8.Mechanical Properties of Solids
hard

$(a)$ 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 ? 

Option A
Option B
Option C
Option D

Solution

$(a)$ 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 $\mathrm{Y}=\frac{\frac{\mathrm{T}(x)}{\mathrm{A}}}{\frac{d r}{d x}}$

$\frac{d r}{d x}=\frac{\mathrm{T}(x)}{\mathrm{YA}}$

Standard 11
Physics

Similar Questions

Start a Free Trial Now

Confusing about what to choose? Our team will schedule a demo shortly.