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Class 11
PHYSICS
दो घर्षणरहित आनत पथ, जिनमे से एक की ढाल ...

दो घर्षणरहित आनत पथ, जिनमे से एक की ढाल अधिक है और दूसरे की ढाल कम है, बिंदु A पर मिलते है। बिंदु A से प्रत्येक पथ पर एक-एक पत्थर को विरामावस्था से नीचे सरकाया जाता है (चित्र)। क्या ये पत्थर एक ही समय पर नीचे पहुँचेंगे? क्या वे वहाँ एक ही चाल से पहुँचेंगे ? व्याख्या कीजिए। यदि `theta_(1)=30^(@),theta_(2)=60^(@)` और `h=10m` दिया है तो दोनों पत्थरों की चाल एवं उनके द्वारा नीचे पहुंचने में लिए गए समय क्या हैं?

लिखित उत्तर

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माना घर्षणरहित आनत समतलों AB व AC पर खिसक रहे पत्थरों के द्रव्यमान क्रमशः `m_(1)` व `m_(2)` हैं (जैसा कि उपरोक्त चित्र में दर्शाया गया है)
तब चित्र से पथ AB की लम्बाई , `s_(1)=(h)/(sin theta_(1))`
व पथ AC की लम्बाई , `s_(2)=(h)/(sin theta_(2))`
तथा इनके अनुदिश त्वरण ,
`a_(1)=(m_(1)g sin theta_(1))/(m_(1))=g sin theta_(1)`
तथा `" "a_(2)=(m_(2)g sin theta_(2))/(m_(2))=g sin theta_(2)`
माना पथ AB पर बिंदु A से B तक कण को पहुँचने में लगा समय `t_(1)` व पथ AC पर A से C तक पहुँचने में लगा समय `t_(2)` है, तब समीकरण `s=ut+(1)/(2)at^(2)`में `u=0` रखकर इसका उपयोग करने पर,
`s_(1)=(1)/(2)a_(1)t_(1)^(2)`
अथवा `(h)/(sintheta_(1))=(1)/(2)a_(1)t_(1)^(2)=(1)/(2)g sin theta_(1)t_(1)^(2)`
अथवा `t_(1)=(1)/(sin theta_(1))sqrt((2h)/(g))=(1)/(sin 30^(@))sqrt((2xx10)/(10))`
`=2sqrt2` सेकण्ड
इसी प्रकार, `(h)/(sin theta_(2))=(1)/(2)a_(2)t_(2)^(2)=(1)/(2)g sin theta_(2)t_(2)^(2)`
अथवा `t_(2)=(1)/(sin theta_(2))sqrt((2h)/(g))`
अथवा `t_(2)=(1)/(sin 60^(@))sqrt((2xx10)/(10))=(2sqrt2)/(sqrt3)`सेकण्ड
अतः स्पष्ट है कि पत्थर पथ AC के अनुदिश नीचे पहुँचने में कम समय लेगा ।
(समीकरण `t_(1)=(1)/(sin theta_(1))sqrt((2h)/(g))" या "t_(2)=(1)/(sin theta_(2))sqrt((2h)/(g))` से स्पष्ट है कि `t prop (1)/(sin theta)` पुनः `sin theta prop theta ,` अतः `tprop (1)/(theta)`
अर्थात जिस पथ की ढाल अधिक होगी उस पथ पर लिया गया समय कम होगा)।
पुनः पथ AB के लिए,
`m_(1)gh=(1)/(2)m_(1)v_(1)^(2)`
अथवा `v_(1)=sqrt(2gh)`
चूँकि वेग के समीकरण में पथ के लम्बाई या ढाल को कोई व्यंजक नहीं है, अतः निश्चित h के लिए दोनों पथों पर पत्थर द्वारा अर्जित वेग समान होंगे। अर्थात
`v_(1)=v_(2)=sqrt(2gh)=sqrt(2xx10xx10)" मी/से "`
`=10sqrt2=14.1` मी/से ।
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