં આવે ત્યારે તાર $0.5\, cm$ ખેંચાઈ છે તો તારના દ્રવ્યનો યંગ મોડ્યુલસ કેટલો થાય ?
બે તાર પર સમાન બોજ લગાડતા $5.0\,m$ લંબાઈ અને $2.5 \times 10^{-5}\,m^{2}$ નું આડછેદ ધરાવતો તાર $A$ ને ખેંચવામાં આવે અને સમાન મૂલ્ય વડે બીજા $6.0\,m$ લંબાઈ અને $3.0 \times 10^{-5}\,m^{2}$ નો આડછેદ ધરાવતા તાર $B$ ને ખેચવામાં આવે છે. તાર $A$ અને તાર $B$ ના યંગ મોડ્યુલસનો ગુણોત્તર કેટલો થાય?
છો $A$ નાં તારમાં $L$ લંબાઈના તારનું વિસ્તરઝ $\ell$ બરાબર હોય તો તેના જેવા બીજા સમાન તારમાં $B$ માં વિસ્તરણ