$m$ દળનો એક પથ્થર અવગણ્ય દળ અને $k$ સ્પ્રિંગ અચળાંક ધરાવતી સ્થિતિસ્થાપક દોરી સાથે બાંધેલો છે. દોરીની ખેંચાયા વગરની લંબાઈ $L$ છે. દોરીનો બીજો છેડો $P$ બિંદુએ ખીલી સાથે જડેલો છે. શરૂઆતમાં પથ્થરને $P$ બિંદુની સપાટી પર રાખવામાં આવે છે અને તેને શિરોલંબ નીચે પાડવામાં આવે છે.
$(a)$ જ્યારે પદાર્થ પ્રથમ વખત ક્ષણભર માટે સ્થિર થાય ત્યારે ઉપરથી તેનું અંતર $y$ શોધો.
$(b)$ આ પતન દરમિયાન પથ્થર દ્વારા પ્રાપ્ત મહત્તમ વેગ કેટલો હશે?
$(c)$ પથ્થર તેના સૌથી નીચલા બિંદુએ પહોંચ્યા પછી તેની ગતિનું સ્વરૂપ કેવું હશે?

Vedclass pdf generator app on play store
Vedclass iOS app on app store
(N/A) આકૃતિને ધ્યાનમાં લો,પથ્થરને $P$ બિંદુથી નીચે પાડવામાં આવે છે.
$(a)$ પથ્થર $L$ લંબાઈ સુધી મુક્ત પતન કરે છે. ત્યારબાદ,દોરીની સ્થિતિસ્થાપકતા પુનઃસ્થાપક બળ લગાડે છે. ધારો કે પથ્થર $P$ થી $y$ અંતરે ક્ષણિક સ્થિર થાય છે.
ઉર્જા સંરક્ષણના નિયમ મુજબ,પથ્થરની ગુરુત્વીય સ્થિતિ ઉર્જામાં ઘટાડો = દોરીની સ્થિતિસ્થાપક સ્થિતિ ઉર્જામાં વધારો:
$mgy = \frac{1}{2}k(y - L)^2$
$mgy = \frac{1}{2}k(y^2 - 2yL + L^2)$
$2mgy = ky^2 - 2kyL + kL^2$
$ky^2 - 2(mg + kL)y + kL^2 = 0$
દ્વિઘાત સૂત્ર $y = \frac{-b \pm \sqrt{b^2 - 4ac}}{2a}$ નો ઉપયોગ કરતા:
$y = \frac{2(mg + kL) \pm \sqrt{4(mg + kL)^2 - 4k^2L^2}}{2k}$
$y = \frac{(mg + kL) + \sqrt{m^2g^2 + 2mgkL + k^2L^2 - k^2L^2}}{k}$
$y = L + \frac{mg + \sqrt{m^2g^2 + 2mgkL}}{k}$
$(b)$ મહત્તમ વેગ ત્યારે મળે છે જ્યારે પ્રવેગ શૂન્ય હોય,એટલે કે જ્યારે તણાવ બળ વજન બળ જેટલું હોય: $k(y_{eq} - L) = mg$,તેથી $y_{eq} = L + \frac{mg}{k}$.
શરૂઆત અને સંતુલન સ્થિતિ વચ્ચે ઉર્જા સંરક્ષણનો ઉપયોગ કરતા:
$mgy_{eq} = \frac{1}{2}mv_{max}^2 + \frac{1}{2}k(y_{eq} - L)^2$
$mg(L + \frac{mg}{k}) = \frac{1}{2}mv_{max}^2 + \frac{1}{2}k(\frac{mg}{k})^2$
$mgL + \frac{m^2g^2}{k} = \frac{1}{2}mv_{max}^2 + \frac{m^2g^2}{2k}$
$v_{max} = \sqrt{2gL + \frac{m^2g^2}{mk}} = \sqrt{2gL + \frac{mg^2}{k}}$.
$(c)$ સૌથી નીચલા બિંદુએ પહોંચ્યા પછી,પથ્થર સંતુલન સ્થિતિ $y_{eq} = L + \frac{mg}{k}$ ની આસપાસ સરળ આવર્ત ગતિ $(SHM)$ કરશે.

Explore More

Similar Questions

એક સ્પ્રિંગના છેડે રહેલ પદાર્થ $t_1$ આવર્તકાળ સાથે $S.H.M.$ કરે છે,જ્યારે બીજી સ્પ્રિંગ માટે અનુરૂપ આવર્તકાળ $t_2$ છે. જો બે સ્પ્રિંગને શ્રેણીમાં જોડતા મળતો આવર્તકાળ $T$ હોય,તો

Difficult
View Solution

એક સ્પ્રિંગ બેલેન્સનું સ્કેલ $0$ થી $50\; kg$ સુધીનું વાંચન આપે છે. સ્કેલની લંબાઈ $20\; cm$ છે. આ બેલેન્સ પર લટકાવેલ એક પદાર્થને જ્યારે સ્થાનાંતરિત કરીને મુક્ત કરવામાં આવે છે,ત્યારે તે $0.6\; s$ ના આવર્તકાળ સાથે દોલન કરે છે. પદાર્થનું વજન $N$ માં કેટલું હશે?

સમાન દળ ધરાવતા બે કણો $A$ અને $B$ ને અનુક્રમે $K_{1}$ અને $K_{2}$ સ્પ્રિંગ અચળાંક ધરાવતી બે દળરહિત સ્પ્રિંગ સાથે લટકાવવામાં આવ્યા છે. જો દોલનો દરમિયાન મહત્તમ વેગ સમાન હોય,તો $A$ અને $B$ ના કંપવિસ્તારનો ગુણોત્તર કેટલો થાય?

શરૂઆતમાં,તંત્ર સંતુલનમાં છે. બ્લોકના શિરોલંબ દિશામાં થતા $SHM$ નો આવર્તકાળ કેટલો હશે?

Difficult
View Solution

આકૃતિમાં દર્શાવ્યા મુજબ એક લીસા સમક્ષિતિજ ભોંયતળિયા પર રહેલા $a$ બાજુવાળા સમઘન બ્લોક માટે સુરક્ષિત $SHM$ (બ્લોક $SHM$ દરમિયાન પલટી ન જાય) માટે મહત્તમ કંપવિસ્તાર શોધો (સ્પ્રિંગ દળરહિત છે). સ્પ્રિંગ ભોંયતળિયાથી $2a/3$ ની ઊંચાઈએ જોડાયેલી છે.

Difficult
View Solution

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