$(a)$ વર્તુળાકાર આડછેદની ત્રિજયા $1\,m$ અને એકમ લંબાઈ દીઠ $\mu $ દળ ધરાવતો સ્ટીલનો તાર છે જ્યારે તાર સમક્ષિતિજ પડેલો હોય કે છત પરથી લટકાવ્યો હોય ત્યારે તેની લંબાઈ $10\, m$ છે. તેના મુકત છેડે $25\, kg$ નો દળ લટકાવેલો છે. જો રેખીય વિકૃતિ $< \,<$ સંગત વિકૃતિ હોય અને તાર નિયમિત હોય, તો તારની લંબાઈનો વધારો કેટલો ? સ્ટીલની ઘનતા $7860\, kgm^{-3}$ અને યંગ મોડયુલસ $2 \times 10^{11}\,Nm^{-2}$ છે.
$(b)$ જો સ્ટીલની મજબૂતાઈ $2.5 \times 10^8\,Nm^{-2}$ હોય, તો તારના નીચેના છેડે કેટલું મહત્તમ વજન લટકાવી શકાય ?
$(a)$ વર્તુળાકાર આડછેદની ત્રિજયા $1\,m$ અને એકમ લંબાઈ દીઠ $\mu $ દળ ધરાવતો સ્ટીલનો તાર છે જ્યારે તાર સમક્ષિતિજ પડેલો હોય કે છત પરથી લટકાવ્યો હોય ત્યારે તેની લંબાઈ $10\, m$ છે. તેના મુકત છેડે $25\, kg$ નો દળ લટકાવેલો છે. જો રેખીય વિકૃતિ $< \,<$ સંગત વિકૃતિ હોય અને તાર નિયમિત હોય, તો તારની લંબાઈનો વધારો કેટલો ? સ્ટીલની ઘનતા $7860\, kgm^{-3}$ અને યંગ મોડયુલસ $2 \times 10^{11}\,Nm^{-2}$ છે.
$(b)$ જો સ્ટીલની મજબૂતાઈ $2.5 \times 10^8\,Nm^{-2}$ હોય, તો તારના નીચેના છેડે કેટલું મહત્તમ વજન લટકાવી શકાય ?
$(a)$ Consider an element $d x$ at a distance $x$ from the load $(x=0)$. If $\mathrm{T}(x)$ and $\mathrm{T}(x+d x)$ are tensions on the two cross sections a distance $d x$ apart then,
$\therefore \mathrm{T}(x+d x)-\mathrm{T}(x)=g d m$
$\quad=\mu g d x$
(where $d m=$ mass of wire $d x$ and $\mu=$ is the mass per unit length $=\frac{d m}{d x}$ )
$\therefore d \mathrm{~T}=\mu g d x \quad[\because \mathrm{T}(x+d x)-\mathrm{T}(x)=d \mathrm{~T}]$
Integrating on both side,
$\therefore \mathrm{T}(x)=\mu g x+\mathrm{C}$
but at $x=0$, tension $\mathrm{T}(0)=0+\mathrm{C}$
$\therefore \mathrm{Mg}=\mathrm{C}$ where $\mathrm{M}$ is suspended mass
$\therefore \mathrm{T}(x)=\mu g x+\mathrm{Mg}$
If element $d x$, increases by length $d r$ then strain $=\frac{d r}{d x}$
Young modulus $\mathrm{Y}=\frac{\frac{\mathrm{T}(x)}{\mathrm{A}}}{\frac{d r}{d x}}$
$\frac{d r}{d x}=\frac{\mathrm{T}(x)}{\mathrm{YA}}$
Similar Questions
એક છેડે જડિત કરેલા $2m$ લંબાઇ અને ${10^{ - 2}}\,c{m^2}$ આડછેદ ધરાવતા તારના એક છેડે $200N$ બળ લગાડેલ છે,તારનો રેખીય પ્રસરણાંક $\alpha = 8 \times {10^{ - 6}}°C^{-1}$ અને યંગ $Y = 2.2 \times {10^{11}}\,N/{m^2}$ મોડયુલસ છે,તાપમાન $5°C$ વધારવામાં આવે,તો તણાવમાં ........ $N$ વઘારો થાય.
