$1 \,kg$ संहति के किसी गुटके को एक कमानी से बाँधा गया है । कमानी का कमानी स्थिरांक $50 \,N\, m ^{-1}$ है । गुटके को उसकी साम्यावस्था की स्थिति $x=0$ से $t=0$ पर किसी घर्षणहीन पृष्ठ पर कुछ दूरी $x=10 \,cm$ तक खींचा जाता है । जब गुटका अपनी माध्य-र्थिति से $5\, cm$ दर है, तब उसकी गतिज, स्थितिज तथा कुल ऊर्जाएँ परिकलित कीजिए ।

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The block executes $SHM$, its angular frequency, as given

$\omega =\sqrt{\frac{k}{m}}$

$=\sqrt{\frac{50\, N m ^{-1}}{1 \,kg }}$

$=7.07 \,rad\, s ^{-1}$

Its displacement at any time t is then given by,

$x(t)=0.1\, \cos (7.07\, t)$

Therefore, when the particle is $5\; cm$ away from the mean position, we have

$0.05=0.1 \,\cos\, (7.07\, t)$

$\cos (7.07\, t)=0.5$ and hence

$\sin (7.07 \,t)=\frac{\sqrt{3}}{2}=0.866$

Then, the velocity of the block at $x=5 \,cm$ is

$=0.1 \times 7.07 \times 0.866 \,m s ^{-1}$

$=0.61\, m s ^{-1}$

Hence the $K.E.$ of the block.

$=\frac{1}{2} m v^{2}$

$=1 / 2\left[1\, kg \times\left(0.6123 \,m s ^{-1}\right)^{2}\right]$

$=0.19 \,J$

The $P.E$. of the block,

$=\frac{1}{2} k x^{2}$

$=1 / 2\left(50 \,N m ^{-1} \times 0.05\, m \times 0.05\, m \right)$

$=0.0625 \,J$

The total energy of the block at $x=5\, cm$

$= K.E. + P.E.$

$=0.25 \;J$

we also know that at maximum displacement. $K.E.$ is zero and hence the total energy of the system is equal to the $P.E.$ Therefore, the total energy of the system.

$=1 / 2\left(50 \,N m ^{-1} \times 0.1 \,m \times 0.1 \,m \right)$

$=0.25 J$

which is same as the sum of the two energies at a displacement of $5\; cm$. This is in conformity with the principle of conservation of energy

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कमानी स्थिरांक $K$ की कमानी से जुडे किसी पिण्ड की गति आरेख में दर्शाए अनुसार है।

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