भौतिकी 1: यांत्रिकी: क्रैम पैक

सूत्र-पत्रक, हर विषय के मुख्य विधि-चरण और 16 अभ्यास प्रश्न, पूरे हल पीछे दिए गए हैं।

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1सूत्र और विधियाँ

शुद्ध गतिकी

वेग
v = v0 + a·t
विस्थापन
s = v0·t + ½·a·t²
समय के बिना
v² = v0² + 2·a·s
इकाइयाँ
1 m/s = 3.6 km/h

विधि

  1. जो ज्ञात है उसे सूचीबद्ध करें: v₀, v, a, t और s, इकाइयों सहित।
  2. वह समीकरण चुनें जिसमें आपकी तीन ज्ञात राशियाँ और अज्ञात हो।
  3. एक धनात्मक दिशा चुनें और विपरीत राशियों को ऋण चिह्न दें।
  4. हल करें और जाँचें कि उत्तर भौतिक रूप से उचित है।

न्यूटन के नियम

द्वितीय नियम
ΣF = m·a
भार
W = m·g
गतिज घर्षण
Ff = μ·N
ढलान पर
ढलान के अनुदिश: m·g·sin θ, अभिलंब: m·g·cos θ

विधि

  1. पिंड पर हर बल के साथ मुक्त-पिंड आरेख बनाएँ।
  2. गति के अनुदिश एक धनात्मक दिशा चुनें।
  3. बलों को गति के अनुदिश और उसके लंबवत घटकों में विभाजित करें (ढलान पर: अनुदिश m·g·sin θ, ढलान में m·g·cos θ)।
  4. गति के अनुदिश ΣF = m·a लगाएँ; घर्षण गति के विरुद्ध μ·N है।

प्रक्षेप्य गति

घटक
vx = v0cos θ, vy = v0sin θ
स्थिति
x = vxt, y = h + vyt − ½gt²
अधिकतम ऊँचाई
H = h + vy²/(2g)
परास (समतल भूमि)
R = v0²·sin 2θ/g

विधि

  1. प्रक्षेपण वेग को घटकों में विभाजित करें: vx = v₀·cos θ और vy = v₀·sin θ।
  2. क्षैतिज गति की चाल नियत होती है; ऊर्ध्वाधर गति का त्वरण −g होता है।
  3. ऊर्ध्वाधर गति से उड़ान का समय ज्ञात करें।
  4. परास ज्ञात करने के लिए उस समय का क्षैतिज गति में उपयोग करें।

वृत्तीय गति

अभिकेंद्र त्वरण
a = v²/r = ω²·r
अभिकेंद्र बल
F = m·v²/r
कोणीय चाल
ω = v/r = 2π/T
समतल मोड़, घर्षण
vmax = √(μ·g·r)

कार्य और ऊर्जा

गतिज ऊर्जा
Ek = ½mv²
स्थितिज ऊर्जा
Ep = mgh
ऊर्जा संतुलन
Ek1 + Ep1 + W = Ek2 + Ep2 + losses
घर्षण का कार्य
W = μ·N·d
शक्ति
P = W/t

संवेग और टक्करें

संवेग
p = m·v
संरक्षण
Σm·v (before) = Σm·v (after)
पूर्णतः अप्रत्यास्थ
v′ = (m1v1 + m2v2)/(m1 + m2)
आवेग
J = F·Δt = m·Δv

विधि

  1. एक धनात्मक दिशा चुनें और हर वेग को उसका चिह्न दें।
  2. पहले का कुल संवेग लिखें: Σm·v।
  3. पूर्णतः अप्रत्यास्थ टक्कर में पिंड बाद में साथ चलते हैं; प्रत्यास्थ टक्कर में गतिज ऊर्जा भी संरक्षित रहती है।
  4. पहले के संवेग को बाद के संवेग के बराबर रखें और हल करें।

स्प्रिंग और लोलक

स्प्रिंग पर द्रव्यमान
T = 2π·√(m/k)
लोलक
T = 2π·√(L/g)
कोणीय आवृत्ति
ω = √(k/m) = 2π/T
अधिकतम चाल और त्वरण
vmax = A·ω, amax = A·ω²
ऊर्जा
E = ½·k·A²

