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Transverse Stationary Waves and Sonometer Questions in Hindi

Class 11 Physics · Waves and Sound · Transverse Stationary Waves and Sonometer

225+

Questions

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100%

With Solutions

Showing 49 of 225 questions in Hindi

1
MediumMCQ
एक ट्यूनिंग फोर्क और सोनोमीटर के तार को एक साथ बजाने पर $4$ बीट्स प्रति सेकंड उत्पन्न होते हैं। जब सोनोमीटर के तार की लंबाई $95 \ cm$ या $100 \ cm$ होती है,तो ट्यूनिंग फोर्क की आवृत्ति ..... $Hz$ है।
A
$156$
B
$152$
C
$148$
D
$160$

Solution

(A) माना ट्यूनिंग फोर्क की आवृत्ति $n$ है और सोनोमीटर के तार की आवृत्ति $f$ है। सोनोमीटर के तार की आवृत्ति उसकी लंबाई के व्युत्क्रमानुपाती होती है,अर्थात $f \propto \frac{1}{l}$।
चूंकि $4$ बीट्स प्रति सेकंड उत्पन्न होते हैं,इसलिए तार की आवृत्ति $(n + 4)$ या $(n - 4)$ होगी।
जैसे-जैसे लंबाई बढ़ती है,आवृत्ति घटती है। इसलिए,$l_1 = 95 \ cm$ के लिए आवृत्ति $(n + 4)$ होगी और $l_2 = 100 \ cm$ के लिए आवृत्ति $(n - 4)$ होगी।
संबंध $f_1 l_1 = f_2 l_2$ का उपयोग करने पर,$(n + 4) \times 95 = (n - 4) \times 100$।
$5$ से विभाजित करने पर,$(n + 4) \times 19 = (n - 4) \times 20$।
$19n + 76 = 20n - 80$।
$n = 76 + 80 = 156 \ Hz$।
2
EasyMCQ
एक ट्यूनिंग फोर्क सोनोमीटर तार की $50 \ cm$ लंबाई के साथ $4$ बीट्स देता है। यदि तार की लंबाई $1 \ cm$ कम कर दी जाए,तो भी बीट्स की संख्या समान रहती है। ट्यूनिंग फोर्क की आवृत्ति क्या है ($Hz$ में)?
A
$396$
B
$400$
C
$404$
D
$384$

Solution

(A) माना ट्यूनिंग फोर्क की आवृत्ति $n$ है और सोनोमीटर तार की आवृत्ति $f$ है।
यह दिया गया है कि तार ट्यूनिंग फोर्क के साथ $4$ बीट्स उत्पन्न करता है,इसलिए तार की आवृत्ति $f = n \pm 4$ है।
चूंकि आवृत्ति $f \propto \frac{1}{l}$,इसलिए $f \cdot l = \text{स्थिरांक}$ होता है।
प्रारंभिक लंबाई $l_1 = 50 \ cm$ के लिए,$f_1 = n \pm 4$।
कम की गई लंबाई $l_2 = 49 \ cm$ के लिए,$f_2 = n \pm 4$।
चूंकि $l_2 < l_1$,इसलिए आवृत्ति $f_2 > f_1$ होगी।
अतः,$f_1 = n - 4$ और $f_2 = n + 4$।
संबंध $f_1 l_1 = f_2 l_2$ का उपयोग करने पर:
$(n - 4) \times 50 = (n + 4) \times 49$
$50n - 200 = 49n + 196$
$n = 196 + 200 = 396 \ Hz$.
3
EasyMCQ
दोनों सिरों पर बंधी एक डोरी दो खंडों में कंपन कर रही है। संबंधित तरंग की तरंगदैर्ध्य क्या है?
A
$\frac{l}{4}$
B
$\frac{l}{2}$
C
$l$
D
$2l$

Solution

(C) जब $l$ लंबाई की दोनों सिरों पर बंधी डोरी दो खंडों में कंपन करती है,तो यह दो लूप बनाती है।
प्रत्येक लूप आधी तरंगदैर्ध्य यानी $\frac{\lambda}{2}$ के बराबर होता है।
चूंकि यहाँ दो खंड हैं,इसलिए डोरी की कुल लंबाई $l = 2 \times \frac{\lambda}{2}$ होगी।
अतः,$l = \lambda$।
इस प्रकार,संबंधित तरंग की तरंगदैर्ध्य $l$ है।
Solution diagram
4
EasyMCQ
एक $1 \, cm$ लंबी डोरी $256 \, Hz$ की मूल आवृत्ति के साथ कंपन करती है। यदि तनाव को अपरिवर्तित रखते हुए लंबाई को घटाकर $\frac{1}{4} \, cm$ कर दिया जाए,तो नई मूल आवृत्ति क्या होगी ($, Hz$ में)?
A
$64$
B
$256$
C
$512$
D
$1024$

Solution

(D) तनी हुई डोरी की मूल आवृत्ति $n$ का सूत्र $n = \frac{1}{2l} \sqrt{\frac{T}{\mu}}$ है,जहाँ $l$ लंबाई है,$T$ तनाव है और $\mu$ रैखिक द्रव्यमान घनत्व है।
चूंकि तनाव $T$ और प्रति इकाई लंबाई द्रव्यमान $\mu$ स्थिर रहते हैं,इसलिए आवृत्ति लंबाई के व्युत्क्रमानुपाती होती है: $n \propto \frac{1}{l}$।
अतः,$\frac{n_2}{n_1} = \frac{l_1}{l_2}$।
दिया गया है $l_1 = 1 \, cm$,$l_2 = \frac{1}{4} \, cm$,और $n_1 = 256 \, Hz$।
मान रखने पर: $n_2 = n_1 \times \frac{l_1}{l_2} = 256 \times \frac{1}{1/4} = 256 \times 4 = 1024 \, Hz$।
5
MediumMCQ
$1 \ m$ लंबाई और $5 \times 10^{-4} \ kg$ द्रव्यमान वाली एक तनी हुई डोरी में $20 \ N$ का तनाव है। यदि इसे एक सिरे से $25 \ cm$ की दूरी पर खींचा जाता है,तो यह ... $Hz$ की आवृत्ति के साथ कंपन करेगी।
A
$100$
B
$200$
C
$256$
D
$400$

Solution

(B) डोरी की लंबाई $l = 1 \ m = 100 \ cm$ है। द्रव्यमान $m = 5 \times 10^{-4} \ kg$ है। तनाव $T = 20 \ N$ है।
जब एक डोरी को एक सिरे से $x$ दूरी पर खींचा जाता है,तो यह $p$-वें हार्मोनिक में कंपन करती है ताकि $x = \frac{l}{2p}$ हो।
दिया गया है $x = 25 \ cm$,इसलिए $25 = \frac{100}{2p}$,जिससे $2p = 4$ प्राप्त होता है,अर्थात $p = 2$।
कंपन की आवृत्ति $f = \frac{p}{2l} \sqrt{\frac{T}{\mu}}$ द्वारा दी जाती है,जहाँ $\mu$ प्रति इकाई लंबाई का द्रव्यमान है।
यहाँ,$\mu = \frac{m}{l} = \frac{5 \times 10^{-4} \ kg}{1 \ m} = 5 \times 10^{-4} \ kg/m$।
मान रखने पर: $f = \frac{2}{2 \times 1} \sqrt{\frac{20}{5 \times 10^{-4}}} = 1 \times \sqrt{4 \times 10^4} = 200 \ Hz$।
6
EasyMCQ
दो समान सोनोमीटर तारों की मूल आवृत्ति $500 \, Hz$ है। वे समान तनाव में हैं। एक तार में तनाव को कितने प्रतिशत बढ़ाया जाना चाहिए ताकि दोनों तार $5 \, \text{beats/sec}$ उत्पन्न करें ($\%$ में)?
A
$1$
B
$2$
C
$3$
D
$4$

Solution

(B) सोनोमीटर तार की मूल आवृत्ति $n = \frac{1}{2l} \sqrt{\frac{T}{\mu}}$ द्वारा दी जाती है।
चूंकि $l$ और $\mu$ स्थिर हैं,$n \propto \sqrt{T}$,जिसका अर्थ है $T \propto n^2$।
अवकलन करने पर,हमें $\frac{\Delta T}{T} = 2 \frac{\Delta n}{n}$ प्राप्त होता है।
दी गई प्रारंभिक आवृत्ति $n = 500 \, Hz$ और बीट आवृत्ति $\Delta n = 5 \, Hz$ है,इसलिए आवश्यक नई आवृत्ति $n' = 505 \, Hz$ है।
आवृत्ति में आंशिक परिवर्तन $\frac{\Delta n}{n} = \frac{5}{500} = 0.01$ या $1 \%$ है।
इसे तनाव संबंध में प्रतिस्थापित करने पर: $\frac{\Delta T}{T} \times 100 = 2 \times (\frac{\Delta n}{n} \times 100) = 2 \times 1 \% = 2 \%$।
अतः,तनाव में $2 \%$ की वृद्धि की जानी चाहिए।
7
EasyMCQ
यदि सोनोमीटर के तार का तनाव चार गुना बढ़ा दिया जाए,तो तार की मूल आवृत्ति कितने गुना बढ़ जाएगी?
A
$2$
B
$4$
C
$0.5$
D
उपरोक्त में से कोई नहीं

Solution

(A) सोनोमीटर के तार की मूल आवृत्ति $n$ का सूत्र $n = \frac{1}{2l} \sqrt{\frac{T}{m}}$ है,जहाँ $l$ लंबाई है,$T$ तनाव है,और $m$ प्रति इकाई लंबाई का द्रव्यमान है।
इस संबंध से,हम देख सकते हैं कि $n \propto \sqrt{T}$ है।
मान लीजिए प्रारंभिक तनाव $T_1$ है और प्रारंभिक आवृत्ति $n_1$ है। नया तनाव $T_2 = 4T_1$ और नई आवृत्ति $n_2$ है।
अतः,$\frac{n_2}{n_1} = \sqrt{\frac{T_2}{T_1}} = \sqrt{\frac{4T_1}{T_1}} = \sqrt{4} = 2$ है।
इसलिए,मूल आवृत्ति $2$ गुना बढ़ जाएगी।
8
EasyMCQ
यदि एक डोरी के कंपन की आवृत्ति को दो गुना बढ़ाना है,तो डोरी में तनाव कितना करना होगा?
A
आधा
B
दोगुना
C
चार गुना
D
आठ गुना

