બે સમાન બિલિયર્ડ બોલ સમાન ઝડપે પરંતુ અલગ-અલગ ખૂણે એક સખત દીવાલ સાથે અથડાય છે અને આકૃતિમાં દર્શાવ્યા મુજબ ઝડપમાં કોઈ ફેરફાર થયા વિના પરાવર્તિત થાય છે. તો
$(i)$ દરેક બોલને કારણે દીવાલ પર લાગતા બળની દિશા કઈ હશે?
$(ii)$ દીવાલ દ્વારા બોલને આપવામાં આવેલા આઘાત (impulse) ના મૂલ્યોનો ગુણોત્તર શું હશે?

Vedclass pdf generator app on play store
Vedclass iOS app on app store
(N/A) $(i)$ માટેનો એક સહજ જવાબ એ હોઈ શકે કે કિસ્સા $(a)$ માં દીવાલ પરનું બળ દીવાલને લંબ છે,જ્યારે કિસ્સા $(b)$ માં તે લંબ સાથે $30^{\circ}$ ના ખૂણે છે. આ જવાબ ખોટો છે. બંને કિસ્સામાં દીવાલ પરનું બળ દીવાલને લંબ જ હોય છે.
દીવાલ પરનું બળ શોધવા માટે,આપણે ન્યૂટનના બીજા નિયમનો ઉપયોગ કરીને દીવાલ દ્વારા બોલ પર લાગતા આઘાતને ધ્યાનમાં લઈએ છીએ,અને પછી $(i)$ નો જવાબ આપવા માટે ત્રીજા નિયમનો ઉપયોગ કરીએ છીએ. ધારો કે $u$ એ દીવાલ સાથે અથડાયા પહેલા અને પછી દરેક બોલની ઝડપ છે,અને $m$ એ દરેક બોલનું દળ છે. આકૃતિમાં દર્શાવ્યા મુજબ $x$ અને $y$ અક્ષો પસંદ કરો.
કિસ્સો $(a)$:
પ્રારંભિક વેગમાન: $(p_x)_{\text{initial}} = mu, (p_y)_{\text{initial}} = 0$
અંતિમ વેગમાન: $(p_x)_{\text{final}} = -mu, (p_y)_{\text{final}} = 0$
આઘાત એ વેગમાન સદિશમાં થતો ફેરફાર છે. તેથી,
આઘાતનો $x$-ઘટક $= -2mu$
આઘાતનો $y$-ઘટક $= 0$
આઘાત અને બળ સમાન દિશામાં હોય છે. દીવાલ દ્વારા બોલ પર લાગતું બળ દીવાલને લંબ,ઋણ $x$-દિશામાં હોય છે. ન્યૂટનના ગતિના ત્રીજા નિયમ મુજબ,બોલ દ્વારા દીવાલ પર લાગતું બળ દીવાલને લંબ,ધન $x$-દિશામાં હોય છે.
કિસ્સો $(b)$:
પ્રારંભિક વેગમાન: $(p_x)_{\text{initial}} = mu \cos 30^{\circ}, (p_y)_{\text{initial}} = -mu \sin 30^{\circ}$
અંતિમ વેગમાન: $(p_x)_{\text{final}} = -mu \cos 30^{\circ}, (p_y)_{\text{final}} = -mu \sin 30^{\circ}$
નોંધો કે અથડામણ પછી $p_x$ ની નિશાની બદલાય છે,પરંતુ $p_y$ ની બદલાતી નથી. તેથી,
આઘાતનો $x$-ઘટક $= -2mu \cos 30^{\circ}$
આઘાતનો $y$-ઘટક $= 0$
આઘાત (અને બળ) ની દિશા કિસ્સા $(a)$ જેવી જ છે અને તે દીવાલને લંબ,ઋણ $x$-દિશામાં છે. ન્યૂટનના ત્રીજા નિયમ મુજબ,દીવાલ પર લાગતું બળ દીવાલને લંબ,ધન $x$-દિશામાં હોય છે.
કિસ્સા $(a)$ અને $(b)$ માં બોલને આપવામાં આવેલા આઘાતના મૂલ્યોનો ગુણોત્તર:
$\frac{2mu}{2mu \cos 30^{\circ}} = \frac{1}{\cos 30^{\circ}} = \frac{1}{\sqrt{3}/2} = \frac{2}{\sqrt{3}} \approx 1.15$.

Explore More

Similar Questions

$100 \,g$ દળ ધરાવતા એક ગોળાકાર પદાર્થને જમીનથી $10 \,m$ ની ઊંચાઈએથી મુક્ત કરવામાં આવે છે। જમીન સાથે અથડાયા પછી, પદાર્થ $5 \,m$ ની ઊંચાઈ સુધી ઉછળે છે। જમીન દ્વારા પદાર્થને આપવામાં આવેલ બળનો આઘાત કેટલો હશે? (આપેલ છે $g = 9.8 \,m/s^2$)

$M$ દળ ધરાવતો એક પદાર્થ $v$ વેગ સાથે દીવાલ સાથે અથડાય છે અને તે જ ઝડપે પાછો ફરે છે. વેગમાનમાં થતો ફેરફાર કેટલો હશે? (વેગની પ્રારંભિક દિશાને ધન લો).

એક એન્જિન હોસ પાઇપ દ્વારા સતત પાણી પમ્પ કરે છે. પાણી $v$ વેગ સાથે હોસમાંથી બહાર નીકળે છે અને $m$ એ પાણીના પ્રવાહની એકમ લંબાઈ દીઠ દળ છે. જો આ પ્રવાહ કોઈ સપાટી સાથે અથડાય અને તરત જ સ્થિર થઈ જાય,તો સપાટી પર લાગતું બળ કેટલું હશે?

$5 \text{ g}$ દળ ધરાવતા પદાર્થ પર,જે સ્થિર છે,તેના પર $50 \text{ dynes}$ નું બળ $3 \text{ seconds}$ ના સમયગાળા માટે લગાડવામાં આવે છે. તો આઘાત (Impulse) કેટલો હશે?

પ્રક્ષિપ્ત ગતિમાં,$m_1$ અને $m_2$ દળના બે કણોનો સમય $t=0$ પર વેગ અનુક્રમે $\vec{V}_1$ અને $\vec{V}_2$ છે. સમય $2t$ પર જ્યારે તેઓ હવામાં ગતિ કરી રહ્યા હોય ત્યારે તેમનો વેગ $\vec{V}_1^{\prime}$ અને $\vec{V}_2^{\prime}$ થાય છે. $[(m_1 \vec{V}_1^{\prime} + m_2 \vec{V}_2^{\prime}) - (m_1 \vec{V}_1 + m_2 \vec{V}_2)]$ નું મૂલ્ય શું છે? ($g =$ ગુરુત્વાકર્ષણને કારણે પ્રવેગ)

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