એક છેડે જડિત કરેલા $2m$ લંબાઇ અને ${10^{ - 2}}\,c{m^2}$ આડછેદ ધરાવતા તારના એક છેડે $200N$ બળ લગાડેલ છે,તારનો રેખીય પ્રસરણાંક $\alpha = 8 \times {10^{ - 6}}°C^{-1}$ અને યંગ $Y = 2.2 \times {10^{11}}\,N/{m^2}$ મોડયુલસ છે,તાપમાન $5°C$ વધારવામાં આવે,તો તણાવમાં ........ $N$ વઘારો થાય.
$2l$ લંબાઇનો તાર બે દિવાલ વચ્ચે જડિત છે.તેના મઘ્યબિંદુ પર $W$ વજન લગાવવાથી તે $x $ જેટલું નીચે ખસે છે. $(X<< l )$ તો $m$ $=$___
$2l$ લંબાઇનો તાર બે દિવાલ વચ્ચે જડિત છે.તેના મઘ્યબિંદુ પર $W$ વજન લગાવવાથી તે $x $ જેટલું નીચે ખસે છે. $(X<< l )$ તો $m$ $=$___
$L$ લંબાઈના અને $r$ ત્રિજ્યા ધરાવતા એક તારને એક છેડાથી લટકાવવામાં આવે છે. જો તેના બીજા છેડાને $F$ જેટલા બળથી ખેંચવામાં આવે તો તેની લંબાઇ જેટલી વધે છે. જો તારની ત્રિજ્યા અને લગાવેલ બળ બંને તેનાં મૂળ મૂલ્યોની સરખામણીમાં અડધા કરવામાં આવે તો, લંબાઈ થતો વધારો__________.
$L$ લંબાઈના અને $r$ ત્રિજ્યા ધરાવતા એક તારને એક છેડાથી લટકાવવામાં આવે છે. જો તેના બીજા છેડાને $F$ જેટલા બળથી ખેંચવામાં આવે તો તેની લંબાઇ જેટલી વધે છે. જો તારની ત્રિજ્યા અને લગાવેલ બળ બંને તેનાં મૂળ મૂલ્યોની સરખામણીમાં અડધા કરવામાં આવે તો, લંબાઈ થતો વધારો__________.
- [JEE MAIN 2024]
$1.05\, m $ લંબાઈ અને અવગણ્ય દળ ધરાવતાં એક સળિયાને આકૃતિમાં દર્શાવ્યા મુજબ બે તાર વડે બંને છેડેથી લટકાવેલ છે. તાર $A $ સ્ટીલ અને તાર $B$ ઍલ્યુમિનિયમનો છે. તાર $A$ અને તાર $B$ ના આડછેદનું ક્ષેત્રફળ અનુક્રમે $1.0\, mm$ અને $2.0\, mm$ છે. સળિયા પર કયા બિંદુએ $m $ દળ લટકાવવામાં આવે કે જેથી સ્ટીલ અને ઍલ્યુમિનિયમના બંને તારમાં $(a)$ સમાન પ્રતિબળ $(b)$ સમાન વિકૃતિ ઉદ્ભવે ?
$1.05\, m $ લંબાઈ અને અવગણ્ય દળ ધરાવતાં એક સળિયાને આકૃતિમાં દર્શાવ્યા મુજબ બે તાર વડે બંને છેડેથી લટકાવેલ છે. તાર $A $ સ્ટીલ અને તાર $B$ ઍલ્યુમિનિયમનો છે. તાર $A$ અને તાર $B$ ના આડછેદનું ક્ષેત્રફળ અનુક્રમે $1.0\, mm$ અને $2.0\, mm$ છે. સળિયા પર કયા બિંદુએ $m $ દળ લટકાવવામાં આવે કે જેથી સ્ટીલ અને ઍલ્યુમિનિયમના બંને તારમાં $(a)$ સમાન પ્રતિબળ $(b)$ સમાન વિકૃતિ ઉદ્ભવે ?
$2.5 \,mm$ વ્યાસ ધરાવતા તારમાં $100 \,kg wt$ દળ લટકાવતા તેની લંબાઈમાં થતો વધારો .............. $\%$ ટકાવારીમાં દર્શાવો. તારનો યંગ મોડ્યુલસ $=12.5 \times 10^{11} \,dyne / cm ^2$
$2.5 \,mm$ વ્યાસ ધરાવતા તારમાં $100 \,kg wt$ દળ લટકાવતા તેની લંબાઈમાં થતો વધારો .............. $\%$ ટકાવારીમાં દર્શાવો. તારનો યંગ મોડ્યુલસ $=12.5 \times 10^{11} \,dyne / cm ^2$