तरंगें, ध्वनि और प्रकाशिकी

तरंग चाल
v = fλ, T = 1/f
डोरी
v = √(T/μ), μ = m/L
ध्वनि स्तर
β = 10·log10(I/I0), I0 = 10⁻¹² W/m²
बिंदु स्रोत
I = P/(4πr²)
अप्रगामी तरंगें
डोरी या खुली नली fn = n·v/(2L); बंद नली fn = n·v/(4L), n विषम
डॉप्लर प्रभाव
f′ = f·(v ± vo)/(v ∓ vs)
अपवर्तनांक
n = c/v, λ = λ0/n
स्नेल का नियम
n1sin θ1 = n2sin θ2
क्रांतिक कोण
sin θc = n2/n1
प्रकाशिक तंतु
NA = sin θa = √(n1² − n2²)
लेंस और दर्पण
1/f = 1/do + 1/di, m = −di/do, mirror f = R/2
द्वि-झिरी
d·sin θ = mλ, ym = mλL/d
झरझरी
d = 1/N, d·sin θ = mλ, mmax ≤ d/λ
एकल झिरी
a·sin θ = mλ (dark), w = 2λL/a

विधि

  1. प्रश्न का प्रकार पहचानें: तरंग चाल, ध्वनि स्तर, अप्रगामी तरंग, डॉप्लर, अपवर्तन, लेंस या दर्पण, या व्यतिकरण।
  2. पहले संबंध लिखें: v = fλ, β = 10·log(I/I₀), fₙ = n·v/(2L) या n·v/(4L), f′ = f(v ± vo)/(v ∓ vs), n₁sin θ₁ = n₂sin θ₂, 1/f = 1/d₀ + 1/dᵢ, d·sin θ = mλ।
  3. इकाइयाँ बदलें: nm, mm और cm से m में, और जाँचें कि कोण अभिलंब से मापे गए हैं या नहीं।
  4. चिह्न और औचित्य जाँचें: आभासी प्रतिबिंब का dᵢ < 0 होता है, पास आता स्रोत ऊँचा सुनाई देता है, बंद नली में केवल विषम संनादी होते हैं।

2अभ्यास प्रश्न

1.शुद्ध गतिकीमध्यम
a = ?s = 1700 m

एक विमान को उड़ान भरने के लिए 260 km/h की चाल चाहिए और उपयोगी रनवे 1700 m लंबा है। विराम से शुरू करते हुए, उसे कितना स्थिर त्वरण a चाहिए?

v₀ = 0v = 260 km/hs = 1700 m
a = m/s²
2.शुद्ध गतिकीकठिन
v₀ = 14 m/s15 m

ज़मीन से 15 m ऊँची छत के किनारे से एक गेंद 14 m/s से सीधे ऊपर फेंकी जाती है। वायु प्रतिरोध नगण्य मानें और g = 9.81 m/s² लें। फेंकने के कितनी देर बाद वह ज़मीन से टकराती है? t ज्ञात कीजिए।

v₀ = 14 m/sh₀ = 15 mg = 9.81 m/s²
t = s
3.न्यूटन के नियममध्यम
θ = 40°a = ?m = 2 kg

2 kg का एक गुटका क्षैतिज से 40° पर झुकी ढलान पर नीचे फिसलता है। गतिज घर्षण गुणांक 0.1 है। g = 9.81 m/s² लें। ढलान के अनुदिश गुटके का त्वरण a ज्ञात कीजिए।

m = 2 kgθ = 40°μ = 0.1g = 9.81 m/s²
a = m/s²
4.न्यूटन के नियमकठिन
m1​ = 4.5 kg7.5 kgθ = 40°

