9-1.Fluid Mechanics
hard

स्टील की एक छोटी गोली ग्लसरीन से भरे एक लम्बे बेलन में गिरती है। गोली के स्थानान्तरण के लिए निम्न में से कौनसा वेग समय सही निरूपण करता है -

A
B
C
D
(JEE MAIN-2024)

Solution

$\mathrm{mg}-\mathrm{F}_{\mathrm{B}}-\mathrm{F}_{\mathrm{v}}=\mathrm{ma}$

$\left(\rho \frac{4}{3} \pi \mathrm{r}^3\right) \mathrm{g}-\left(\rho_{\mathrm{L}} \frac{4}{3} \pi \mathrm{r}^3\right) \mathrm{g}-6 \pi \eta \mathrm{r}=\mathrm{m} \frac{\mathrm{dv}}{\mathrm{dt}}$

$\text { Let } \frac{4}{3 \mathrm{~m}} \pi \mathrm{R}^3 \mathrm{~g}\left(\rho-\rho_{\mathrm{L}}\right)=\mathrm{K}_1 \text { and } \frac{6 \pi \eta \mathrm{r}}{\mathrm{m}}=\mathrm{K}_2$

$\frac{\mathrm{dv}}{\mathrm{dt}}=\mathrm{K}_1-\mathrm{K}_2 \mathrm{v}$

$\int_0^{\mathrm{v}} \frac{\mathrm{dv}}{\mathrm{K}_1-\mathrm{K}_2 \mathrm{v}}=\int_0^{\mathrm{t}} \mathrm{dt}$

$-\frac{1}{\mathrm{~K}_2} \ln \left[\mathrm{K}_1-\mathrm{K}_2 \mathrm{v}\right]_0^{\mathrm{v}}=\mathrm{t}$

$\ln \left(\frac{\mathrm{K}_1-\mathrm{K}_2 \mathrm{v}}{\mathrm{K}_1}\right)=-\mathrm{K}_2 \mathrm{t}$

$\mathrm{K}_1-\mathrm{K}_2 \mathrm{v}=\mathrm{K}_1 \mathrm{e}^{-\mathrm{K}_2 \mathrm{t}} $

$\mathrm{v}=\frac{\mathrm{K}_1}{\mathrm{~K}_2}\left[1-\mathrm{e}^{-\mathrm{K}_2 \mathrm{t}}\right]$

Standard 11
Physics

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टेबल टेनिस की एक गेंद की त्रिज्या $(3 / 2) \times 10^{-2} m$ तथा द्रव्यमान $(22 / 7) \times 10^{-3} kg$ है। इसे एक तरण ताल (swimming pool) में धीरे-धीरे पानी की सतह से गहराई $d=0.7 m$ तक ले जाकर स्थिर अवस्था से छोड़ते हैं। यह गेंद, बिना पानी से भीगे हुए, पानी की सतह से चाल $v$ से बाहर आती है और ऊंचाई $H$ तक जाती है। निम्न में से कौन सा/से विकल्प सही है(हैं)?

[दिया है: $\pi=22 / 7, g=10 ms ^{-2}$, पानी का घनत्व $=1 \times 10^3 kg m ^{-3}$,

पानी की श्यानता (viscosity) $=1 \times 10^{-3} Pa – s$ ]

$(A)$ गेंद को गहराई $d$ तक ले जाने में किया गया कार्य $0.077 \ J$ है।

$(B)$ यदि पानी में लगे श्यान बल को नगण्य मानें तो चाल $v=7 m / s$ है।

$(C)$ यदि पानी में लगे श्यान बल को नगण्य मानें तो ऊँचाई $H=1.4 \ m$ है।

$(D)$ पानी में, श्यान बल को छोड़कर, लगे कुल बल के परिमाण का अधिकतम श्यान बल के सापेक्ष अनुपात 500/9 है।

normal
(IIT-2024)

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