Solution

(C) एक तनी हुई डोरी के कंपन की आवृत्ति का सूत्र $n = \frac{1}{2L} \sqrt{\frac{T}{\mu}}$ है,जहाँ $n$ आवृत्ति है,$L$ लंबाई है,$T$ तनाव है और $\mu$ रैखिक द्रव्यमान घनत्व है।
इस संबंध से,हम देख सकते हैं कि $n \propto \sqrt{T}$ है।
यदि आवृत्ति को दो गुना बढ़ाया जाता है,तो नई आवृत्ति $n' = 2n$ होगी।
इसलिए,$\frac{n'}{n} = \frac{\sqrt{T'}}{\sqrt{T}} = 2$ होगा।
दोनों पक्षों का वर्ग करने पर,हमें $\frac{T'}{T} = 4$ प्राप्त होता है,जिसका अर्थ है कि $T' = 4T$।
अतः,तनाव को मूल तनाव का चार गुना करना होगा।
9
EasyMCQ
समान लंबाई,व्यास और समान पदार्थ के चार तारों को एक सोनोमीटर पर खींचा जाता है। यदि उनके तनाव का अनुपात $1 : 4 : 9 : 16$ है,तो उनकी मूल आवृत्तियों का अनुपात क्या होगा?
A
$16 : 9 : 4 : 1$
B
$4 : 3 : 2 : 1$
C
$1 : 4 : 2 : 16$
D
$1 : 2 : 3 : 4$

Solution

(D) खींचे गए तार की मूल आवृत्ति $n$ का सूत्र $n = \frac{1}{2L} \sqrt{\frac{T}{\mu}}$ है,जहाँ $L$ लंबाई है,$T$ तनाव है और $\mu$ रैखिक द्रव्यमान घनत्व है।
चूंकि तारों की लंबाई,व्यास और पदार्थ समान हैं,इसलिए सभी तारों के लिए $L$ और $\mu$ स्थिर रहेंगे।
अतः,आवृत्ति तनाव के वर्गमूल के सीधे आनुपातिक है: $n \propto \sqrt{T}$।
तनाव का अनुपात $T_1 : T_2 : T_3 : T_4 = 1 : 4 : 9 : 16$ दिया गया है,इसलिए उनकी मूल आवृत्तियों का अनुपात होगा:
$n_1 : n_2 : n_3 : n_4 = \sqrt{1} : \sqrt{4} : \sqrt{9} : \sqrt{16}$।
वर्गमूल की गणना करने पर,हमें $1 : 2 : 3 : 4$ प्राप्त होता है।
इस प्रकार,सही अनुपात $1 : 2 : 3 : 4$ है।
10
MediumMCQ
$20 \ cm$ तार वाले सोनोमीटर के साथ कंपन करने वाला एक ट्यूनिंग फोर्क प्रति सेकंड $5$ बीट्स उत्पन्न करता है। यदि तार की लंबाई बदलकर $21 \ cm$ कर दी जाए तो बीट आवृत्ति नहीं बदलती है। ट्यूनिंग फोर्क की आवृत्ति (हर्ट्ज़ में) क्या होगी?
A
$200$
B
$210$
C
$205$
D
$215$

Solution

(C) माना ट्यूनिंग फोर्क की आवृत्ति $N$ है।
चूंकि कंपन करने वाले तार की आवृत्ति उसकी लंबाई के व्युत्क्रमानुपाती होती है $(f \propto 1/l)$,इसलिए $f \cdot l = \text{स्थिरांक}$.
सोनोमीटर तार के लिए,आवृत्ति $f = k/l$ द्वारा दी जाती है।
जब लंबाई $20 \ cm$ होती है,तो आवृत्ति $f_1 = k/20$ होती है। यह ट्यूनिंग फोर्क के साथ प्रति सेकंड $5$ बीट्स उत्पन्न करता है,इसलिए $f_1 = N \pm 5$।
जब लंबाई $21 \ cm$ होती है,तो आवृत्ति $f_2 = k/21$ होती है। चूंकि बीट आवृत्ति समान रहती है,इसलिए $f_2 = N \mp 5$।
जैसे-जैसे लंबाई बढ़ती है,आवृत्ति घटती है। इसलिए,$f_1 = N + 5$ और $f_2 = N - 5$।
अतः,$(N + 5) \cdot 20 = (N - 5) \cdot 21$।
$20N + 100 = 21N - 105$।
$N = 205 \ Hz$।
11
EasyMCQ
यदि आप दोनों सिरों पर बंधी एक डोरी पर नौवां हार्मोनिक सेट करते हैं,तो सातवें हार्मोनिक की तुलना में इसकी आवृत्ति क्या होगी?
A
अधिक
B
कम
C
बराबर
D
उपरोक्त में से कोई नहीं

Solution

(A) दोनों सिरों पर बंधी डोरी के लिए $n^{th}$ हार्मोनिक की आवृत्ति $f_n = \frac{n}{2L} \sqrt{\frac{T}{\mu}}$ द्वारा दी जाती है,जहाँ $n$ हार्मोनिक संख्या है।
$9^{th}$ हार्मोनिक के लिए,$f_9 = \frac{9}{2L} \sqrt{\frac{T}{\mu}}$.
$7^{th}$ हार्मोनिक के लिए,$f_7 = \frac{7}{2L} \sqrt{\frac{T}{\mu}}$.
चूंकि $9 > 7$ है,इसलिए $f_9 > f_7$ होगा।
अतः,$9^{th}$ हार्मोनिक की आवृत्ति $7^{th}$ हार्मोनिक से अधिक है।
12
EasyMCQ
एक सोनोमीटर तार की आवृत्ति $n$ है। यदि इसका तनाव $4$ गुना बढ़ा दिया जाए और इसकी लंबाई दोगुनी कर दी जाए,तो नई आवृत्ति क्या होगी?
A
$n/2$
B
$4n$
C
$2n$
D
$n$

Solution

(D) सोनोमीटर तार की मूल आवृत्ति का सूत्र $n = \frac{1}{2l} \sqrt{\frac{T}{\mu}}$ है,जहाँ $l$ लंबाई है,$T$ तनाव है और $\mu$ रैखिक द्रव्यमान घनत्व है।
इससे हम देख सकते हैं कि $n \propto \frac{1}{l} \sqrt{T}$ है।
मान लीजिए प्रारंभिक आवृत्ति $n$,प्रारंभिक लंबाई $l$ और प्रारंभिक तनाव $T$ है।
दिया गया है: नया तनाव $T' = 4T$ और नई लंबाई $l' = 2l$ है।
नई आवृत्ति $n'$ इस प्रकार है:
$\frac{n'}{n} = \frac{l}{l'} \times \sqrt{\frac{T'}{T}}$
मान रखने पर:
$\frac{n'}{n} = \frac{l}{2l} \times \sqrt{\frac{4T}{T}}$
$\frac{n'}{n} = \frac{1}{2} \times \sqrt{4} = \frac{1}{2} \times 2 = 1$
अतः,$n' = n$।
13
EasyMCQ
एक स्थिर डोरी या तार के कंपन की जांच करने के लिए उपयोग किया जाने वाला उपकरण है
A
सोलोमीटर
B
बैरोमीटर
C
हाइड्रोमीटर
D
इनमें से कोई नहीं

Solution

(A) $Sonometer$ (सोनोमीटर) एक प्रयोगशाला उपकरण है जिसका उपयोग एक खींची हुई डोरी द्वारा उत्पन्न ध्वनि की आवृत्ति और डोरी के तनाव,लंबाई तथा प्रति इकाई लंबाई के द्रव्यमान के बीच के संबंध की जांच करने के लिए किया जाता है।
यह अनुनाद (resonance) के सिद्धांत पर कार्य करता है,जहाँ कंपन करती डोरी की आवृत्ति को बाहरी ध्वनि स्रोत की आवृत्ति के साथ मिलाया जाता है।
14
EasyMCQ
एक वाद्ययंत्र पर एक तार $50 \ cm$ लंबा है और इसकी मूल आवृत्ति $270 \ Hz$ है। यदि $1000 \ Hz$ की वांछित आवृत्ति उत्पन्न करनी हो,तो तार की आवश्यक लंबाई .... $cm$ है।
A
$13.5$
B
$2.7$
C
$5.4$
D
$10.3$

Solution

(A) एक तने हुए तार की मूल आवृत्ति $n$ उसकी लंबाई $l$ के व्युत्क्रमानुपाती होती है,जिसे $n \propto \frac{1}{l}$ द्वारा दर्शाया जाता है।
इसका अर्थ है $n_1 l_1 = n_2 l_2$।
दिया गया है: $l_1 = 50 \ cm$,$n_1 = 270 \ Hz$,और $n_2 = 1000 \ Hz$।
हमें $l_2$ ज्ञात करना है।
संबंध $l_2 = l_1 \left( \frac{n_1}{n_2} \right)$ का उपयोग करते हुए,
$l_2 = 50 \times \left( \frac{270}{1000} \right)$,
$l_2 = 50 \times 0.27 = 13.5 \ cm$।
15
MediumMCQ
एक पियानो तार में तनाव $10 \ N$ है। दोगुनी आवृत्ति का स्वर उत्पन्न करने के लिए तार में कितना तनाव होना चाहिए ($N$ में)?
A
$5$
B
$20$
C
$40$
D
$80$

