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$5 \;m$ लम्बाई तथा $40 \;cm ^{2}$ अनुप्रस्थ काट के क्षेत्रफल की एक स्टील की पटरी का लम्बाई के अनुदिश विस्तारण रोका जाता है जबकि उसका तापमान $10^{\circ} C$ बढ़ाया जाता है। यदि स्टील का रेखीय प्रसार गुणांक तथा यंग प्रत्यास्थता गुणांक क्रमश: $1.2 \times 10^{-5} \;K ^{-1}$ तथा $2 \times 10^{11} \;Nm ^{-2}$ हैं तो पटरी में उत्पत्र बल का निकटतम मान होगा
$2\times10^7\, N$
$1\times10^5\, N$
$2\times10^9\, N$
$3\times10^{-5}\, N$
Solution
$Young's\,modulus$
$ = \frac{{Thermal\,stress}}{{Strain}} = \frac{{F/A}}{{\Delta L/L}}$
$Y = \frac{F}{{A.\alpha .\Delta \theta }}$
$\left( {\frac{{\Delta L}}{L} = \alpha \,\Delta \,\theta } \right)$
Force developed in the rail $F = YA\,\alpha \,\Delta t$$ = 2 \times {10^{11}} \times 40 \times {10^{ – 4}} \times 1.2 \times {10^{ – 5}} \times 10$
$ = 9.6 \times {10^4} = 1 \times {10^5}N$