5.Work, Energy, Power and Collision
hard

એક  ખેંચ્યા વગર ની સ્પ્રિંગ લંબાઈ $l$ અને દળ $m$ ધરાવે છે અને તેનો એક છેડો દ્રઢ આધાર સાથે જોડેલો છે.ધારો કે સ્પ્રિંગ ને એકસમાન તાર થી બનાવેલી છે તો તેના એક છેડાને સમાન વેગ $v$ થી ખેંચવામાં આવે છે તો તેણે મેળવેલી ગતિઉર્જા કેટલી થશે?

A

$\frac {1}{2}\,mv^2$

B

$mv^2$

C

$\frac {1}{3}\,mv^2$

D

$\frac {1}{6}\,mv^2$

(JEE MAIN-2014)

Solution

We can find the effective mass of the spring by finding its kinetic energy. This requires adding all the length elements' kinetic energy, and requires the following integral:

$T=\int_{m} \frac{1}{2} u^{2} d m$

since the spring is uniform, $d m=\left(\frac{d y}{L}\right) m,$ where $L$ is the length of the spring. Hence,

$T =\int_{0}^{L} \frac{1}{2} u^{2}\left(\frac{d y}{L}\right) m$

$=\frac{1}{2} \frac{m}{L} \int_{0}^{L} u^{2} d y$

The velocity of each mass element of the spring is directly proportional to its length, i.e.

$u=\frac{v y}{L},$ from which it follows$:$

${T=\frac{1}{2} \frac{m}{L} \int_{0}^{L}\left(\frac{v y}{L}\right)^{2} d y}$

${=\frac{1}{2} \frac{m}{L^{3}} v^{2} \int_{0}^{L} y^{2} d y}$

${=\frac{1}{2} \frac{m}{L^{3}} v^{2}\left[\frac{y^{3}}{3}\right]_{0}^{L}}$

${=\frac{1}{2} \frac{m}{3} v^{2}}$

Standard 11
Physics

Similar Questions

Start a Free Trial Now

Confusing about what to choose? Our team will schedule a demo shortly.