40° पर झुके रैंप पर एक 4.5 kg गुटका रैंप के शीर्ष पर एक घर्षणरहित घिरनी के ऊपर से हल्की डोरी द्वारा एक लटकते 7.5 kg द्रव्यमान से जुड़ा है। लटकता द्रव्यमान नीचे चलता है। गुटके और रैंप के बीच गतिज घर्षण गुणांक 0.25 है। g = 9.81 m/s² लें। निकाय का त्वरण a ज्ञात कीजिए।

m1 = 4.5 kgm2 = 7.5 kgθ = 40°μ = 0.25g = 9.81 m/s²
a = m/s²
5.प्रक्षेप्य गतिमध्यम
93 my = ?v0​ = 34 m/s50°

समतल ज़मीन से एक गेंद को 34 m/s से क्षैतिज से 50° ऊपर 93 m दूर एक दीवार की ओर किक मारी जाती है। वायु प्रतिरोध को नगण्य मानें और g = 9.81 m/s² लें। गेंद किस ऊँचाई y पर दीवार से गुज़रती है?

v₀ = 34 m/sθ = 50°x = 93 mg = 9.81 m/s²
y = m
6.प्रक्षेप्य गतिकठिन
h = 35 mv0​ = 21 m/s15°x = ?

एक गेंद 35 m ऊँची चट्टान के शीर्ष से क्षैतिज से 15° ऊपर फेंकी जाती है। वायु प्रतिरोध नगण्य मानें। गेंद के ज़मीन से टकराने से पहले तय की गई क्षैतिज दूरी x ज्ञात कीजिए।

v0 = 21 m/sθ = 15°h = 35 mg = 9.81 m/s²
x = m
7.वृत्तीय गतिमध्यम
r = 120 mvmax​ = ?

एक कार 120 m त्रिज्या वाला समतल मोड़ लेती है। टायरों और सड़क के बीच स्थैतिक घर्षण गुणांक 0.5 है। g = 9.81 m/s² लें। वह अधिकतम चाल vmax ज्ञात कीजिए जिस पर कार बिना फिसले मोड़ ले सकती है।

r = 120 mμs = 0.5g = 9.81 m/s²
vmax = m/s
8.वृत्तीय गतिकठिन
r = 0.6 mv = ?

0.6 m लंबी डोरी से बँधी एक गेंद ऊर्ध्वाधर वृत्त में घुमाई जाती है। g = 9.81 m/s² लें। शीर्ष पर वह न्यूनतम चाल vmin क्या है जिस पर डोरी ठीक तनी रहती है?

r = 0.6 mg = 9.81 m/s²
vmin = m/s
9.कार्य और ऊर्जामध्यम
25°d = 8 mμ = 0.2

2.5 kg का एक गुटका क्षैतिज से 25° पर झुकी ढलान पर 8 m फिसलता है, गतिज घर्षण गुणांक 0.2 है। घर्षण के विरुद्ध किया गया कार्य Wf ज्ञात कीजिए।

m = 2.5 kgθ = 25°μ = 0.2d = 8 mg = 9.81 m/s²
Wf = J
10.कार्य और ऊर्जाकठिन
h = 7.5 mR = 2.5 mN = ?

एक 0.5 kg गाड़ी 7.5 m की ऊँचाई पर विराम से एक चिकने ट्रैक पर छोड़ी जाती है जो 2.5 m त्रिज्या वाले ऊर्ध्वाधर वृत्ताकार लूप में जाता है। लूप के शीर्ष पर ट्रैक द्वारा गाड़ी पर लगाया गया अभिलंब बल N ज्ञात कीजिए।

m = 0.5 kgh = 7.5 mR = 2.5 mg = 9.81 m/s²
N = N
11.संवेग और टक्करेंमध्यम
4 kg9 m/s3.5 kg

9 m/s से चल रहा 4 kg का एक ग्लाइडर घर्षणरहित पटरी पर विरामावस्था में रखे 3.5 kg के ग्लाइडर से पूर्णतः प्रत्यास्थ आमने-सामने टक्कर करता है। टक्कर के बाद दूसरे ग्लाइडर का वेग v′2 ज्ञात कीजिए।

m1 = 4 kgm2 = 3.5 kgv1 = 9 m/sv2 = 0
v′2 = m/s
12.संवेग और टक्करेंकठिन
27 m/s8 m/s

