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$1 \;m$ लम्बी पतली डोरी के एक छोर से बंधा एक लघु गोला ऊर्ध्वाधर वत्त में इस प्रकार परिक्रमण कर रहा है कि डोरी में अधिकतम और निम्नतम तनावों का अनुपात $5: 1$ है। अपनी उच्चतम स्थिती पर इस गोले का वेग $\dots\;m / s$ है। $\left( g =10 m / s ^{2}\right.$ लीजिए)
$0$
$10$
$5$
$8$
Solution
Let the speed of bob at lowest position be $v _{1}$ and at the highest position be $v _{2}$.
Maximum tension is at lowest position and minimum tension is at the highest position. Now, using, conservation of mechanical energy,
$\frac{1}{2} mv _{1}^{2}=\frac{1}{2} mv _{2}^{2}+ mg 2 l$
$\Rightarrow v _{1}^{2}= v _{2}^{2}+4 g l$ $……(1)$
Now $T _{\max }- mg =\frac{ mv _{1}^{2}}{l}$
$\Rightarrow T _{\max }= mg +\frac{ mv _{1}^{2}}{l}$
and $T _{\min }+ mg =\frac{ mv _{2}^{2}}{l}$
$\Rightarrow T _{\min }=\frac{ mv _{2}^{2}}{l}- mg$
$\frac{ T _{\max }}{ T _{\min }}=\frac{5}{1}$
$\Rightarrow \frac{ mg +\frac{ mv _{1}^{2}}{l}}{\frac{ mv _{2}^{2}}{l}- mg }=\frac{5}{1}$
$\Rightarrow mg +\frac{ mv _{1}^{2}}{l}=\left[\frac{ mv _{2}^{2}}{l}- mg \right] 5$
$\Rightarrow mg +\frac{ m }{l}\left[ v _{2}^{2}+4 g l\right]=\frac{5 mv _{2}^{2}}{l}-5 mg$
$\Rightarrow mg +\frac{ mv _{2}^{2}}{l}+4 mg =\frac{5 mv _{2}^{2}}{l}-5 mg$
$\Rightarrow 10 mg =\frac{4 mv _{2}^{2}}{l}$
$v _{2}{ }^{2}=\frac{10 \times 10 \times 1}{4}$
$\Rightarrow v _{2}^{2}=25 \Rightarrow v _{2}=5 m / s$
Thus, velocity of bob at highest position is $5 m / s$
Similar Questions
$m$ संहति के पत्थर को किसी डोरी के एक सिरे से बाँधकर $R$ त्रिज्या के ऊध्वाधर वृत्त में घुमाया जाता है। वृत्त के निम्नतम तथा उच्चतम बिंदुओं पर ऊध्वाधरत: अधोमुखी दिशा में नेट बल हैं : (सही विकल्प चुनिए)
निम्नतम बिंद पर | उच्चतम बिंदु पर |
$(i)$ ${mg – {T_1}}$ | ${mg + {T_2}}$ |
$(ii)$ ${{m_g} + {T_1}}$ | ${{m_g} – {T_2}}$ |
$(iii)$ ${mg + {T_1} – \frac{{mv_1^2}}{R}}$ | ${mg – {T_2} + \frac{{mv_1^2}}{R}}$ |
$(iv)$ ${mg – {T_1} – \frac{{mv_1^2}}{P}}$ | ${mg + {T_2} + \frac{{mv_1^2}}{p}}$ |