Solution

(C) एक तने हुए तार की आवृत्ति $n$ का सूत्र $n = \frac{1}{2l} \sqrt{\frac{T}{\mu}}$ है,जहाँ $T$ तनाव है और $\mu$ रैखिक द्रव्यमान घनत्व है।
चूँकि $l$ और $\mu$ स्थिर हैं,इसलिए $n \propto \sqrt{T}$ होता है।
अतः,$\frac{n_1}{n_2} = \sqrt{\frac{T_1}{T_2}}$.
दिया गया है कि $n_1 = n$,$n_2 = 2n$,और $T_1 = 10 \ N$ है।
इन मानों को प्रतिस्थापित करने पर: $\frac{n}{2n} = \sqrt{\frac{10}{T_2}}$.
$\frac{1}{2} = \sqrt{\frac{10}{T_2}}$.
दोनों पक्षों का वर्ग करने पर: $\frac{1}{4} = \frac{10}{T_2}$.
इस प्रकार,$T_2 = 40 \ N$।
16
EasyMCQ
एक तनी हुई डोरी की आवृत्ति को $100 \ Hz$ से $400 \ Hz$ तक बढ़ाने के लिए,डोरी में तनाव को कितने गुना बदलना होगा?
A
$4$
B
$16$
C
$20$
D
इनमें से कोई नहीं

Solution

(B) तनी हुई डोरी की मूल आवृत्ति $n$ का सूत्र $n = \frac{1}{2L} \sqrt{\frac{T}{\mu}}$ है,जहाँ $T$ तनाव है और $\mu$ रैखिक द्रव्यमान घनत्व है।
चूँकि $L$ और $\mu$ स्थिर हैं,इसलिए $n \propto \sqrt{T}$ होता है।
माना प्रारंभिक आवृत्ति $n_1 = 100 \ Hz$ और अंतिम आवृत्ति $n_2 = 400 \ Hz$ है।
अतः,$\frac{n_2}{n_1} = \sqrt{\frac{T_2}{T_1}}$.
मान रखने पर: $\frac{400}{100} = \sqrt{\frac{T_2}{T_1}} \implies 4 = \sqrt{\frac{T_2}{T_1}}$.
दोनों पक्षों का वर्ग करने पर,$\frac{T_2}{T_1} = 4^2 = 16$ प्राप्त होता है।
अतः,तनाव को $16$ गुना बढ़ाना होगा।
17
MediumMCQ
एक तनी हुई डोरी द्वारा उत्सर्जित मूल आवृत्ति को दोगुना करने के लिए,लंबाई को मूल लंबाई के $\frac{3}{4}$ भाग तक कम कर दिया जाता है और तनाव को बदल दिया जाता है। तनाव को किस कारक से बदला जाना चाहिए?
A
$0.37$
B
$0.67$
C
$0.89$
D
$2.25$

Solution

(D) तनी हुई डोरी की मूल आवृत्ति $n$ का सूत्र $n = \frac{1}{2l} \sqrt{\frac{T}{m}}$ है,जहाँ $l$ लंबाई है,$T$ तनाव है,और $m$ प्रति इकाई लंबाई का द्रव्यमान है।
इस सूत्र से,हमें प्राप्त होता है $n \propto \frac{\sqrt{T}}{l}$।
माना प्रारंभिक आवृत्ति $n_1$ है और अंतिम आवृत्ति $n_2 = 2n_1$ है।
माना प्रारंभिक लंबाई $l_1$ है और अंतिम लंबाई $l_2 = \frac{3}{4}l_1$ है।
समानुपातिकता $n \propto \frac{\sqrt{T}}{l}$ का उपयोग करते हुए,हम लिख सकते हैं $\frac{n_2}{n_1} = \frac{\sqrt{T_2}/l_2}{\sqrt{T_1}/l_1} = \sqrt{\frac{T_2}{T_1}} \cdot \frac{l_1}{l_2}$।
दिए गए मानों को रखने पर: $2 = \sqrt{\frac{T_2}{T_1}} \cdot \frac{l_1}{(3/4)l_1} = \sqrt{\frac{T_2}{T_1}} \cdot \frac{4}{3}$।
दोनों पक्षों का वर्ग करने पर: $4 = \frac{T_2}{T_1} \cdot \frac{16}{9}$।
अतः,$\frac{T_2}{T_1} = 4 \cdot \frac{9}{16} = \frac{9}{4} = 2.25$।
18
MediumMCQ
दो दृढ़ आधारों के बीच खींची गई $l$ लंबाई की डोरी में दूसरा हार्मोनिक उत्पन्न करना है। डोरी को किस बिंदु पर खींचा (plucked) जाना चाहिए और किस बिंदु पर छुआ (touched) जाना चाहिए?
A
$\frac{l}{4}$ पर खींचना और $\frac{l}{2}$ पर छूना
B
$\frac{l}{4}$ पर खींचना और $\frac{3l}{4}$ पर छूना
C
$\frac{l}{2}$ पर खींचना और $\frac{l}{4}$ पर छूना
D
$\frac{l}{2}$ पर खींचना और $\frac{3l}{4}$ पर छूना

Solution

(A) $l$ लंबाई की डोरी में $p$-वां हार्मोनिक उत्पन्न करने के लिए,डोरी को एक सिरे से $x = \frac{l}{2p}$ की दूरी पर खींचना चाहिए ताकि वहां एक एंटीनोड (प्रस्पंद) बन सके,और अन्य हार्मोनिक्स को दबाने के लिए नोड (निस्पंद) पर छूना चाहिए।
दूसरे हार्मोनिक के लिए,$p = 2$ है।
इसलिए,खींचने का बिंदु एक सिरे से $x = \frac{l}{2 \times 2} = \frac{l}{4}$ की दूरी पर है।
यह सुनिश्चित करने के लिए कि दूसरा हार्मोनिक मोड बने,डोरी को एक नोड पर छुआ जाना चाहिए। दूसरे हार्मोनिक में,डोरी के केंद्र में एक नोड होता है,जो दोनों सिरों से $\frac{l}{2}$ की दूरी पर है।
अतः,डोरी को $\frac{l}{4}$ पर खींचा जाना चाहिए और $\frac{l}{2}$ पर छुआ जाना चाहिए।
Solution diagram
19
DifficultMCQ
एक सोनोमीटर का तार एक दिए गए ट्यूनिंग फोर्क के साथ अनुनाद करता है और जब तार से $9 \ kg$ का द्रव्यमान लटकाया जाता है,तो दो पुलों के बीच पांच प्रस्पंद (antinodes) बनते हैं। जब इस द्रव्यमान को $M$ द्रव्यमान से बदल दिया जाता है,तो पुलों की समान स्थिति के लिए वही ट्यूनिंग फोर्क तीन प्रस्पंद बनाता है। $M$ का मान ... $kg$ है।
A
$25$
B
$5$
C
$12.5$
D
$1/25$

Solution

(A) सोनोमीटर के तार की कंपन आवृत्ति का सूत्र $n = \frac{p}{2l} \sqrt{\frac{T}{\mu}}$ है,जहाँ $p$ लूप्स (प्रस्पंद) की संख्या है,$l$ लंबाई है,$T$ तनाव है और $\mu$ प्रति इकाई लंबाई द्रव्यमान है।
प्रथम स्थिति में,$p_1 = 5$ और $T_1 = 9g$ है। अतः,$n = \frac{5}{2l} \sqrt{\frac{9g}{\mu}}$।
द्वितीय स्थिति में,$p_2 = 3$ और $T_2 = Mg$ है। अतः,$n = \frac{3}{2l} \sqrt{\frac{Mg}{\mu}}$।
चूंकि ट्यूनिंग फोर्क समान है,इसलिए आवृत्ति $n$ स्थिर रहेगी। दोनों समीकरणों की तुलना करने पर:
$\frac{5}{2l} \sqrt{\frac{9g}{\mu}} = \frac{3}{2l} \sqrt{\frac{Mg}{\mu}}$
दोनों पक्षों का वर्ग करने पर:
$25 \times 9g = 9 \times Mg$
$225g = 9Mg$
$M = \frac{225}{9} = 25 \ kg$।
20
MediumMCQ
एक तनी हुई डोरी का तनाव $69\%$ बढ़ा दिया जाता है। इसकी कंपन आवृत्ति को स्थिर रखने के लिए,इसकी लंबाई में कितने $\%$ की वृद्धि की जानी चाहिए?
A
$20$
B
$30$
C
$\sqrt{69}$
D
$69$

Solution

(B) तनी हुई डोरी की आवृत्ति $n$ का सूत्र $n = \frac{1}{2l} \sqrt{\frac{T}{\mu}}$ है,जहाँ $T$ तनाव है,$l$ लंबाई है,और $\mu$ प्रति इकाई लंबाई का द्रव्यमान है।
चूँकि $n$ और $\mu$ स्थिर हैं,हमारे पास $n \propto \frac{\sqrt{T}}{l}$ है,जिसका अर्थ है $l \propto \sqrt{T}$।
दिया गया है कि तनाव $69\%$ बढ़ जाता है,इसलिए नया तनाव $T_2 = T_1 + 0.69 T_1 = 1.69 T_1$ है।
समानुपातिकता $l_2 / l_1 = \sqrt{T_2 / T_1}$ का उपयोग करने पर,हमें $l_2 / l_1 = \sqrt{1.69 T_1 / T_1} = \sqrt{1.69} = 1.3$ प्राप्त होता है।
इसलिए,$l_2 = 1.3 l_1 = l_1 + 0.3 l_1$।
यह लंबाई में $30\%$ की वृद्धि को दर्शाता है।
21
EasyMCQ
$250 \ Hz$ की आवृत्ति पर ट्यून किए गए सोनोमीटर तार की लंबाई $0.60 \ m$ है। जब लंबाई $0.40 \ m$ कर दी जाती है,तो वह ट्यूनिंग फोर्क जिसके साथ कंपन करने वाला तार ट्यून में होगा,उसकी आवृत्ति .... $Hz$ है।
A
$250$
B
$375$
C
$256$
D
$384$

Solution

(B) सोनोमीटर तार के लिए जो अपनी मूल विधा (fundamental mode) में कंपन करता है,आवृत्ति $n$ तार की लंबाई $l$ के व्युत्क्रमानुपाती होती है,जिसे संबंध $n \propto \frac{1}{l}$ या $nl = \text{स्थिरांक}$ द्वारा दर्शाया जाता है।
दिया गया है:
प्रारंभिक आवृत्ति $n_1 = 250 \ Hz$
प्रारंभिक लंबाई $l_1 = 0.60 \ m$
अंतिम लंबाई $l_2 = 0.40 \ m$
संबंध $n_1 l_1 = n_2 l_2$ का उपयोग करने पर:
$250 \times 0.60 = n_2 \times 0.40$
$n_2 = \frac{250 \times 0.60}{0.40}$
$n_2 = \frac{150}{0.40} = 375 \ Hz$.
अतः,ट्यूनिंग फोर्क की आवृत्ति $375 \ Hz$ है।
22
MediumMCQ
एक संगीत वाद्ययंत्र में एक तार $50 \ cm$ लंबा है और इसकी मूल आवृत्ति $800 \ Hz$ है। यदि $1000 \ Hz$ की आवृत्ति उत्पन्न करनी हो,तो तार की आवश्यक लंबाई ..... $cm$ होगी।
A
$62.5$
B
$50$
C
$40$
D
$37.5$