0.15 kg की एक गेंद 27 m/s से दीवार से टकराती है और 8 m/s से सीधे वापस लौटती है। संपर्क 40 ms तक रहता है। दीवार द्वारा गेंद को दिए गए आवेग का परिमाण J ज्ञात कीजिए।

m = 0.15 kgvin = 27 m/svout = 8 m/sΔt = 40 ms
J = N·s
13.स्प्रिंग और लोलकमध्यम
L = 0.9 mT = 1.78 s

किसी अन्य ग्रह पर एक अंतरिक्ष यात्री पाता है कि 0.9 m लंबे सरल लोलक का छोटे दोलनों के लिए आवर्तकाल 1.78 s है। उस ग्रह पर गुरुत्वीय त्वरण g ज्ञात कीजिए।

L = 0.9 mT = 1.78 s
g = m/s²
14.स्प्रिंग और लोलककठिन
3.5 kgk = 1500 N/m100 m/s

100 m/s से चलती एक 8 g गोली घर्षणरहित सतह पर रखे 3.5 kg गुटके से टकराकर उसमें रह जाती है। गुटका k = 1500 N/m वाले एक क्षैतिज स्प्रिंग से जुड़ा है। परिणामी दोलन का आयाम A cm में ज्ञात कीजिए।

m = 8 gv = 100 m/sM = 3.5 kgk = 1500 N/m
A = cm
15.तरंगें, ध्वनि और प्रकाशिकीमध्यम
FFdo​ = 50 cmf = −8 cm

एक वस्तु 8 cm फोकस दूरी वाले पतले अपसारी लेंस के सामने 50 cm पर रखी है। प्रतिबिंब दूरी di ज्ञात करें। चिह्न परिपाटी 1/f = 1/do + 1/di का उपयोग करें (अपसारी लेंस के लिए f < 0, आभासी प्रतिबिंब के लिए di < 0)।

do = 50 cmf = −8 cm
di = cm
16.तरंगें, ध्वनि और प्रकाशिकीकठिन
λ = ?d = 0.5 mmL = 1.2 m1.44 mm

0.5 mm की दूरी पर स्थित दो झिरियाँ एकवर्णी प्रकाश से प्रदीप्त हैं। 1.2 m दूर परदे पर दीप्त फ्रिंज संख्या 1 केंद्रीय फ्रिंज से 1.44 mm दूर है। तरंगदैर्ध्य λ ज्ञात करें।

d = 0.5 mmL = 1.2 my1 = 1.44 mmm = 1
λ = nm

3विलयन

1.शुद्ध गतिकी

उत्तर: a = 1.534 m/s²

Motion with constant acceleration: v = v₀ + a·t, s = v₀·t + ½·a·t² and v² = v₀² + 2·a·s. Pick the equation that contains the three things you know and the one you want, and keep the signs consistent with one positive direction.

इकाइयाँ

v = 260/3.6 = 72.22 m/s

त्वरण

a = v²/(2s) = 72.22²/(2·1700) = 1.534 m/s²

उत्तर

a = 1.534 m/s²
2.शुद्ध गतिकी

उत्तर: t = 3.684 s

नियत त्वरण वाली गति: v = v₀ + a·t, s = v₀·t + ½·a·t² और v² = v₀² + 2·a·s। वह समीकरण चुनें जिसमें आपकी तीन ज्ञात राशियाँ और एक वांछित राशि हो, और एक धनात्मक दिशा के अनुसार चिह्न एकसमान रखें।

गति का समीकरण

ऊपर धनात्मक है और ज़मीन प्रारंभिक बिंदु से h₀ नीचे है।

−15 = 14·t − ½·9.81·t²
4.905·t² − 14·t − 15 = 0

द्विघात समीकरण हल करें

केवल धनात्मक मूल ही भौतिक रूप से सार्थक है।

t = (14 + √(14² + 2·9.81·15))/9.81 = 3.684 s

उत्तर

t = 3.684 s
3.न्यूटन के नियम

उत्तर: a = 5.554 m/s²

न्यूटन का द्वितीय नियम: किसी पिंड पर नेट बल उसके द्रव्यमान और त्वरण के गुणनफल के बराबर होता है, ΣF = m·a। एक मुक्त-पिंड आरेख बनाएँ, गति की दिशा में एक धनात्मक दिशा चुनें, और उस दिशा में सभी बल जोड़ें: लगाए गए बल, गति के विरुद्ध घर्षण μ·N, और गुरुत्व के घटक।

