एक ठोस गोला समान ऊँचाई लेकिन अलग-अलग झुकाव कोणों वाले दो अलग-अलग नत समतलों (inclined planes) पर नीचे लुढ़कता है।
$(a)$ क्या यह प्रत्येक स्थिति में समान गति से नीचे पहुँचेगा?
$(b)$ क्या इसे एक समतल पर लुढ़कने में दूसरे की तुलना में अधिक समय लगेगा?
$(c)$ यदि हाँ,तो किस पर और क्यों?

Vedclass pdf generator app on play store
Vedclass iOS app on app store
(A) हाँ। $(b)$ हाँ। $(c)$ छोटे झुकाव पर।
$(a)$ मान लीजिए गोले का द्रव्यमान $m$,समतल की ऊँचाई $h$ और नीचे वेग $v$ है। ऊर्जा संरक्षण के नियम के अनुसार,शीर्ष पर स्थितिज ऊर्जा नीचे कुल गतिज ऊर्जा (स्थानांतरणीय + घूर्णी) के बराबर होती है:
$mgh = \frac{1}{2}mv^2 + \frac{1}{2}I\omega^2$
ठोस गोले के लिए,$I = \frac{2}{5}mr^2$ और $\omega = v/r$। इन मानों को रखने पर:
$mgh = \frac{1}{2}mv^2 + \frac{1}{2}(\frac{2}{5}mr^2)(v/r)^2 = \frac{1}{2}mv^2 + \frac{1}{5}mv^2 = \frac{7}{10}mv^2$
$v = \sqrt{\frac{10}{7}gh}$। चूँकि $v$ केवल $h$ और $g$ पर निर्भर करता है,इसलिए दोनों समतलों के लिए नीचे गति समान रहेगी।
$(b)$ और $(c)$ $\theta$ झुकाव वाले नत समतल पर लुढ़कते गोले का त्वरण $a = \frac{g \sin \theta}{1 + I/mr^2} = \frac{g \sin \theta}{1 + 2/5} = \frac{5}{7}g \sin \theta$ होता है। चूँकि $a \propto \sin \theta$,छोटे कोण $\theta$ वाले समतल पर त्वरण कम होता है। $u=0$ के साथ गति के पहले समीकरण $v = u + at$ का उपयोग करने पर,$t = v/a$ प्राप्त होता है। चूँकि $v$ स्थिर है और छोटे कोण के लिए $a$ कम है,इसलिए छोटे झुकाव वाले समतल पर नीचे पहुँचने में लगा समय $t$ अधिक होगा।

Explore More

Similar Questions

एक पिंड $\theta$ झुकाव वाले चिकने नत समतल (inclined plane) पर नीचे फिसलता है और $V$ वेग के साथ तल पर पहुँचता है। यदि वही पिंड एक वलय (ring) हो जो उसी नत समतल पर लुढ़कती है, तो तल पर उसका रैखिक वेग क्या होगा?

एक ठोस गोला एक नत समतल (inclined plane) से नीचे लुढ़कता है। समतल के निचले सिरे पर पहुँचने पर इसका वेग '$V_1$' है। जब वही गोला उसी ऊँचाई के उसी समतल से नीचे फिसलता है (घर्षण रहित), तो निचले सिरे पर पहुँचने पर इसका वेग '$V_2$' है। अनुपात $V_1 : V_2$ ज्ञात कीजिए।

एक वस्तु एक नत समतल पर लुढ़क रही है। इसकी रैखिक और घूर्णी गतिज ऊर्जाएँ समान हैं। वस्तु है:

तीन वस्तुएं: एक वलय (ring), एक ठोस चकती (disc) और एक ठोस गोला, एक ही नत समतल (inclined plane) पर बिना फिसले लुढ़कते हैं। वस्तुओं की त्रिज्याएँ समान हैं और वे विरामावस्था से चलना शुरू करती हैं। यदि $V_S, V_R$ और $V_D$ क्रमशः गोले, वलय और चकती की नीचे पहुँचने पर गति हैं, तो सही विकल्प है:

$30 \ cm$ व्यास के एक ठोस बेलन को $2 \ m$ की ऊँचाई से एक नत तल पर लुढ़काया जाता है। यदि घर्षण के कारण ऊर्जा का व्यय नहीं होता है,तो तल के आधार पर कोणीय वेग ....... $rad/s$ होगा। ($g = 10 \ m/s^2$ लें)

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