द्रव्यमान \( M = 20 \text{ kg} \) और त्रिज्या \( R = 0.2 \text{ m} \) का एक गतिपालक चक्र (जड़त्व आघूर्ण \( I = \frac{1}{2}MR^2 \)) एक घर्षणहीन क्षैतिज धुरी पर स्थित है। इसकी परिधि पर लिपटी एक हल्की डोरी के माध्यम से \( 25 \text{ N} \) का एक नियत स्पर्शरेखीय बल लगाया जाता है। यदि डोरी विराम से \( 4 \text{ m} \) की लंबाई तक खुलती है, तो चक्र का अंतिम कोणीय वेग \( \omega \) है:

\( 15.8 \text{ rad s}^{-1} \)
\( 22.4 \text{ rad s}^{-1} \)
\( 31.6 \text{ rad s}^{-1} \)
\( 50.0 \text{ rad s}^{-1} \)

सही उत्तर · विकल्प 2

\( 22.4 \text{ rad s}^{-1} \)

व्याख्या

Work done \( W = F \times s = 25 \times 4 = 100 \text{ J} \). Moment of inertia \( I = \frac{1}{2}MR^2 = \frac{1}{2}(20)(0.2)^2 = 0.4 \text{ kg m}^2 \). By work-energy theorem, \( \frac{1}{2}I\omega^2 = 100 \implies \omega = \sqrt{\frac{200}{0.4}} = \sqrt{500} \approx 22.36 \text{ rad s}^{-1} \).

मिलते-जुलते प्रश्न

नीचे दो कथन दिए गए हैं: कथन I: स्थिर अक्ष के परितः कोणीय वेग \( \omega \) से घूर्णन कर रहे जड़त्व आघूर्ण \( I \) वाले पिंड की गतिज ऊर्जा \( K = \frac{1}{2} I \omega^2 \) होती है। कथन II: यदि किसी घूर्णन करते हुए दृढ़ पिंड का कोणीय वेग दोगुना कर दिया जाए, तो उसका जड़त्व आघूर्ण परिवर्तित हो जाता है। उपर्युक्त कथनों के आलोक में, नीचे दिए गए विकल्पों में से सबसे उपयुक्त उत्तर चुनिए:→दिए गए दो सदिशों \( \mathbf{a} = 3\hat{i} - 4\hat{j} + 5\hat{k} \) तथा \( \mathbf{b} = -2\hat{i} + \hat{j} - 3\hat{k} \) के लिए, सदिश गुणनफल \( \mathbf{a} \times \mathbf{b} \) बराबर है:→एक स्थिर अक्ष के परितः घूर्णन गति के संबंध में निम्नलिखित कथनों पर विचार कीजिए: (A) केवल बाह्य बल आघूर्णों के वे घटक जो घूर्णन अक्ष के अनुदिश होते हैं, पिंड को अक्ष के परितः घूर्णन करा सकते हैं। (B) स्थिर अक्ष के लंबवत बल आघूर्ण कब्जों/आलंबों द्वारा लगाए गए बाध्यकारी बलों द्वारा संतुलित होते हैं। (C) घूर्णन अक्ष के समांतर बल उस अक्ष के परितः अशून्य बल आघूर्ण उत्पन्न करते हैं। (D) कोणीय चाल \( \omega \) से घूर्णन कर रहे पिंड पर बाह्य बल आघूर्ण \( \tau \) द्वारा किए गए कार्य की दर \( P = \tau \omega \) द्वारा दी जाती है। उपर्युक्त कथनों में से कितने कथन सही हैं? उपरोक्त में से कौन-सा/से कथन सही है/हैं?→चित्र 6.11 के अनुसार भुजा \( b = 2\text{ m} \) के तीन सर्वसम वर्गों से बनी एक समान L-आकार की पट्टिका (जिसमें मूल बिंदु पर स्थित नीचे-बाएँ वर्ग के शीर्ष \( (0,0) \) से \( (2,2) \) तक हैं) के द्रव्यमान केंद्र के निर्देशांक हैं:→

सही उत्तर · विकल्प 2

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