ढलान के अनुदिश बल

ढलान से नीचे की दिशा धनात्मक है।

m·a = m·g·sin θ − μ·m·g·cos θ

त्वरण

a = 9.81·(sin 40° − 0.1·cos 40°) = 9.81·(0.6428 − 0.0766) = 5.554 m/s²

उत्तर

a = 5.554 m/s²
4.न्यूटन के नियम

उत्तर: a = 3.062 m/s²

Newton’s second law: the net force on a body equals its mass times its acceleration, ΣF = m·a. Draw a free-body diagram, choose a positive direction along the motion, and add every force in that direction: applied forces, friction μ·N against the motion, and the components of gravity.

डोरी के साथ बल

m₂·g = 73.58 N
m₁·g·sin θ = 28.38 N
μ·m₁·g·cos θ = 8.454 N

निकाय का त्वरण

a = (73.58 − 28.38 − 8.454)/12 = 3.062 m/s²

उत्तर

a = 3.062 m/s²
5.प्रक्षेप्य गति

उत्तर: y = 22.01 m

Projectile motion: with no air resistance, x = vxt and y = h + vyt − ½gt². The two directions are independent except that they share the same time.

दीवार तक समय

vx = 34·cos 50° = 21.85 m/s
t = x/vx = 93/21.85 = 4.255 s

उस समय ऊँचाई

y = 26.05·4.255 − ½·9.81·4.255² = 22.01 m

उत्तर

y = 22.01 m

दीवार पर गेंद पहले से नीचे आ रही है।

6.प्रक्षेप्य गति

उत्तर: x = 66.58 m

प्रक्षेप्य गति: वायु प्रतिरोध के बिना x = vxt और y = h + vyt − ½gt²। दोनों दिशाएँ स्वतंत्र हैं, सिवाय इसके कि उनका समय एक ही है।

प्रक्षेपण वेग को विभाजित करें

क्षैतिज वेग स्थिर रहता है; ऊर्ध्वाधर गति का नीचे की ओर स्थिर त्वरण g = 9.81 m/s² है।

vx = v0·cos θ = 21·cos 15° = 20.28 m/s
vy = v0·sin θ = 21·sin 15° = 5.435 m/s

उड़ान का समय

y(t) = h + vy·t − ½gt² = 0 को धनात्मक मूल के लिए हल करें।

0 = 35 + 5.435·t − 4.905·t²
t = (vy + √(vy² + 2gh))/g = (5.435 + √(29.54 + 686.7))/9.81 = 3.282 s

क्षैतिज दूरी

x = vx·t = 20.28·3.282 = 66.58 m

उत्तर

x = 66.58 m
7.वृत्तीय गति

उत्तर: vmax = 24.26 m/s

एकसमान वृत्तीय गति: r त्रिज्या के वृत्त पर v चाल से चलती वस्तु केंद्र की ओर a = v²/r से त्वरित होती है, इसलिए उसे भीतर की ओर नेट बल F = m·v²/r चाहिए। यह बल किसी वास्तविक स्रोत से आता है: घर्षण, तनाव, गुरुत्व या अभिलंब बल।

घर्षण अभिकेंद्र बल प्रदान करता है

m·v²/r = μ·m·g
v = √(μ·g·r) = √(0.5·9.81·120) = 24.26 m/s

उत्तर

vmax = 24.26 m/s (87.34 km/h)
8.वृत्तीय गति

उत्तर: vmin = 2.426 m/s

एकसमान वृत्तीय गति: r त्रिज्या के वृत्त पर v चाल से चलती वस्तु केंद्र की ओर a = v²/r से त्वरित होती है, इसलिए उसे भीतर की ओर नेट बल F = m·v²/r चाहिए। यह बल किसी वास्तविक स्रोत से आता है: घर्षण, तनाव, गुरुत्व या अभिलंब बल।

