$(a)$ એક બાળક તેના બંને હાથ ફેલાવીને ટર્નટેબલના કેન્દ્ર પર ઊભો છે. ટર્નટેબલ $40\; rev/min$ ની કોણીય ઝડપ સાથે ફરે છે. જો બાળક તેના હાથ પાછા વાળી લે અને તેનાથી તેની જડત્વની આઘૂર્ણ (moment of inertia) પ્રારંભિક મૂલ્યના $2/5$ ગણી થઈ જાય,તો બાળકની કોણીય ઝડપ કેટલી હશે? ધારો કે ટર્નટેબલ ઘર્ષણ વિના ફરે છે.
$(b)$ દર્શાવો કે બાળકની નવી ચાકગતિ ઉર્જા પ્રારંભિક ચાકગતિ ઉર્જા કરતા વધારે છે. તમે ચાકગતિ ઉર્જામાં થયેલા આ વધારાને કેવી રીતે સમજાવશો?

Vedclass pdf generator app on play store
Vedclass iOS app on app store
(A) પ્રારંભિક કોણીય વેગ,$\omega_{1} = 40\; rev/min$.
અંતિમ કોણીય વેગ $= \omega_{2}$.
હાથ ફેલાવેલા હોય ત્યારે બાળકની જડત્વની આઘૂર્ણ $= I_{1}$.
હાથ વાળેલા હોય ત્યારે બાળકની જડત્વની આઘૂર્ણ $= I_{2}$.
બંને જડત્વની આઘૂર્ણ વચ્ચેનો સંબંધ: $I_{2} = \frac{2}{5} I_{1}$.
તંત્ર પર કોઈ બાહ્ય ટોર્ક લાગતું ન હોવાથી,કોણીય વેગમાન $L$ અચળ રહે છે.
તેથી,$I_{2} \omega_{2} = I_{1} \omega_{1}$.
$\omega_{2} = \frac{I_{1}}{I_{2}} \omega_{1} = \frac{I_{1}}{\frac{2}{5} I_{1}} \times 40 = \frac{5}{2} \times 40 = 100\; rev/min$.
$(b)$ અંતિમ ચાકગતિ ઉર્જા $E_{F} = \frac{1}{2} I_{2} \omega_{2}^{2}$.
પ્રારંભિક ચાકગતિ ઉર્જા $E_{I} = \frac{1}{2} I_{1} \omega_{1}^{2}$.
$\frac{E_{F}}{E_{I}} = \frac{\frac{1}{2} I_{2} \omega_{2}^{2}}{\frac{1}{2} I_{1} \omega_{1}^{2}} = \frac{2}{5} \times \left(\frac{100}{40}\right)^{2} = \frac{2}{5} \times \left(\frac{5}{2}\right)^{2} = \frac{2}{5} \times \frac{25}{4} = 2.5$.
તેથી,$E_{F} = 2.5 E_{I}$.
ચાકગતિ ઉર્જામાં થયેલો વધારો બાળકે તેના હાથ વાળવા માટે કરેલા કાર્યને કારણે છે,જે તેની આંતરિક સ્નાયુબદ્ધ ઉર્જા દ્વારા પૂરી પાડવામાં આવે છે.

Explore More

Similar Questions

$2 \ kg$ દળ અને $0.2 \ m$ ત્રિજ્યાનો એક ઘન નળાકાર $3 \ rad/s$ ના કોણીય વેગથી ભ્રમણ કરે છે. $0.5 \ kg$ દળનો એક કણ $5 \ m/s$ ના વેગથી ગતિ કરતો તેના પરિઘ પર સ્પર્શકની દિશામાં અથડાય છે અને ચોંટી જાય છે. અથડામણ બાદ તંત્રનો કોણીય વેગ $rad/s$ માં શોધો.

Difficult
View Solution

ધારો કે વિશ્વના તમામ લોકો વિષુવવૃત્ત પર એક લાઇનમાં ઊભા છે અને બધા પૃથ્વીની સપાટીની સાપેક્ષે $v_{rel}$ ઝડપે વિષુવવૃત્તીય વર્તુળ પર દોડવાનું શરૂ કરે છે. પૃથ્વીનો પ્રારંભિક કોણીય વેગ $\omega_0$ છે. પૃથ્વીની જડત્વની ચાકમાત્રા $I_E$,તમામ લોકોની જડત્વની ચાકમાત્રા $I_P$ અને પૃથ્વીની ત્રિજ્યા $R$ છે. નીચેનામાંથી કયું વિધાન સાચું છે?

Difficult
View Solution

એક નાની વસ્તુને હળવી દોરી સાથે જોડવામાં આવે છે જે એક પોલા નળીમાંથી પસાર થાય છે. નળીને એક હાથ વડે અને દોરીને બીજા હાથ વડે પકડવામાં આવે છે. વસ્તુને $r_1$ ત્રિજ્યાના વર્તુળમાં પરિભ્રમણ કરાવવામાં આવે છે. ત્યારબાદ દોરીને નીચે ખેંચવામાં આવે છે,જેથી વર્તુળની ત્રિજ્યા ઘટીને $r_2$ થાય છે. નવી ગતિઊર્જા અને મૂળ ગતિઊર્જાનો ગુણોત્તર કેટલો હશે?

$I_t$ જડત્વની ચાકમાત્રા ધરાવતી એક વર્તુળાકાર તકતી સમક્ષિતિજ સમતલમાં તેની સંમિતિ અક્ષની આસપાસ $\omega_i$ જેટલી અચળ કોણીય ઝડપથી ભ્રમણ કરે છે. $I_b$ જડત્વની ચાકમાત્રા ધરાવતી બીજી એક તકતીને પ્રથમ તકતી પર અક્ષીય રીતે મૂકવામાં આવે છે. શરૂઆતમાં બીજી તકતીની કોણીય ઝડપ શૂન્ય છે. અંતે,બંને તકતીઓ $\omega_f$ જેટલી અચળ કોણીય ઝડપથી ભ્રમણ કરે છે. ઘર્ષણને કારણે શરૂઆતમાં ભ્રમણ કરતી તકતી દ્વારા ગુમાવેલી ઉર્જા કેટલી હશે?

$M$ દળ અને $R$ ત્રિજ્યા ધરાવતી એક પાતળી સમાન વર્તુળાકાર તકતી તેના કેન્દ્રમાંથી પસાર થતી અને તેના સમતલને લંબ અક્ષ પર $\omega$ કોણીય વેગ સાથે સમક્ષિતિજ સમતલમાં ભ્રમણ કરે છે. સમાન જાડાઈ અને ત્રિજ્યા ધરાવતી પરંતુ $\frac{1}{8} M$ દળ ધરાવતી બીજી તકતીને પ્રથમ તકતી પર અક્ષીય રીતે હળવેકથી મૂકવામાં આવે છે. હવે તંત્રનો કોણીય વેગ કેટલો હશે?

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