Solution

(C) एक तने हुए तार की मूल आवृत्ति $f$ का सूत्र $f = \frac{v}{2L}$ है,जहाँ $v$ तरंग की गति है और $L$ तार की लंबाई है।
चूंकि तार का तनाव और प्रति इकाई लंबाई का द्रव्यमान स्थिर रहता है,इसलिए तरंग की गति $v$ स्थिर रहती है।
इसलिए,$f \propto \frac{1}{L}$,जिसका अर्थ है $f_1 L_1 = f_2 L_2$.
दिया गया है: $f_1 = 800 \ Hz$,$L_1 = 50 \ cm$,और $f_2 = 1000 \ Hz$.
मान रखने पर: $800 \times 50 = 1000 \times L_2$.
$L_2 = \frac{800 \times 50}{1000} = 40 \ cm$.
अतः,तार की आवश्यक लंबाई $40 \ cm$ है।
23
DifficultMCQ
एक सोनोमीटर में दो तार बंधे हैं। उनके तनाव का अनुपात $8:1$ है। लंबाई का अनुपात $36:35$ है। व्यास का अनुपात $4:1$ है। पदार्थों के घनत्व का अनुपात $1:2$ है। यदि सेटिंग में कम आवृत्ति $360 \ Hz$ है,तो जब दोनों तारों को एक साथ बजाया जाता है,तो बीट आवृत्ति क्या होगी ($Hz$ में)?
A
$5$
B
$8$
C
$6$
D
$10$

Solution

(D) तने हुए तार की आवृत्ति $n$ का सूत्र $n = \frac{1}{l} \sqrt{\frac{T}{\pi d^2 \rho}}$ है,जहाँ $d$ व्यास है।
दो तारों के लिए आवृत्तियों का अनुपात लेने पर:
$\frac{n_1}{n_2} = \frac{l_2}{l_1} \sqrt{\frac{T_1}{T_2} \times \left(\frac{d_2}{d_1}\right)^2 \times \frac{\rho_2}{\rho_1}}$
दिए गए अनुपात: $\frac{T_1}{T_2} = \frac{8}{1}$,$\frac{l_1}{l_2} = \frac{36}{35}$,$\frac{d_1}{d_2} = \frac{4}{1}$,$\frac{\rho_1}{\rho_2} = \frac{1}{2}$.
इन मानों को रखने पर:
$\frac{n_1}{n_2} = \frac{35}{36} \sqrt{\frac{8}{1} \times \left(\frac{1}{4}\right)^2 \times \frac{2}{1}}$
$\frac{n_1}{n_2} = \frac{35}{36} \sqrt{8 \times \frac{1}{16} \times 2} = \frac{35}{36} \sqrt{1} = \frac{35}{36}$.
चूंकि $n_1 = 360 \ Hz$ कम आवृत्ति है,इसलिए $n_1 = 360 \ Hz$ और $n_2 = 360 \times \frac{36}{35} = 370 \ Hz$.
बीट आवृत्ति = $|n_2 - n_1| = |370 - 360| = 10 \ Hz$.
24
EasyMCQ
दी गई लंबाई के एक खींचे हुए तार का पहला ओवरटोन $320 \ Hz$ है। पहला हार्मोनिक .... $Hz$ है।
A
$320$
B
$160$
C
$480$
D
$640$

Solution

(B) दोनों सिरों पर बद्ध एक खींचे हुए तार के लिए,हार्मोनिक्स की आवृत्तियाँ $n_k = k \cdot n_1$ द्वारा दी जाती हैं,जहाँ $n_1$ मूल आवृत्ति (पहला हार्मोनिक) है और $k = 1, 2, 3, \dots$ है।
पहला ओवरटोन दूसरे हार्मोनिक $(k = 2)$ के अनुरूप होता है।
दिया गया है कि पहला ओवरटोन $n_2 = 320 \ Hz$ है।
चूँकि $n_2 = 2 \cdot n_1$,इसलिए $320 \ Hz = 2 \cdot n_1$ होगा।
अतः,पहला हार्मोनिक $n_1 = \frac{320 \ Hz}{2} = 160 \ Hz$ प्राप्त होता है।
25
MediumMCQ
एक तनी हुई डोरी में अनुप्रस्थ कंपन की आवृत्ति $200 \ Hz$ है। यदि तनाव को चार गुना बढ़ा दिया जाए और लंबाई को मूल मान का एक-चौथाई कर दिया जाए,तो कंपन की आवृत्ति .... $Hz$ होगी।
A
$25$
B
$200$
C
$400$
D
$1600$

Solution

(D) एक तनी हुई डोरी की मूल आवृत्ति का सूत्र है: $n = \frac{1}{2l} \sqrt{\frac{T}{m}}$,जहाँ $l$ लंबाई है,$T$ तनाव है,और $m$ प्रति इकाई लंबाई का द्रव्यमान है।
सूत्र से,हम देख सकते हैं कि $n \propto \frac{1}{l} \sqrt{T}$ है।
मान लीजिए प्रारंभिक आवृत्ति $n_1 = 200 \ Hz$,प्रारंभिक लंबाई $l_1$,और प्रारंभिक तनाव $T_1$ है।
मान लीजिए अंतिम आवृत्ति $n_2$,अंतिम लंबाई $l_2 = \frac{l_1}{4}$,और अंतिम तनाव $T_2 = 4T_1$ है।
समानुपात का उपयोग करते हुए: $\frac{n_2}{n_1} = \frac{l_1}{l_2} \sqrt{\frac{T_2}{T_1}}$.
मान रखने पर: $\frac{n_2}{200} = \frac{l_1}{l_1/4} \sqrt{\frac{4T_1}{T_1}} = 4 \times \sqrt{4} = 4 \times 2 = 8$.
अतः,$n_2 = 8 \times 200 = 1600 \ Hz$।
26
MediumMCQ
$n_1, n_2$ और $n_3$ आवृत्ति वाले तीन समान तारों को जोड़कर एक तार बनाया जाता है। इसकी परिणामी आवृत्ति $n$ क्या होगी?
A
$n = n_1 + n_2 + n_3$
B
$\frac{1}{n} = \frac{1}{n_1} + \frac{1}{n_2} + \frac{1}{n_3}$
C
$n = n_1 \times n_2 \times n_3$
D
$n = \frac{n_1 + n_2 + n_3}{3}$

Solution

(B) एक तने हुए तार की मूल आवृत्ति $n = \frac{1}{2l} \sqrt{\frac{T}{\mu}}$ द्वारा दी जाती है,जहाँ $l$ लंबाई है,$T$ तनाव है,और $\mu$ प्रति इकाई लंबाई का द्रव्यमान है।
चूंकि तार समान हैं,इसलिए $\mu$ और $T$ सभी भागों के लिए समान हैं।
अतः,$n \propto \frac{1}{l}$,जिसका अर्थ है $nl = k$ (एक स्थिरांक)।
तीनों तारों के लिए,हमारे पास $n_1 l_1 = n_2 l_2 = n_3 l_3 = k$ है।
इससे $l_1 = \frac{k}{n_1}$,$l_2 = \frac{k}{n_2}$,और $l_3 = \frac{k}{n_3}$ प्राप्त होता है।
संयुक्त तार की कुल लंबाई $l = l_1 + l_2 + l_3$ है।
मान रखने पर,हमें $\frac{k}{n} = \frac{k}{n_1} + \frac{k}{n_2} + \frac{k}{n_3}$ प्राप्त होता है।
$k$ से भाग देने पर,हमें $\frac{1}{n} = \frac{1}{n_1} + \frac{1}{n_2} + \frac{1}{n_3}$ प्राप्त होता है।
27
MediumMCQ
$100 \ cm$ लंबी स्टील की छड़ को उसके मध्य-बिंदु पर क्लैंप किया गया है। छड़ के अनुदैर्ध्य कंपनों की मूल आवृत्ति $2.53 \ kHz$ दी गई है। स्टील में ध्वनि की गति $km/s$ में क्या है ($.06$ में)?
A
$5$
B
$6$
C
$7$
D
$8$

Solution

(A) जब एक छड़ को उसके मध्य-बिंदु पर क्लैंप किया जाता है,तो मध्य-बिंदु एक निस्पंद $(N)$ के रूप में और मुक्त सिरे प्रस्पंद $(A)$ के रूप में कार्य करते हैं।
छड़ की लंबाई $l = 100 \ cm = 1 \ m$ है।
कंपन की मूल विधा के लिए,छड़ की लंबाई तरंग दैर्ध्य के आधे के बराबर होती है,अर्थात $l = \frac{\lambda}{2}$,या $\lambda = 2l$।
आवृत्ति $f$ का सूत्र $f = \frac{v}{\lambda} = \frac{v}{2l}$ है।
यहाँ $f = 2.53 \ kHz = 2530 \ Hz$ और $l = 1 \ m$ दिया गया है,इसलिए:
$2530 = \frac{v}{2 \times 1}$
$v = 2530 \times 2 = 5060 \ m/s$।
$km/s$ में बदलने पर,हमें $v = 5.06 \ km/s$ प्राप्त होता है।
Solution diagram
28
MediumMCQ
$0.5 \ m$ लंबाई और $2 \times 10^{-4} \ kg$ द्रव्यमान वाली एक डोरी को $20 \ N$ के तनाव से खींचने पर उत्पन्न द्वितीय सन्नादी (second harmonic) की आवृत्ति की गणना करें।
A
$274.4$
B
$744.2$
C
$44.72$
D
$447.2$

