એક બ્લૉક જેનું દ્રવ્યમાન $1\, kg$ છે તેને સ્પ્રિંગ સાથે બાંધેલ છે. આ સ્પ્રિંગનો સ્પ્રિંગ અચળાંક $50 \,N\,m^{-1}$ છે. આ બ્લૉકને ઘર્ષણરહિત સપાટી પર $t = 0$ સમયે તેના સંતુલન સ્થાન $x = 0$ આગળ સ્થિર સ્થિતિમાંથી ખેંચીને $x = 10 \,cm$ અંતરે લાવવામાં આવે છે. જ્યારે તે મધ્યમાન સ્થિતિથી $5$ સેમી દૂર છે ત્યારે આ બ્લૉકની ગતિઊર્જા, સ્થિતિઊર્જા અને કુલ ઊર્જાની ગણતરી કરો.
એક બ્લૉક જેનું દ્રવ્યમાન $1\, kg$ છે તેને સ્પ્રિંગ સાથે બાંધેલ છે. આ સ્પ્રિંગનો સ્પ્રિંગ અચળાંક $50 \,N\,m^{-1}$ છે. આ બ્લૉકને ઘર્ષણરહિત સપાટી પર $t = 0$ સમયે તેના સંતુલન સ્થાન $x = 0$ આગળ સ્થિર સ્થિતિમાંથી ખેંચીને $x = 10 \,cm$ અંતરે લાવવામાં આવે છે. જ્યારે તે મધ્યમાન સ્થિતિથી $5$ સેમી દૂર છે ત્યારે આ બ્લૉકની ગતિઊર્જા, સ્થિતિઊર્જા અને કુલ ઊર્જાની ગણતરી કરો.
આ બ્લૉક સ.આ.ગ. કરે છે, સમીકરણ $(b)$ પ્રમાણે, તેની કોણીય આવૃત્તિ
$\omega =\sqrt{\frac{k}{m}}$
વડે આપવામાં આવે છે.
$=\sqrt{\frac{50 \,N m ^{-1}}{1\, kg }}$
$=7.07 \,rad \,s ^{-1}$
તેથી કોઈ પણ $t$ સમયે, તેના સ્થાનાંતરને
$x(t)=0.1 \,\cos \,(7.07\, t)$
જ્યારે બ્લૉક તેના મધ્યમાન સ્થળેથી $5 \,cm $ દૂર હશે ત્યારે આપણી પાસે
$0.05=0.1\, \cos \,(7.07 \,t)$
અથવા $\cos (7.07 t)=0.5$ અને તેથી
$\sin (7.07 \,t)=\frac{\sqrt{3}}{2}=0.866$
આ બ્લૉકનો $x = 5\, cm$ પરનો વેગ
$=0.1 \times 7.07 \times 0.866\, m s ^{-1}$
$=0.61 \,m s ^{-1}$
તેથી આ બ્લૉકની ગ.ઊ.
$=\frac{1}{2} m v^{2}$
$=1 / 2\left[1\, kg \times\left(0.6123\, m s ^{-1}\right)^{2}\right]$
$=0.19 \,J$
આ બ્લૉકની સ્થિતિઊર્જા
$=\frac{1}{2} k x^{2}$
$=1 / 2\left(50\, N m ^{-1} \times 0.05\, m \times 0.05\, m \right)$
$=0.0625\, J$
$x = 5\, cm$ પર બ્લૉકની કુલ ઊર્જા
$= K. E. + P. E.$
$= 0.25\, J $
આપણે એ પણ જાણીએ છીએ કે, મહત્તમ સ્થાનાંતર પર ગતિઊર્જા શૂન્ય છે અને તેથી પ્રણાલીની કુલ ઊર્જા એ સ્થિતિઊર્જા બરાબર હોય છે. તેથી, પ્રણાલીની કુલ ઊર્જા
$=1 / 2\left(50 \,N m ^{-1} \times 0.1\, m \times 0.1\, m \right)$
$=0.25 \,J$
આ ઊર્જા $5\, cm$ ના સ્થાનાંતર પર બંને ઊર્જાના સરવાળા જેટલી છે. આ ઊર્જા-સંરક્ષણ સિદ્ધાંતનું સમર્થન કરનારું છે.
Similar Questions
અવગણ્ય દળ ધરાવતી સ્પ્રિંગ સાથે $M$ દળ લટકાવેલ છે. જ્યારે તેને ખોદુક ખેચીને મુક્ત કરવામાં આવે ત્યારે તે $T$ આવર્તકાળવાળી સરળ આવર્તગતિ કરે છે.જો દળમાં $m$ નો વઘારો કરવામાં આવે છે, તો આવર્તકાળ $ \frac{{5T}}{3} $ થાય છે,તો $ \frac{m}{M} $નો ગુણોત્તર કેટલો હશે?
