$1.0 \; m$ લંબાઈ અને $0.50 \times 10^{-2} \; cm^{2}$ આડછેદનું ક્ષેત્રફળ ધરાવતો એક માઈલ્ડ સ્ટીલનો તાર બે સ્તંભો વચ્ચે તેની સ્થિતિસ્થાપક મર્યાદામાં રહીને આડો ખેંચાયેલો છે. તારના મધ્યબિંદુએ $100 \; g$ દળ લટકાવવામાં આવે છે. મધ્યબિંદુએ થતું નમન (depression) ગણો.

Vedclass pdf generator app on play store
Vedclass iOS app on app store
(0.0106 M) સ્ટીલના તારની લંબાઈ $L = 1.0 \; m$.
આડછેદનું ક્ષેત્રફળ $A = 0.50 \times 10^{-2} \; cm^{2} = 0.50 \times 10^{-6} \; m^{2}$.
દળ $m = 100 \; g = 0.1 \; kg$.
ધારો કે મધ્યબિંદુએ થતું નમન $l$ છે. તાર મૂળ સમક્ષિતિજ સ્થિતિ સાથે ત્રિકોણ બનાવે છે. તારના દરેક અડધા ભાગની નવી લંબાઈ $\sqrt{(L/2)^2 + l^2}$ થાય.
લંબાઈમાં વધારો $\Delta L = 2 \sqrt{(L/2)^2 + l^2} - L = 2(L/2) [1 + (l/(L/2))^2]^{1/2} - L \approx L(1 + l^2/(L/2)^2) - L = 2l^2/L$.
વિકૃતિ (Strain) $= \Delta L / L = 2l^2/L^2$.
મધ્યબિંદુએ બળ સંતુલન પરથી,$mg = 2T \sin \theta$,જ્યાં $\sin \theta = l / \sqrt{(L/2)^2 + l^2} \approx l / (L/2) = 2l/L$.
તેથી,$mg = 2T (2l/L) \implies T = mgL / 4l$.
પ્રતિબળ (Stress) $= T/A = mgL / (4lA)$.
યંગ મોડ્યુલસ $Y = \text{પ્રતિબળ} / \text{વિકૃતિ} = (mgL / 4lA) / (2l^2/L^2) = mgL^3 / (8Al^3)$.
$l^3 = mgL^3 / (8AY) \implies l = L \sqrt[3]{mg / (8AY)}$.
$Y = 2 \times 10^{11} \; Pa$ લેતા,$l = 1.0 \times \sqrt[3]{(0.1 \times 9.8) / (8 \times 0.50 \times 10^{-6} \times 2 \times 10^{11})} = \sqrt[3]{0.98 / 800000} \approx 0.0106 \; m$.

Explore More

Similar Questions

યંગ મોડ્યુલસ (Young's modulus) એટલે શું? સમજાવો અને તેનો એકમ તથા પારિમાણિક સૂત્ર આપો.

$40^{\circ}C$ તાપમાને $L$ લંબાઈનો સ્ટીલનો તાર છત પરથી લટકાવવામાં આવે છે અને તેના મુક્ત છેડે $m$ દળ લટકાવવામાં આવે છે. તારને $40^{\circ}C$ થી $30^{\circ}C$ સુધી ઠંડો પાડવામાં આવે છે જેથી તે તેની મૂળ લંબાઈ $L$ પાછી મેળવે છે. સ્ટીલનો રેખીય પ્રસરણાંક $10^{-5} /^{\circ}C$ છે,સ્ટીલનો યંગ મોડ્યુલસ $10^{11} N/m^2$ છે અને તારની ત્રિજ્યા $1 mm$ છે. ધારો કે $L \gg$ તારનો વ્યાસ. તો $kg$ માં $m$ નું મૂલ્ય આશરે કેટલું હશે?

પૃથ્વીની સપાટી પર એક તારનું વિસ્તરણ $10^{-4} \; m$ છે. સમાન પરિમાણો ધરાવતા તે જ તારનું બીજા ગ્રહ પર વિસ્તરણ $6 \times 10^{-5} \; m$ થાય છે. તો તે ગ્રહ પર ગુરુત્વાકર્ષણને કારણે પ્રવેગ $\dots \; m/s^2$ હશે. (પૃથ્વીની સપાટી પર ગુરુત્વાકર્ષણને કારણે પ્રવેગ $= 10 \; m/s^2$ લો)

$l$ લંબાઈ,$b$ પહોળાઈ અને $d$ ઊંડાઈ ધરાવતા સ્ટીલના સળિયાને તેના કેન્દ્ર પર $W$ ભાર વડે લોડ કરવામાં આવે છે. તો બીમના વળાંકનો ઝુકાવ (sag) કેટલો હશે? ($Y =$ સ્ટીલના પદાર્થનો યંગ મોડ્યુલસ).

માઈલ્ડ સ્ટીલના ચાર સમાન પોલા નળાકાર સ્તંભો $50 \times 10^{3} \; \text{kg}$ દળ ધરાવતા મોટા માળખાને ટેકો આપે છે. દરેક સ્તંભની આંતરિક અને બાહ્ય ત્રિજ્યા અનુક્રમે $50 \; \text{cm}$ અને $100 \; \text{cm}$ છે. ભારનું સમાન વિતરણ ધારીને,દરેક સ્તંભની સંકોચન વિકૃતિ (compressive strain) ગણો. [$Y = 2.0 \times 10^{11} \; \text{Pa}$,$g = 9.8 \; \text{m/s}^2$ નો ઉપયોગ કરો]

Vedclass Products

For Students

Vedclass Test Series

Mock tests in real JEE/NEET style with performance analysis. 5-day free trial.

Start Free Trial
For Teachers

Exam Paper Generator

Generate Set A/B/C/D exam papers from 7.5L+ questions in 2 minutes. 3 chapters free.

Try Free
For Institutes

Online Exam Module

Live online exams with unlimited students, 360° analytics & white-label branding.

See Demo