Solution

(D) प्रति इकाई लंबाई द्रव्यमान $\mu$ इस प्रकार है: $\mu = \frac{M}{L} = \frac{2 \times 10^{-4} \ kg}{0.5 \ m} = 4 \times 10^{-4} \ kg/m$.
तनी हुई डोरी की मूल आवृत्ति $n_1$ का सूत्र $n_1 = \frac{1}{2L} \sqrt{\frac{T}{\mu}}$ है।
द्वितीय सन्नादी की आवृत्ति $n_2 = 2n_1 = 2 \times \frac{1}{2L} \sqrt{\frac{T}{\mu}} = \frac{1}{L} \sqrt{\frac{T}{\mu}}$ होती है।
मान रखने पर: $n_2 = \frac{1}{0.5} \sqrt{\frac{20}{4 \times 10^{-4}}} = 2 \times \sqrt{5 \times 10^4} = 2 \times 223.6 = 447.2 \ Hz$.
29
MediumMCQ
$4 \ kg$ के भार से खींची गई एक डोरी की मूल आवृत्ति $256 \ Hz$ है। इसका सप्तक (octave) उत्पन्न करने के लिए आवश्यक भार .... $kg \ wt$ है।
A
$4$
B
$8$
C
$12$
D
$16$

Solution

(D) खींची गई डोरी की मूल आवृत्ति $n$ का सूत्र है: $n = \frac{1}{2l} \sqrt{\frac{T}{m}}$।
चूंकि दी गई डोरी के लिए $l$ और $m$ स्थिर हैं,इसलिए आवृत्ति तनाव के वर्गमूल के समानुपाती होती है: $n \propto \sqrt{T}$।
सप्तक (octave) का अर्थ है मूल आवृत्ति से दोगुनी आवृत्ति,इसलिए $n' = 2n$।
अनुपात का उपयोग करने पर: $\frac{n'}{n} = \sqrt{\frac{T'}{T}} = 2$।
दोनों पक्षों का वर्ग करने पर: $\frac{T'}{T} = 4$।
अतः,आवश्यक तनाव $T' = 4T = 4 \times 4 \ kg \ wt = 16 \ kg \ wt$ होगा।
30
MediumMCQ
समान पदार्थ के दो कंपन करने वाले तारों की लंबाई $L$ और $2L$ है और उनकी त्रिज्याएँ क्रमशः $2r$ और $r$ हैं। वे समान तनाव के तहत खींचे गए हैं। दोनों तार अपने मूल विधाओं (fundamental modes) में कंपन करते हैं,$L$ लंबाई वाले तार की आवृत्ति $n_1$ है और दूसरे की आवृत्ति $n_2$ है। अनुपात $n_1/n_2$ का मान क्या होगा?
A
$2$
B
$4$
C
$8$
D
$1$

Solution

(D) कंपन करने वाले तार की मूल आवृत्ति $n$ का सूत्र है: $n = \frac{1}{2l} \sqrt{\frac{T}{\mu}}$,जहाँ $\mu$ प्रति इकाई लंबाई का द्रव्यमान है।
चूंकि $\mu = \pi r^2 \rho$ (जहाँ $\rho$ पदार्थ का घनत्व है),इसलिए आवृत्ति $n = \frac{1}{2lr} \sqrt{\frac{T}{\pi \rho}}$ होती है।
यह दिया गया है कि पदार्थ समान है,इसलिए $\rho$ स्थिर है। चूंकि तनाव $T$ भी समान है,इसलिए $n \propto \frac{1}{lr}$ प्राप्त होता है।
अतः,आवृत्तियों का अनुपात $\frac{n_1}{n_2} = \frac{l_2 r_2}{l_1 r_1}$ होगा।
दिए गए मानों को प्रतिस्थापित करने पर: $l_1 = L$,$l_2 = 2L$,$r_1 = 2r$,और $r_2 = r$.
$\frac{n_1}{n_2} = \frac{2L \times r}{L \times 2r} = \frac{2Lr}{2Lr} = 1$.
31
MediumMCQ
यदि $n$ मूल आवृत्ति वाले सोनोमीटर तार का तनाव और व्यास दोगुना कर दिया जाए और घनत्व आधा कर दिया जाए,तो इसकी मूल आवृत्ति क्या होगी?
A
$\frac{n}{4}$
B
$\sqrt{2} \, n$
C
$n$
D
$\frac{n}{\sqrt{2}}$

Solution

(C) सोनोमीटर तार की मूल आवृत्ति $n$ का सूत्र है: $n = \frac{1}{2l} \sqrt{\frac{T}{\mu}}$,जहाँ $\mu = \pi r^2 \rho$ रैखिक द्रव्यमान घनत्व है।
अतः,$n \propto \sqrt{\frac{T}{r^2 \rho}}$.
मान लीजिए प्रारंभिक मान $T_1 = T$,$r_1 = r$,और $\rho_1 = \rho$ हैं। नए मान $T_2 = 2T$,$r_2 = 2r$,और $\rho_2 = \frac{\rho}{2}$ हैं।
आवृत्तियों का अनुपात:
$\frac{n_2}{n_1} = \sqrt{\frac{T_2}{T_1} \cdot \left(\frac{r_1}{r_2}\right)^2 \cdot \frac{\rho_1}{\rho_2}}$
मान रखने पर:
$\frac{n_2}{n_1} = \sqrt{\frac{2T}{T} \cdot \left(\frac{r}{2r}\right)^2 \cdot \frac{\rho}{\rho/2}} = \sqrt{2 \cdot \frac{1}{4} \cdot 2} = \sqrt{1} = 1$.
इसलिए,$n_2 = n_1 = n$.
32
MediumMCQ
एक सोनोमीटर तार में,तार के मुक्त सिरे से $50.7 \, kg$ द्रव्यमान लटकाकर तनाव बनाए रखा जाता है। लटके हुए द्रव्यमान का आयतन $0.0075 \, m^3$ है। तार की मूल आवृत्ति $260 \, Hz$ है। यदि लटके हुए द्रव्यमान को पूरी तरह से पानी में डुबो दिया जाए,तो मूल आवृत्ति .... $Hz$ हो जाएगी ($g = 10 \, ms^{-2}$ लें)
A
$240$
B
$230$
C
$220$
D
$200$

Solution

(A) सोनोमीटर तार की मूल आवृत्ति $n = \frac{1}{2l} \sqrt{\frac{T}{\mu}}$ द्वारा दी जाती है,जहाँ $T$ तनाव है और $\mu$ रैखिक द्रव्यमान घनत्व है। चूंकि $l$ और $\mu$ स्थिर हैं,इसलिए $n \propto \sqrt{T}$।
प्रारंभ में,तनाव $T_1 = M g = 50.7 \times 10 = 507 \, N$ है।
जब द्रव्यमान को पानी में डुबोया जाता है,तो उत्प्लावन बल $F_B = V \rho_{water} g = 0.0075 \times 1000 \times 10 = 75 \, N$ कार्य करता है।
नया तनाव $T_2 = M g - F_B = 507 - 75 = 432 \, N$ होगा।
अनुपात $\frac{n_1}{n_2} = \sqrt{\frac{T_1}{T_2}}$ का उपयोग करने पर,हमें $\frac{260}{n_2} = \sqrt{\frac{507}{432}}$ प्राप्त होता है।
$\frac{260}{n_2} = \sqrt{1.1736} \approx 1.0833$।
$n_2 = \frac{260}{1.0833} \approx 240 \, Hz$।
33
MediumMCQ
$2 \ m$ लंबाई की एक डोरी दोनों सिरों पर स्थिर है। यदि यह डोरी अपने चौथे सामान्य मोड (fourth normal mode) में $500 \ Hz$ की आवृत्ति के साथ कंपन करती है,तो तरंगें इस पर ..... $m/s$ के वेग से यात्रा करेंगी।
A
$125$
B
$250$
C
$500$
D
$1000$

Solution

(C) दोनों सिरों पर स्थिर डोरी के लिए,$p$-वें हार्मोनिक के लिए तरंगदैर्ध्य $\lambda$ का सूत्र $\lambda = \frac{2L}{p}$ है,जहाँ $L$ डोरी की लंबाई है और $p$ मोड संख्या है।
दिया गया है: $L = 2 \ m$,$p = 4$,और आवृत्ति $f = 500 \ Hz$ है।
सबसे पहले,तरंगदैर्ध्य की गणना करें: $\lambda = \frac{2 \times 2}{4} = 1 \ m$ है।
तरंग का वेग $v$,$v = f \times \lambda$ द्वारा प्राप्त होता है।
मान रखने पर: $v = 500 \ Hz \times 1 \ m = 500 \ m/s$ है।
34
MediumMCQ
एक सोनोमीटर तार की मूल आवृत्ति $n$ है। यदि इसकी त्रिज्या दोगुनी कर दी जाए और इसका तनाव आधा कर दिया जाए,जबकि तार का पदार्थ समान रहे,तो नई मूल आवृत्ति क्या होगी?
A
$n$
B
$\frac{n}{\sqrt{2}}$
C
$\frac{n}{2}$
D
$\frac{n}{2\sqrt{2}}$

Solution

(D) सोनोमीटर तार की मूल आवृत्ति $n$ का सूत्र इस प्रकार है:
$n = \frac{1}{2l} \sqrt{\frac{T}{\mu}}$
जहाँ $T$ तनाव है,$l$ लंबाई है,और $\mu$ रैखिक द्रव्यमान घनत्व है।
चूंकि $\mu = \pi r^2 \rho$ (जहाँ $r$ त्रिज्या है और $\rho$ पदार्थ का घनत्व है),सूत्र बन जाता है:
$n = \frac{1}{2l} \sqrt{\frac{T}{\pi r^2 \rho}} = \frac{1}{2l} \frac{1}{r} \sqrt{\frac{T}{\pi \rho}}$
इसका अर्थ है $n \propto \frac{\sqrt{T}}{r}$।
दिया गया है कि नई त्रिज्या $r_2 = 2r_1$ और नया तनाव $T_2 = \frac{T_1}{2}$ है,इसलिए नई आवृत्ति $n_2$ और मूल आवृत्ति $n_1$ का अनुपात है:
$\frac{n_2}{n_1} = \frac{r_1}{r_2} \sqrt{\frac{T_2}{T_1}} = \frac{r_1}{2r_1} \sqrt{\frac{T_1/2}{T_1}} = \frac{1}{2} \times \sqrt{\frac{1}{2}} = \frac{1}{2\sqrt{2}}$।
अतः,नई आवृत्ति $n_2 = \frac{n}{2\sqrt{2}}$ होगी।
35
MediumMCQ
एक सोनोमीटर प्रयोग में,$256 \ Hz$ आवृत्ति का एक ट्यूनिंग फोर्क $25 \ cm$ की लंबाई के साथ अनुनाद (resonance) करता है और दूसरा ट्यूनिंग फोर्क $16 \ cm$ की लंबाई के साथ अनुनाद करता है। यदि तार का तनाव स्थिर रहता है,तो दूसरे ट्यूनिंग फोर्क की आवृत्ति .... $Hz$ है।
A
$163.84$
B
$400$
C
$320$
D
$204.8$

