13.Oscillations
hard

कमानी स्थिरांक $K$ की कमानी से जुडे किसी पिण्ड की गति आरेख में दर्शाए अनुसार है।

गति का समीकरण $x ( t )= A \sin \omega t + B \cos \omega t$ द्वारा दिया गया है, यहाँ $\omega=\sqrt{\frac{ K }{ m }}$ मान लीजिए समय $t =0$ पर, पिण्ड की स्थिति $x (0)$ तथा वेग $v (0)$ है, तब इसका विस्थापन भी, $x ( t )= C \cos (\omega t -\phi)$, द्वारा निरूपित होगा, यहाँ $C$ और $\phi$ है।

A

${C}=\sqrt{\frac{2 {v}(0)^{2}}{\omega^{2}}+{x}(0)^{2}}, \phi=\tan ^{-1}\left(\frac{{x}(0) \omega}{2 {v}(0)}\right)$

B

${C}=\sqrt{\frac{{v}(0)^{2}}{\omega^{2}}+{x}(0)^{2}}, \phi=\tan ^{-1}\left(\frac{{x}(0) \omega}{{v}(0)}\right)$

C

$C=\sqrt{\frac{2 v(0)^{2}}{\omega^{2}}+x(0)^{2}}, \phi=\tan ^{-1}\left(\frac{v(0)}{x(0) \omega}\right)$

D

${C}=\sqrt{\frac{{v}(0)^{2}}{\omega^{2}}+{x}(0)^{2}}, \phi=\tan ^{-1}\left(\frac{{v}(0)}{{x}(0) \omega}\right)$

(JEE MAIN-2021)

Solution

$x={A} \sin \omega {t}+{B} \sin \omega {t}$

${v} ={A} \sin \omega {t}+{Bcos} \omega {t}$

${{dt}}={A} \omega \cos \omega {t}-{B} \omega \sin \omega {t}$

${At} {t}=0, {x}(0)={B}$

${v}(0)={A} \omega$

${x}={A} \sin \omega {t}+{B} \sin \left(\omega {t}+90^{\circ}\right)$

$A_{\text {net }}=\sqrt{A^{2}+B^{2}}$

$\tan \alpha=\frac{B}{A} \Rightarrow \cot \alpha=\frac{A}{B}$

$\Rightarrow \quad x=\sqrt{A^{2}+B^{2}} \sin (\omega t+\alpha)$

$\Rightarrow \quad x=\sqrt{A^{2}+B^{2}} \cos (\omega t-(90-\alpha))$

$x=C \cos (\omega t-\phi)$

$\Rightarrow C=\sqrt{A^{2}+B^{2}}$

$C= \sqrt{\frac{[v(0)]^{2}}{\omega^{2}}+[x(0)]^{2}}$

$\phi= 90-\alpha$

$\tan \alpha=\cos \alpha=\frac{A}{B}$

$\Rightarrow \tan \phi=\frac{v(0)}{x(0) \cdot \omega}$

$\phi= \tan ^{-1}\left(\frac{v(0)}{x(0) \omega}\right)$

Standard 11
Physics

Similar Questions

Start a Free Trial Now

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