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2.Motion in Straight Line
normal
एक कण एक सरल रेखा पर शून्य प्रारम्भिक वेग (initial velocity) से चलता हुआ $d$ दूरी तय कर के रुक जाता है। इस गति के दौरान, $2 / 3$ दूरी तक उसका त्वरण नियत रूप से $f$ रहता है और वह बाकी की दूरी एक नियत मंदन से तय करता है। पूरी दूरी को तय करने में कुल समय कितना लगा ?
A$\sqrt{2 d / 3 f}$
B$2 \sqrt{d / 3 f}$
C$\sqrt{3 d / f}$
D$\sqrt{3 d / 2 f}$
(KVPY-2017)
Solution

Velocity of particle at the end of $\frac{2}{3}$ distance is $v_1$.
Now, by equation of motion,
$\Rightarrow v^2-u^2=2 a s, \text { we have }$
$\Rightarrow v_1^2-0^2=2 f \times \frac{2}{3} d$
$\Rightarrow v_1^2=\frac{4}{3} f d \Rightarrow v_1=\frac{2}{\sqrt{3}} \cdot \sqrt{f d}$
As, final velocity is zero, so for next part of journey is
$v^2-u^2=2 a s$
$\text { Gives, } 0-v_1^2 =2 a\left(\frac{1}{3} d\right)$
$\Rightarrow -\frac{4}{3} f d=\frac{2}{3} a d$
or deacceleration, $a=-2 f$
Now, using $v=u+a t$, for first part of journey,
$v=u+a t$
$\Rightarrow \quad v_1=0+f t_1$
$\Rightarrow \frac{2}{\sqrt{3}} \sqrt{f d}=f t_1 \Rightarrow t_1=\frac{2}{\sqrt{3}} \cdot \sqrt{\frac{d}{f}}$
For second part of journey,
$v=u+a t$
$\Rightarrow 0=v_1-2 f t_2$
$\Rightarrow \frac{2}{\sqrt{3}} \sqrt{f d}=2 f t_2$
$\Rightarrow t_2=\frac{1}{\sqrt{3}} \sqrt{\frac{d}{f}}$
So, total time is
$t=t_1+t_2$
$=\frac{2}{\sqrt{3}} \sqrt{\frac{d}{f}}+\frac{1}{\sqrt{3}} \sqrt{\frac{d}{f}}$
$=\sqrt{3} \sqrt{\frac{d}{f}}=\sqrt{\frac{3 d}{f}}$
Standard 11
Physics