Solution

(B) सोनोमीटर तार के लिए,मूल आवृत्ति $n$ को निम्नलिखित संबंध द्वारा दिया जाता है:
$n = \frac{1}{2l} \sqrt{\frac{T}{m}}$
चूंकि तनाव $T$ और प्रति इकाई लंबाई द्रव्यमान $m$ स्थिर हैं,इसलिए आवृत्ति अनुनाद लंबाई $l$ के व्युत्क्रमानुपाती होती है:
$n \propto \frac{1}{l}$
इसलिए,$n_1 l_1 = n_2 l_2$
दिया गया है:
$n_1 = 256 \ Hz$,$l_1 = 25 \ cm$,$l_2 = 16 \ cm$
मान रखने पर:
$256 \times 25 = n_2 \times 16$
$n_2 = \frac{256 \times 25}{16}$
$n_2 = 16 \times 25 = 400 \ Hz$
अतः,दूसरे ट्यूनिंग फोर्क की आवृत्ति $400 \ Hz$ है।
36
MediumMCQ
$9.8 \, g/m$ के रैखिक द्रव्यमान घनत्व वाला एक धातु का तार $1 \, m$ दूर स्थित दो कठोर आधारों के बीच $10 \, kg$ भार के तनाव के साथ खींचा गया है। तार अपने मध्य बिंदु पर एक स्थायी चुंबक के ध्रुवों के बीच से गुजरता है,और जब इसमें $n$ आवृत्ति की प्रत्यावर्ती धारा प्रवाहित होती है,तो यह अनुनाद में कंपन करता है। प्रत्यावर्ती स्रोत की आवृत्ति $n$ ..... $Hz$ है।
A
$25$
B
$50$
C
$100$
D
$200$

Solution

(B) अनुनाद की स्थिति में,प्रत्यावर्ती धारा $(n)$ की आवृत्ति कंपन करने वाले तार की मूल आवृत्ति के बराबर होती है।
एक खींची हुई डोरी की मूल आवृत्ति का सूत्र $n = \frac{1}{2l} \sqrt{\frac{T}{\mu}}$ है,जहाँ $l$ लंबाई है,$T$ तनाव है,और $\mu$ रैखिक द्रव्यमान घनत्व है।
दिया गया है:
लंबाई $l = 1 \, m$
तनाव $T = 10 \, kg \text{-} wt = 10 \times 9.8 \, N = 98 \, N$
रैखिक द्रव्यमान घनत्व $\mu = 9.8 \, g/m = 9.8 \times 10^{-3} \, kg/m$
मान रखने पर:
$n = \frac{1}{2 \times 1} \sqrt{\frac{98}{9.8 \times 10^{-3}}}$
$n = \frac{1}{2} \sqrt{10000}$
$n = \frac{1}{2} \times 100 = 50 \, Hz$.
37
DifficultMCQ
$9 \times 10^3 \text{ kg/m}^3$ घनत्व वाला एक तार $1 \text{ m}$ की दूरी पर स्थित दो क्लैंप के बीच खींचा गया है और उस पर $4.9 \times 10^{-4} \text{ m}$ का विस्तार किया गया है। तार में अनुप्रस्थ कंपन की न्यूनतम आवृत्ति ..... $\text{Hz}$ है $(Y = 9 \times 10^{10} \text{ N/m}^2)$।
A
$40$
B
$35$
C
$30$
D
$25$

Solution

(B) एक खींचे हुए तार की मूल (न्यूनतम) आवृत्ति का सूत्र $n = \frac{1}{2l} \sqrt{\frac{T}{m}}$ है,जहाँ $T$ तनाव है और $m$ प्रति इकाई लंबाई का द्रव्यमान है।
दिया गया है: घनत्व $\rho = 9 \times 10^3 \text{ kg/m}^3$,लंबाई $l = 1 \text{ m}$,विस्तार $\Delta l = 4.9 \times 10^{-4} \text{ m}$,और यंग मापांक $Y = 9 \times 10^{10} \text{ N/m}^2$.
प्रति इकाई लंबाई द्रव्यमान $m = \frac{M}{l} = \frac{A \cdot l \cdot \rho}{l} = A\rho$.
यंग मापांक से,$Y = \frac{T/A}{\Delta l/l} \implies T = \frac{Y \cdot A \cdot \Delta l}{l}$.
आवृत्ति के सूत्र में $T$ और $m$ का मान रखने पर:
$n = \frac{1}{2l} \sqrt{\frac{Y \cdot A \cdot \Delta l / l}{A \cdot \rho}} = \frac{1}{2l} \sqrt{\frac{Y \cdot \Delta l}{l \cdot \rho}}$.
मान रखने पर:
$n = \frac{1}{2 \times 1} \sqrt{\frac{9 \times 10^{10} \times 4.9 \times 10^{-4}}{1 \times 9 \times 10^3}} = \frac{1}{2} \sqrt{\frac{9 \times 4.9 \times 10^6}{9 \times 10^3}} = \frac{1}{2} \sqrt{4.9 \times 10^3} = \frac{1}{2} \sqrt{4900} = \frac{70}{2} = 35 \text{ Hz}$.
38
DifficultMCQ
एक पत्थर को एक तार से हवा में लटकाया जाता है जिसे सोनोमीटर पर खींचा गया है। जब तार $N$ आवृत्ति वाले ट्यूनिंग फोर्क के साथ एकसमान (unison) होता है,तो सोनोमीटर के पुलों के बीच की दूरी $L \, cm$ होती है। जब पत्थर को पूरी तरह से पानी में डुबोया जाता है,तो एकसमानता को फिर से स्थापित करने के लिए पुलों के बीच की लंबाई $l \, cm$ हो जाती है। पत्थर के पदार्थ का विशिष्ट गुरुत्व (specific gravity) क्या है?
A
$\frac{L^2}{L^2 + l^2}$
B
$\frac{L^2 - l^2}{L^2}$
C
$\frac{L^2}{L^2 - l^2}$
D
$\frac{l^2}{L^2 - l^2}$

Solution

(C) खींचे गए तार की कंपन आवृत्ति $n = \frac{1}{2L} \sqrt{\frac{T}{m}}$ द्वारा दी जाती है।
चूंकि आवृत्ति $N$ स्थिर रहती है,इसलिए $L \propto \sqrt{T}$,जहाँ $T$ तार में तनाव है।
हवा में,तनाव $T_{air} = V \rho g$ है,जहाँ $V$ पत्थर का आयतन है और $\rho$ इसका घनत्व है।
पानी में डुबोने पर,तनाव $T_{water} = V(\rho - \sigma)g$ हो जाता है,जहाँ $\sigma$ पानी का घनत्व है। $\sigma = 1$ लेने पर,$T_{water} = V(\rho - 1)g$।
अतः,$\frac{L}{l} = \sqrt{\frac{T_{air}}{T_{water}}} = \sqrt{\frac{V \rho g}{V(\rho - 1)g}} = \sqrt{\frac{\rho}{\rho - 1}}$.
दोनों पक्षों का वर्ग करने पर,$\frac{L^2}{l^2} = \frac{\rho}{\rho - 1}$.
$\rho(l^2) = L^2(\rho - 1) \implies \rho l^2 = L^2 \rho - L^2$.
$L^2 = \rho(L^2 - l^2)$.
इसलिए,$\rho = \frac{L^2}{L^2 - l^2}$।
39
DifficultMCQ
मेल्डे के प्रयोग में,जब $15 \,g$ वजन वाले पैन में $50 \,g$ का वजन रखा जाता है,तो डोरी $4$ लूप में कंपन करती है। डोरी को $6$ लूप में कंपन कराने के लिए पैन से कितना वजन हटाना होगा?
A
$0.0007 \,kg \,wt$
B
$0.0021 \,kg \,wt$
C
$0.036 \,kg \,wt$
D
$0.0029 \,kg \,wt$

Solution

(C) डोरी के कंपन की आवृत्ति $n = \frac{p}{2l} \sqrt{\frac{T}{m}}$ द्वारा दी जाती है,जहाँ $p$ लूप की संख्या है,$l$ लंबाई है,$T$ तनाव है और $m$ प्रति इकाई लंबाई का द्रव्यमान है।
चूंकि $n$,$l$ और $m$ स्थिर हैं,हमारे पास $p \propto \frac{1}{\sqrt{T}}$ है,जिसका अर्थ है $p_1 \sqrt{T_1} = p_2 \sqrt{T_2}$।
यहाँ $p_1 = 4$ और $T_1 = (50 + 15) \,g = 65 \,g$ दिया गया है।
$p_2 = 6$ के लिए,$4 \sqrt{65} = 6 \sqrt{T_2}$।
दोनों पक्षों का वर्ग करने पर: $16 \times 65 = 36 \times T_2$।
$T_2 = \frac{16 \times 65}{36} = \frac{4 \times 65}{9} \approx 28.89 \,g$।
हटाया जाने वाला वजन $\Delta T = T_1 - T_2 = 65 - 28.89 = 36.11 \,g \approx 36 \,g$ है।
इसे $kg$ में बदलने पर,$36 \,g = 0.036 \,kg \,wt$ प्राप्त होता है।
40
MediumMCQ
एक तार की लंबाई,त्रिज्या और तनाव को स्थिर रखते हुए,उसकी आवृत्ति $n$ और घनत्व $(\rho)$ के वर्गमूल के बीच का सही ग्राफ कौन सा है?
A
Option A
B
Option B
C
Option C
D
Option D