અવગણ્ય દળ ધરાવતી સ્પ્રિંગ સાથે $M$ દળ લટકાવેલ છે. જ્યારે તેને ખોદુક ખેચીને મુક્ત કરવામાં આવે ત્યારે તે $T$ આવર્તકાળવાળી સરળ આવર્તગતિ કરે છે.જો દળમાં $m$ નો વઘારો કરવામાં આવે છે, તો આવર્તકાળ $ \frac{{5T}}{3} $ થાય છે,તો $ \frac{m}{M} $નો ગુણોત્તર કેટલો હશે?
- [AIEEE 2003]
$k $ બળ-આચળાંક અને $l$ લંબાઈની સ્પ્રિંગના $\alpha : \beta : \gamma $ ના પ્રમાણમાં ટુકડા કરવામાં આવે તો પ્રત્યેક ટુકડાનો બળ અચળાંક, મૂળ સ્પ્રિંગના બળ અચળાંકના સ્વરૂપમાં મેળવો (અહીં $\alpha $, $\beta $ અને $\gamma $ પૂર્ણાકો છે)
$k $ બળ-આચળાંક અને $l$ લંબાઈની સ્પ્રિંગના $\alpha : \beta : \gamma $ ના પ્રમાણમાં ટુકડા કરવામાં આવે તો પ્રત્યેક ટુકડાનો બળ અચળાંક, મૂળ સ્પ્રિંગના બળ અચળાંકના સ્વરૂપમાં મેળવો (અહીં $\alpha $, $\beta $ અને $\gamma $ પૂર્ણાકો છે)
$10\, N$ ના બળ દ્વારા એક સ્પ્રિંગને $5\, cm$ જેટલી ખેંચવામાં આવે છે. જ્યારે $2\, kg$ નું દળ લટકાવવામાં આવે તો દોલનોનો આવર્તકાળ $.....\,s$ છે.
$10\, N$ ના બળ દ્વારા એક સ્પ્રિંગને $5\, cm$ જેટલી ખેંચવામાં આવે છે. જ્યારે $2\, kg$ નું દળ લટકાવવામાં આવે તો દોલનોનો આવર્તકાળ $.....\,s$ છે.
- [NEET 2021]
$5\, {kg}$ દળને સ્પ્રિંગ સાથે જોડેલ છે. આ તંત્ર દ્વારા થતી સરળ આવર્તગતિની સ્થિતિઊર્જાનો ગ્રાફ આકૃતિમાં દર્શાવેલ છે. $4\, {m}$ લંબાઈના સાદા લોલકનો આવર્તકાળ સ્પ્રિંગતંત્રના આવર્તકાળ જેટલો જ છે. જ્યાં આ પ્રયોગ કરવામાં આવેલ છે તે ગ્રહ પર ગુરુત્વપ્રવેગનું મૂલ્ય (${m} / {s}^{2}$ માં) કેટલું હશે?
$5\, {kg}$ દળને સ્પ્રિંગ સાથે જોડેલ છે. આ તંત્ર દ્વારા થતી સરળ આવર્તગતિની સ્થિતિઊર્જાનો ગ્રાફ આકૃતિમાં દર્શાવેલ છે. $4\, {m}$ લંબાઈના સાદા લોલકનો આવર્તકાળ સ્પ્રિંગતંત્રના આવર્તકાળ જેટલો જ છે. જ્યાં આ પ્રયોગ કરવામાં આવેલ છે તે ગ્રહ પર ગુરુત્વપ્રવેગનું મૂલ્ય (${m} / {s}^{2}$ માં) કેટલું હશે?
- [JEE MAIN 2021]
ઘર્ષણરહિત સમક્ષિતિજ સમતલમાં એક $m$ દળનો બ્લોક દળરહિત સ્પ્રિંગ સાથે જોડેલ છે જે $'A'$ કંપવિસ્તારથી આવર્તગતિ કરે છે. જ્યારે તે સમતોલન સ્થાનેથી પસાર થાય ત્યારે તેમાંથી અડધું દળ છૂટું પડી જાય છે. બાકી રહેલ તંત્ર $fA$ જેટલા કંપવિસ્તારથી ગતિ કરે છે. તો $f$ નું મૂલ્ય કેટલું હશે?
ઘર્ષણરહિત સમક્ષિતિજ સમતલમાં એક $m$ દળનો બ્લોક દળરહિત સ્પ્રિંગ સાથે જોડેલ છે જે $'A'$ કંપવિસ્તારથી આવર્તગતિ કરે છે. જ્યારે તે સમતોલન સ્થાનેથી પસાર થાય ત્યારે તેમાંથી અડધું દળ છૂટું પડી જાય છે. બાકી રહેલ તંત્ર $fA$ જેટલા કંપવિસ્તારથી ગતિ કરે છે. તો $f$ નું મૂલ્ય કેટલું હશે?
- [JEE MAIN 2020]