Gujarati
3-2.Motion in Plane
normal

एक छोटा बच्चा एक गेंद को एक दीवार की तरफ जो 6 मीटर की दूरी पर है, फेंकता है। गेंद को फेंकने के समय गेंद की जमीन से ऊँचाई $1.4$ मीटर है। गेंद दीवार पर तीन मीटर की ऊंचाई पर टकराती है और जमीन से पुनः उछल कर बच्चे के हाथ में उसी जगह पहुँचती है जहाँ से फेंकी गयी थी। यदि दोनों उछालें (एक दीवार से तथा दूसरी जमीन से ) पूर्णतया प्रत्यास्थ हों तो बच्चे से जमीन पर उछाल वाली जगह ........ $m$ दूर पर है

A

$1.5$

B

$2.5$

C

$3.5$

D

$4.5$

(KVPY-2013)

Solution

(a)

Motion of the ball is as shown below.

We can combine all three portions one after other to get a perf ect parabola obtained by throwing ball from a point on the ground. It is as shown below.

Now, for the standard parabolic motion, equation of trajectory can be written as

$y=x \tan \theta-\frac{g x^2}{2 u^2 \cos ^2 \theta}$

Substituting $R=\frac{u^2 \sin 2 \theta}{g}$ in above equation, we have

$Y=X \tan \theta \cdot\left(1-\frac{X}{R}\right)$

When $y=14 \,m , . Y=x$ and $R=12 \,m$, so

We have $14=x \tan \theta \cdot\left(1-\frac{x}{12}\right) \quad \dots(i)$

Again, when $y=3 \,m$ and $X=6+x$, so We have

$3=(6+x) \tan \theta \cdot\left(1-\frac{6+x}{12}\right) \ldots(i)$

Dividing Eq. $(i)$ by Eq.$(ii)$, we get

$\frac{14}{3}=\frac{x(12-x)}{(6+x)(6-x)}$

$\Rightarrow 7\left(36-x^2\right)=15\left(12 x-x^2\right)$

$\Rightarrow \quad 2 x^2-45 x+63=0$

$\Rightarrow x^2-\left(\frac{3}{2}+21\right) x+\left(\frac{3}{2} \times 21\right)=0$

$\Rightarrow \quad x^2-\frac{3}{2} x-21 x+\frac{3}{2} \times 21=0$

$\Rightarrow \quad x\left(x-\frac{3}{2}\right)-21\left(x-\frac{3}{2}\right)=0$

$\Rightarrow \quad\left(x-\frac{3}{2}\right)(x-21)=0$

As, $x$ must be less than $6 \,m$.

So, $x=\frac{3}{2}=15 \,m$.

Standard 11
Physics

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