Solution

(A) कंपन करते हुए तार की आवृत्ति $n$ का सूत्र इस प्रकार है:
$n = \frac{p}{2l} \sqrt{\frac{T}{\pi r^2 \rho}}$
जहाँ $p$ कंपन का प्रकार है,$l$ लंबाई है,$T$ तनाव है,$r$ त्रिज्या है और $\rho$ घनत्व है।
यह देखते हुए कि $l$,$r$,और $T$ स्थिर हैं,आवृत्ति $n$ और घनत्व $\rho$ के बीच का संबंध है:
$n \propto \frac{1}{\sqrt{\rho}}$
यह एक व्युत्क्रमानुपाती संबंध को दर्शाता है,जो ग्राफ़ में एक आयताकार हाइपरबोला (rectangular hyperbola) के रूप में दिखाई देता है। जैसे-जैसे $\sqrt{\rho}$ बढ़ता है,$n$ घटता है। अतः,सही ग्राफ एक हाइपरबोला है।
41
MediumMCQ
एक ट्यूनिंग फोर्क (स्वरित्र द्विभुज) को $95 \, cm$ और $100 \, cm$ लंबाई के सोनोमीटर तार के साथ बजाने पर,दोनों स्थितियों में $4$ विस्पंद प्रति सेकंड सुनाई देते हैं। ट्यूनिंग फोर्क की आवृत्ति $Hz$ में क्या है?
A
$156$
B
$152$
C
$148$
D
$160$

Solution

(A) सोनोमीटर तार की आवृत्ति $n$ उसकी लंबाई $l$ के व्युत्क्रमानुपाती होती है,अर्थात $n \propto \frac{1}{l}$।
दिया गया है कि ट्यूनिंग फोर्क $95 \, cm$ और $100 \, cm$ लंबाई के साथ $4$ विस्पंद प्रति सेकंड उत्पन्न करता है।
माना ट्यूनिंग फोर्क की आवृत्ति $n$ है।
$l_1 = 95 \, cm$ के लिए,तार की आवृत्ति $n_1 = \frac{k}{95}$ है। चूंकि $l_1 < l_2$,इसलिए $n_1 > n_2$ होगा। अतः,$n_1 = n + 4$।
$l_2 = 100 \, cm$ के लिए,तार की आवृत्ति $n_2 = \frac{k}{100}$ है। अतः,$n_2 = n - 4$।
हमारे पास संबंध है: $(n + 4) \times 95 = (n - 4) \times 100$।
$95n + 380 = 100n - 400$।
$5n = 780$।
$n = 156 \, Hz$।
42
MediumMCQ
यदि $n_{1}, n_{2}$ और $n_{3}$ एक डोरी के तीन खंडों की मूल आवृत्तियाँ हैं,तो डोरी की मूल आवृत्ति $n$ किसके द्वारा दी जाती है?
A
$n = n_{1} + n_{2} + n_{3}$
B
$\sqrt{n} = \sqrt{n_{1}} + \sqrt{n_{2}} + \sqrt{n_{3}}$
C
$\frac{1}{n} = \frac{1}{n_{1}} + \frac{1}{n_{2}} + \frac{1}{n_{3}}$
D
$\frac{1}{n^{2}} = \frac{1}{n_{1}^{2}} + \frac{1}{n_{2}^{2}} + \frac{1}{n_{3}^{2}}$

Solution

(C) तनी हुई डोरी की मूल आवृत्ति $n = \frac{1}{2l} \sqrt{\frac{T}{\mu}}$ द्वारा दी जाती है।
चूंकि डोरी के लिए तनाव $T$ और प्रति इकाई लंबाई द्रव्यमान $\mu$ स्थिर हैं,इसलिए $n \propto \frac{1}{l}$,जिसका अर्थ है $l = \frac{k}{n}$,जहाँ $k$ एक स्थिरांक है।
जब डोरी को $l_{1}, l_{2}, l_{3}$ लंबाई के तीन खंडों में विभाजित किया जाता है जिनकी मूल आवृत्तियाँ क्रमशः $n_{1}, n_{2}, n_{3}$ हैं,तो $l_{1} = \frac{k}{n_{1}}$,$l_{2} = \frac{k}{n_{2}}$,और $l_{3} = \frac{k}{n_{3}}$ होता है।
डोरी की कुल लंबाई $l = l_{1} + l_{2} + l_{3}$ है।
आवृत्ति के संदर्भ में लंबाई के मान रखने पर,हमें $\frac{k}{n} = \frac{k}{n_{1}} + \frac{k}{n_{2}} + \frac{k}{n_{3}}$ प्राप्त होता है।
$k$ से विभाजित करने पर,हमें $\frac{1}{n} = \frac{1}{n_{1}} + \frac{1}{n_{2}} + \frac{1}{n_{3}}$ संबंध प्राप्त होता है।
43
EasyMCQ
दो बिंदुओं के बीच तनी हुई डोरी के प्रथम हार्मोनिक की आवृत्ति $100 \, Hz$ है। तीसरे ओवरटोन की आवृत्ति ... $Hz$ है।
A
$200$
B
$300$
C
$400$
D
$600$

Solution

(C) मूल आवृत्ति (प्रथम हार्मोनिक) $n_1 = 100 \, Hz$ दी गई है।
दो स्थिर बिंदुओं के बीच तनी हुई डोरी में,हार्मोनिक्स $n_k = k \times n_1$ द्वारा दिए जाते हैं,जहाँ $k$ हार्मोनिक संख्या है $(k = 1, 2, 3, \dots)$।
प्रथम ओवरटोन दूसरा हार्मोनिक होता है $(n_2 = 2n_1)$।
दूसरा ओवरटोन तीसरा हार्मोनिक होता है $(n_3 = 3n_1)$।
तीसरा ओवरटोन चौथा हार्मोनिक होता है $(n_4 = 4n_1)$।
अतः,तीसरे ओवरटोन की आवृत्ति $n_4 = 4 \times 100 \, Hz = 400 \, Hz$ है।
44
EasyMCQ
प्रयोगशाला सोनोमीटर के विपरीत,एक तार वाले वाद्ययंत्र को शायद ही कभी बीच में छेड़ा जाता है। मान लीजिए कि एक सितार के तार को उसके सिरे से उसकी लंबाई के लगभग $\frac{1}{4}$ भाग पर छेड़ा जाता है। सबसे प्रमुख हार्मोनिक कौन सा होगा?
A
आठवां
B
चौथा
C
तीसरा
D
दूसरा

Solution

(D) जब किसी तार को एक सिरे से उसकी लंबाई के $\frac{1}{n}$ भाग पर छेड़ा जाता है,तो $n$वां हार्मोनिक सबसे प्रमुख होता है।
इस मामले में,तार को उसके सिरे से उसकी लंबाई के $\frac{1}{4}$ भाग पर छेड़ा जाता है,जिसका अर्थ है $n = 4$ है।
हालाँकि,प्रश्न सबसे प्रमुख हार्मोनिक के बारे में पूछता है। यदि किसी तार को $\frac{L}{n}$ पर छेड़ा जाता है,तो $n$वां हार्मोनिक अनुपस्थित होता है यदि $n$ हार्मोनिक संख्या का गुणज हो। विशेष रूप से,यदि $\frac{1}{4}$ भाग पर छेड़ा जाए,तो $4$थे हार्मोनिक में छेड़ने के बिंदु पर एक नोड (node) होता है और इसलिए वह अनुपस्थित होता है।
उपस्थित हार्मोनिक्स वे हैं जहाँ छेड़ने का बिंदु एक एंटीनोड (antinode) होता है। $\frac{L}{4}$ पर छेड़े गए तार के लिए,$1$ला,$2$रा,$3$रा,$5$वां,आदि हार्मोनिक्स उपस्थित होते हैं। $2$रा हार्मोनिक निचले हार्मोनिक्स में सबसे प्रमुख है क्योंकि छेड़ने का बिंदु $2$रे हार्मोनिक के एंटीनोड के साथ मेल खाता है (जिसमें $\frac{L}{4}$ और $\frac{3L}{4}$ पर एंटीनोड होते हैं)। इस प्रकार,$2$रा हार्मोनिक सबसे प्रमुख है।
Solution diagram
45
MediumMCQ
यदि ${n_1}, {n_2}, {n_3}, \dots$ एक तनी हुई डोरी के खंडों की आवृत्तियाँ हैं,तो डोरी की आवृत्ति $n$ किसके द्वारा दी जाती है?
A
$n = {n_1} + {n_2} + {n_3} + \dots$
B
$n = \sqrt {{n_1} \times {n_2} \times {n_3} \times \dots}$
C
$\frac{1}{n} = \frac{1}{{{n_1}}} + \frac{1}{{{n_2}}} + \frac{1}{{{n_3}}} + \dots$
D
इनमें से कोई नहीं

Solution

(C) कंपन करती हुई डोरी के लिए,आवृत्ति $n$ और लंबाई $l$ का गुणनफल स्थिर रहता है,अर्थात $n_1 l_1 = n_2 l_2 = n_3 l_3 = \dots = nl = k$ (स्थिरांक)।
चूंकि डोरी की कुल लंबाई उसके खंडों की लंबाई के योग के बराबर होती है,इसलिए $l_1 + l_2 + l_3 + \dots = l$ होता है।
समीकरण में $l_i = \frac{k}{n_i}$ और $l = \frac{k}{n}$ रखने पर,हमें $\frac{k}{n_1} + \frac{k}{n_2} + \frac{k}{n_3} + \dots = \frac{k}{n}$ प्राप्त होता है।
दोनों पक्षों को $k$ से विभाजित करने पर,हमें $\frac{1}{n} = \frac{1}{n_1} + \frac{1}{n_2} + \frac{1}{n_3} + \dots$ प्राप्त होता है।
46
DifficultMCQ
$L$ लंबाई का एक धात्विक तार दो दृढ़ आधारों के बीच कसा हुआ है। यदि तार को $\Delta T$ तापमान के अंतर से ठंडा किया जाता है ($Y =$ यंग मापांक,$\rho =$ घनत्व,$\alpha =$ रेखीय प्रसार गुणांक),तो अनुप्रस्थ कंपन की आवृत्ति किसके समानुपाती होगी?
A
$\frac{\alpha}{\sqrt{\rho Y}}$
B
$\sqrt{\frac{Y\alpha}{\rho}}$
C
$\frac{\rho}{\sqrt{Y\alpha}}$
D
$\sqrt{\frac{\rho\alpha}{Y}}$