शीर्ष पर तनाव शून्य

m·g = m·v²/r → v = √(g·r) = √(9.81·0.6) = 2.426 m/s

उत्तर

vmin = 2.426 m/s
9.कार्य और ऊर्जा

उत्तर: Wf = 35.56 J

कार्य–ऊर्जा सिद्धांत: गतिज ऊर्जा में परिवर्तन सभी बलों द्वारा किए गए कार्य के बराबर है। गुरुत्व और स्प्रिंग को स्थितिज ऊर्जा (mgh और ½kx²) के रूप में लिखने से यह एक संतुलन बन जाता है: प्रारंभिक ऊर्जा = अंतिम ऊर्जा + घर्षण में खोई ऊर्जा (μN·d)।

घर्षण बल

N = mg·cos θ = 24.53·0.9063 = 22.23 N
F = μN = 0.2·22.23 = 4.445 N

घर्षण के विरुद्ध कार्य

Wf = F·d = 4.445·8 = 35.56 J

उत्तर

Wf = 35.56 J
10.कार्य और ऊर्जा

उत्तर: N = 4.905 N

कार्य–ऊर्जा सिद्धांत: गतिज ऊर्जा में परिवर्तन सभी बलों द्वारा किए गए कार्य के बराबर है। गुरुत्व और स्प्रिंग को स्थितिज ऊर्जा (mgh और ½kx²) के रूप में लिखने से यह एक संतुलन बन जाता है: प्रारंभिक ऊर्जा = अंतिम ऊर्जा + घर्षण में खोई ऊर्जा (μN·d)। वृत्तीय पथ पर केंद्र की ओर नेट बल mv²/r के बराबर होना चाहिए।

शीर्ष पर चाल

v² = 2g(h − 2R) = 2·9.81·(7.5 − 5) = 49.05 m²/s²

शीर्ष पर बल

m·g = 0.5·9.81 = 4.905 N
N = mv²/R − mg = 0.5·49.05/2.5 − 4.905 = 4.905 N

उत्तर

N = 4.905 N

गाड़ी ठीक तब लूप पूरा करती है जब h = 2.5R; तब शीर्ष पर N = 0।

11.संवेग और टक्करें

उत्तर: v′2 = 9.6 m/s

संवेग संरक्षण: जब टक्कर के दौरान कोई बाह्य बल कार्य नहीं करता, तो पहले का कुल संवेग Σm·v बाद के कुल संवेग के बराबर होता है। वेगों की दिशा होती है, इसलिए एक धनात्मक दिशा चुनें और विपरीत दिशा के वेगों को ऋण चिह्न दें। प्रत्यास्थ टक्कर में गतिज ऊर्जा भी संरक्षित रहती है; पूर्णतः अप्रत्यास्थ टक्कर में पिंड आपस में चिपक जाते हैं।

विरामावस्था वाले लक्ष्य से प्रत्यास्थ टक्कर

संवेग और ऊर्जा संरक्षण को साथ हल करने पर ये दो परिणाम मिलते हैं।

v′1 = (4 − 3.5)/(4 + 3.5)·9 = 0.6 m/s
v′2 = 2·4/(4 + 3.5)·9 = 9.6 m/s

उत्तर

v′2 = 9.6 m/s
12.संवेग और टक्करें

उत्तर: J = 5.25 N·s

संवेग संरक्षण: जब टक्कर के दौरान कोई बाह्य बल कार्य नहीं करता, तो पहले का कुल संवेग Σm·v बाद के कुल संवेग के बराबर होता है। वेगों की दिशा होती है, इसलिए एक धनात्मक दिशा चुनें और विपरीत दिशा के वेगों को ऋण चिह्न दें। प्रत्यास्थ टक्कर में गतिज ऊर्जा भी संरक्षित रहती है; पूर्णतः अप्रत्यास्थ टक्कर में पिंड आपस में चिपक जाते हैं।

