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3-2.Motion in Plane
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$R$ त्रिज्या का पतला वृत्तीय तार अपने ऊध्वाधर व्यास के परितः कोणीय आवृत्ति $\omega$ से घूर्णन कर रहा है। यह दर्शाइए कि इस तार में डली कोई मणिका $\omega \leq \sqrt{g / R}$ के लिए अपने निम्नतम बिंदु पर रहती है। $\omega=\sqrt{2 g / R}$ के लिए. केंद्र से मनके को जोड़ने वाला त्रिज्य सदिश ऊध्वाधर अधोमुखी दिशा से कितना कोण बनाता है। ( घर्षण को उपेक्षणीय मानिए। )
Option A
Option B
Option C
Option D
Solution

$OP =R=$ Radius of the circle
$N=$ Normal reaction
The respective vertical and horizontal equations of forces can be written as:
$M g=N \cos \theta$
$m l \omega^{2}=N$
In $\Delta$ $OPQ$, we have:
$\sin \theta=\frac{l}{R}$
$l=R \sin \theta$
$m(R \sin \theta) \omega^{2}=N \sin \theta$
$m R \omega^{2}=N$
$m g=m R \omega^{2} \cos \theta$
$\cos \theta=\frac{ g }{R \omega^{2}}$
since $\cos \theta \leq 1,$ the bead will remain at its lowermost point for $\frac{g}{R \omega^{2}} \leq 1,$ i.e., for $\omega \leq \sqrt{\frac{g}{R}}$
For $\omega=\sqrt{\frac{2 g }{R}} {\text { or }} \omega^{2}=\frac{2 g }{R}$
On equatingabove equations
$\frac{2 g}{R}=\frac{g}{R \cos \theta}$
$\cos \theta=\frac{1}{2}$
$\therefore \theta=\cos ^{-1}(0.5)=60^{\circ}$
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