Solution

(B) जब तार को ठंडा किया जाता है,तो यह संकुचित होने की प्रवृत्ति रखता है,लेकिन चूंकि यह दृढ़ आधारों के बीच बंधा हुआ है,इसलिए तार में तनाव $F$ उत्पन्न होता है।
तापीय विकृति $\alpha \Delta T$ प्रत्यास्थ विकृति $\frac{F}{AY}$ के बराबर होती है।
$\frac{F}{AY} = \alpha \Delta T \implies F = Y A \alpha \Delta T$
अनुप्रस्थ कंपन की मूल आवृत्ति $f = \frac{1}{2L} \sqrt{\frac{F}{\mu}}$ द्वारा दी जाती है,जहाँ $\mu$ प्रति इकाई लंबाई का द्रव्यमान है।
चूंकि $\mu = \rho A$,हम $F$ और $\mu$ का मान आवृत्ति के सूत्र में रखते हैं:
$f = \frac{1}{2L} \sqrt{\frac{Y A \alpha \Delta T}{\rho A}} = \frac{1}{2L} \sqrt{\frac{Y \alpha \Delta T}{\rho}}$
चूंकि $L$ और $\Delta T$ स्थिरांक हैं,इसलिए $f \propto \sqrt{\frac{Y \alpha}{\rho}}$।
47
AdvancedMCQ
एक सोनोमीटर तार की आवृत्ति $f$ है। जब तनाव उत्पन्न करने वाले भार को पूरी तरह से पानी में डुबोया जाता है,तो आवृत्ति $f/2$ हो जाती है और जब भार को एक निश्चित तरल में डुबोया जाता है,तो आवृत्ति $f/3$ हो जाती है। तरल का विशिष्ट गुरुत्व (specific gravity) क्या है?
A
$4/3$
B
$16/9$
C
$15/12$
D
$32/27$

Solution

(D) सोनोमीटर तार की आवृत्ति का सूत्र $f = \frac{1}{2l} \sqrt{\frac{T}{\mu}}$ है,जहाँ $T$ तनाव है और $\mu$ प्रति इकाई लंबाई का द्रव्यमान है। चूँकि $f \propto \sqrt{T}$,इसलिए $f \propto \sqrt{Mg}$ है।
जब द्रव्यमान $M$ को पानी में डुबोया जाता है,तो प्रभावी तनाव $T_w = Mg - V\rho_w g$ होता है,जहाँ $V$ द्रव्यमान का आयतन है और $\rho_w$ पानी का घनत्व है। दिया गया है कि $f_w = f/2$,इसलिए:
$\frac{f}{2} = \frac{1}{2l} \sqrt{\frac{Mg - V\rho_w g}{\mu}} \implies \frac{1}{4} = \frac{Mg - V\rho_w g}{Mg} = 1 - \frac{V\rho_w}{M}$.
अतः,$\frac{V\rho_w}{M} = 1 - \frac{1}{4} = \frac{3}{4}$,जिससे $V = \frac{3M}{4\rho_w}$ प्राप्त होता है।
जब द्रव्यमान को $\rho_L$ घनत्व वाले तरल में डुबोया जाता है,तो आवृत्ति $f_L = f/3$ होती है। प्रभावी तनाव $T_L = Mg - V\rho_L g$ है। इसलिए:
$\frac{f}{3} = \frac{1}{2l} \sqrt{\frac{Mg - V\rho_L g}{\mu}} \implies \frac{1}{9} = \frac{Mg - V\rho_L g}{Mg} = 1 - \frac{V\rho_L}{M}$.
$V = \frac{3M}{4\rho_w}$ का मान रखने पर:
$\frac{1}{9} = 1 - \frac{3M}{4\rho_w} \cdot \frac{\rho_L}{M} \implies \frac{3}{4} \cdot \frac{\rho_L}{\rho_w} = 1 - \frac{1}{9} = \frac{8}{9}$.
अतः,विशिष्ट गुरुत्व $\frac{\rho_L}{\rho_w} = \frac{8}{9} \cdot \frac{4}{3} = \frac{32}{27}$।
Solution diagram
48
MediumMCQ
$1.5 \ m$ लंबाई का एक सोनोमीटर तार स्टील का बना है। इसमें उत्पन्न तनाव $1 \%$ की प्रत्यास्थ विकृति (elastic strain) पैदा करता है। यदि स्टील का घनत्व $7.7 \times 10^3 \ kg/m^3$ और प्रत्यास्थता गुणांक $2.2 \times 10^{11} \ N/m^2$ है,तो स्टील की मूल आवृत्ति (fundamental frequency) क्या होगी ($Hz$ में)?
A
$770$
B
$188.5$
C
$178.2$
D
$200.5$

Solution

(C) सोनोमीटर तार की मूल आवृत्ति का सूत्र $f = \frac{v}{2L} = \frac{1}{2L} \sqrt{\frac{T}{\mu}}$ है।
चूंकि $\mu = A \rho$,इसलिए $f = \frac{1}{2L} \sqrt{\frac{T}{A \rho}}$ होगा।
यंग मापांक $Y = \frac{T/A}{\Delta L/L}$ से,हमें $\frac{T}{A} = Y \times \text{विकृति} = Y \times \frac{\Delta L}{L}$ प्राप्त होता है।
इस मान को आवृत्ति के सूत्र में रखने पर: $f = \frac{1}{2L} \sqrt{\frac{Y \times \text{विकृति}}{\rho}}$.
दिया गया है: $L = 1.5 \ m$,$\text{विकृति} = 1\% = 0.01$,$Y = 2.2 \times 10^{11} \ N/m^2$,$\rho = 7.7 \times 10^3 \ kg/m^3$.
$f = \frac{1}{2 \times 1.5} \sqrt{\frac{2.2 \times 10^{11} \times 0.01}{7.7 \times 10^3}}$.
$f = \frac{1}{3} \sqrt{\frac{2.2 \times 10^9}{7.7}} = \frac{1}{3} \sqrt{0.2857 \times 10^9} \approx 178.2 \ Hz$.
49
DifficultMCQ
स्थिर तरंगों (standing waves) का अध्ययन करने के लिए एक प्रयोग में,आप एक ऐसी डोरी का उपयोग करते हैं जिसका प्रति इकाई लंबाई द्रव्यमान $\mu = (1.0 \pm 0.1) \times 10^{-4} \ kg/m$ है। आप मूल विधा (fundamental mode) को देखते हैं,जिसकी आवृत्ति $f$,डोरी की लंबाई $L$ और तनाव $T$ से समीकरण $L = \frac{1}{2f} \sqrt{\frac{T}{\mu}}$ द्वारा संबंधित है। आप $y$-अक्ष पर $L$ और $x$-अक्ष पर $\sqrt{T}$ लेकर एक ग्राफ बनाते हैं,और पाते हैं कि सबसे उपयुक्त रेखा $y = (8.0 \pm 0.3) \times 10^{-3}x + (0.2 \pm 0.04)$ ($SI$ इकाइयों में) है। तरंग की आवृत्ति का मान (त्रुटि सहित) क्या है? अपना उत्तर $SI$ इकाई $(Hz)$ में व्यक्त करें।
A
$6250 \pm 859.8 \ Hz$
B
$1250 \pm 32.3 \ Hz$
C
$6250 \pm 546.9 \ Hz$
D
$4875 \pm 287 \ Hz$

Solution

(C) मूल विधा के लिए समीकरण $L = \frac{1}{2f\sqrt{\mu}} \sqrt{T}$ है।
इसे रेखा के समीकरण $y = mx + c$ के साथ तुलना करने पर,जहाँ $y = L$ और $x = \sqrt{T}$,ढाल (slope) $m = \frac{1}{2f\sqrt{\mu}}$ प्राप्त होता है।
दिया गया है $m = 8.0 \times 10^{-3}$ और $\mu = 1.0 \times 10^{-4} \ kg/m$,इसलिए:
$8.0 \times 10^{-3} = \frac{1}{2f \sqrt{1.0 \times 10^{-4}}} = \frac{1}{2f \times 10^{-2}}$.
$f$ के लिए हल करने पर: $f = \frac{1}{2 \times 10^{-2} \times 8.0 \times 10^{-3}} = \frac{1}{16 \times 10^{-5}} = \frac{10^5}{16} = 6250 \ Hz$.
त्रुटि $\Delta f$ ज्ञात करने के लिए,हम $f = \frac{1}{2m\sqrt{\mu}}$ से सापेक्ष त्रुटि का सूत्र उपयोग करते हैं:
$\frac{\Delta f}{f} = \frac{\Delta m}{m} + \frac{1}{2} \frac{\Delta \mu}{\mu}$.
दिया गया है $\Delta m = 0.3 \times 10^{-3}$ और $\Delta \mu = 0.1 \times 10^{-4}$:
$\frac{\Delta f}{f} = \frac{0.3 \times 10^{-3}}{8.0 \times 10^{-3}} + \frac{1}{2} \left( \frac{0.1 \times 10^{-4}}{1.0 \times 10^{-4}} \right) = \frac{0.3}{8.0} + \frac{0.1}{2} = 0.0375 + 0.05 = 0.0875$.
$\Delta f = 6250 \times 0.0875 = 546.875 \ Hz \approx 546.9 \ Hz$.
अतः,$f = (6250 \pm 546.9) \ Hz$.

Waves and Sound — Transverse Stationary Waves and Sonometer · Frequently Asked Questions

1Are these Waves and Sound questions useful for JEE and NEET?

Yes. All questions in this section are mapped to JEE Main and NEET exam patterns. Previous year questions from JEE Main, NEET, GUJCET and state-level exams are included with full solutions.

2Can I switch to Hindi or Gujarati for these questions?

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