संवेग में परिवर्तन

J = m·Δv = 0.15·(8 + 27) = 5.25 N·s

उत्तर

J = 5.25 N·s
13.स्प्रिंग और लोलक

उत्तर: g = 11.21 m/s²

Simple harmonic motion: a mass m on a spring of stiffness k oscillates with angular frequency ω = √(k/m) and period T = 2π/ω = 2π·√(m/k). A simple pendulum of length L has T = 2π·√(L/g). With amplitude A, the largest speed is A·ω, the largest acceleration A·ω² and the energy ½·k·A².

g के लिए हल करें

g = 4π²·L/T² = 4π²·0.9/1.78² = 11.21 m/s²

उत्तर

g = 11.21 m/s²
14.स्प्रिंग और लोलक

उत्तर: A = 1.103 cm

Simple harmonic motion: a mass m on a spring of stiffness k oscillates with angular frequency ω = √(k/m) and period T = 2π/ω = 2π·√(m/k). A simple pendulum of length L has T = 2π·√(L/g). With amplitude A, the largest speed is A·ω, the largest acceleration A·ω² and the energy ½·k·A².

टक्कर के बाद चाल

V = m·v/(m + M) = 0.008·100/3.508 = 0.2281 m/s

कोणीय आवृत्ति

ω = √(k/(m + M)) = √(1500/3.508) = 20.68 rad/s

आयाम

A = V/ω = 0.2281/20.68 = 0.01103 m = 1.103 cm

उत्तर

A = 1.103 cm
15.तरंगें, ध्वनि और प्रकाशिकी

उत्तर: di = −6.897 cm

ज्यामितीय प्रकाशिकी: सीमा पर n₁·sin θ₁ = n₂·sin θ₂ (स्नेल का नियम), जहाँ कोण अभिलंब से मापे जाते हैं और n = c/v। धीमे माध्यम में जाने पर किरण अभिलंब की ओर मुड़ती है। सघन माध्यम (n₁ > n₂) से क्रांतिक कोण θc = arcsin(n₂/n₁) से आगे सारा प्रकाश परावर्तित हो जाता है: पूर्ण आंतरिक परावर्तन। पतले लेंस और गोलीय दर्पण 1/f = 1/do + 1/di का पालन करते हैं, आवर्धन m = −di/do के साथ। चिह्न परिपाटी: अभिसारी लेंस और अवतल दर्पण के लिए f > 0 (f = R/2), अपसारी लेंस और उत्तल दर्पण के लिए f < 0; वास्तविक प्रतिबिंब के लिए di > 0, आभासी के लिए di < 0, और उल्टे प्रतिबिंब के लिए m < 0।

पतले लेंस का समीकरण

1/di = 1/f − 1/do = 1/(−8) − 1/50
di = −6.897 cm
FF50 cmf = −8 cm

किरण आरेख

आभासी, वस्तु की ही ओर

उत्तर

di = −6.897 cm
16.तरंगें, ध्वनि और प्रकाशिकी

उत्तर: λ = 600 nm

व्यतिकरण और विवर्तन: दूरी d पर स्थित दो झिरियों से आया प्रकाश परदे के किसी बिंदु पर पथांतर d·sin θ के साथ पहुँचता है। दीप्त फ्रिंज वहाँ बनते हैं जहाँ d·sin θ = mλ (m = 0, ±1, ±2, …)। दूरी L ≫ d पर स्थित परदे के लिए m-वाँ दीप्त फ्रिंज y = mλL/d पर होता है और फ्रिंज अंतराल Δy = λL/d है। प्रति मिलीमीटर N रेखाओं वाली झरझरी का d = 1/N होता है और d·sin θ = mλ पर तीक्ष्ण उच्चिष्ठ होते हैं; चूँकि sin θ ≤ 1, उच्चतम कोटि सबसे बड़ा पूर्णांक m ≤ d/λ है। चौड़ाई a की एकल झिरी में a·sin θ = mλ, m = ±1, ±2, … पर अदीप्त फ्रिंज होते हैं।

तरंगदैर्ध्य

λ = y·d/(mL) = 0.00144·0.0005/(1·1.2) = 6 × 10⁻⁷ m = 600 nm

उत्तर

λ = 600 nm

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