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
t (s)v (m/s)t = ?22.22

80 km/h से चल रही एक कार रुकने तक 8 m/s² के नियत मंदन से ब्रेक लगाती है। ब्रेक लगाने में कितना समय लगता है? t ज्ञात कीजिए।

v₀ = 80 km/ha = −8 m/s²v = 0
t = s
2.शुद्ध गतिकीकठिन
a = 22 m/s²

एक मॉडल रॉकेट विराम से सीधे ऊपर प्रक्षेपित किया जाता है। इसका इंजन इसे 2.5 s तक 22 m/s² का स्थिर ऊर्ध्वमुखी त्वरण देता है, जिसके बाद इंजन बंद हो जाता है और रॉकेट मुक्त रूप से चलता है। वायु प्रतिरोध को नगण्य मानें और g = 9.81 m/s² लें। रॉकेट द्वारा प्राप्त अधिकतम ऊँचाई hmax ज्ञात कीजिए।

a = 22 m/s²t1 = 2.5 sg = 9.81 m/s²
hmax = m
3.न्यूटन के नियममध्यम
7.5 kg1.5 kg

7.5 kg और 1.5 kg के द्रव्यमान एक हल्की, घर्षणरहित घिरनी के दोनों ओर लटके हैं, एक हल्की डोरी से जुड़े। तंत्र को विराम से छोड़ा जाता है। g = 9.81 m/s² लें। द्रव्यमानों का त्वरण a ज्ञात कीजिए।

m1 = 7.5 kgm2 = 1.5 kgg = 9.81 m/s²
a = m/s²
4.न्यूटन के नियमकठिन
m1​ = 5.5 kg6.5 kgθ = 20°

20° पर झुके रैंप पर एक 5.5 kg गुटका रैंप के शीर्ष पर एक घर्षणरहित घिरनी के ऊपर से हल्की डोरी द्वारा एक लटकते 6.5 kg द्रव्यमान से जुड़ा है। लटकता द्रव्यमान नीचे चलता है। गुटके और रैंप के बीच गतिज घर्षण गुणांक 0.15 है। g = 9.81 m/s² लें। निकाय का त्वरण a ज्ञात कीजिए।

m1 = 5.5 kgm2 = 6.5 kgθ = 20°μ = 0.15g = 9.81 m/s²
a = m/s²
5.प्रक्षेप्य गतिमध्यम
v0​ = 20 m/sθ = ?R = 15 m

समतल ज़मीन से एक गेंद 20 m/s से प्रक्षेपित की जाती है और उसे 15 m दूर गिरना है। वायु प्रतिरोध को नगण्य मानें और g = 9.81 m/s² लें। दो संभव प्रक्षेपण कोणों में से छोटा θ ज्ञात कीजिए।

v₀ = 20 m/sR = 15 mg = 9.81 m/s²
θ = °
6.प्रक्षेप्य गतिकठिन
h = 15 mv0​ = 18 m/s50°परास

एक गेंद 15 m ऊँची चट्टान के शीर्ष से क्षैतिज से 50° ऊपर फेंकी जाती है। वायु प्रतिरोध नगण्य मानें। गेंद के ज़मीन से टकराने तक उड़ान का समय t ज्ञात कीजिए।

v0 = 18 m/sθ = 50°h = 15 mg = 9.81 m/s²
t = s
7.वृत्तीय गतिमध्यम
r = 2.4 mω = ?

मेले के एक रोटर में सवार 2.4 m त्रिज्या वाले ऊर्ध्वाधर बेलन की दीवार से सटकर खड़े होते हैं। जब यह पर्याप्त तेज़ घूमता है तो फ़र्श नीचे हट जाता है और घर्षण उन्हें थामे रखता है। स्थैतिक घर्षण गुणांक 0.5 है। g = 9.81 m/s² लें। न्यूनतम कोणीय चाल ω rad/s में ज्ञात कीजिए।

r = 2.4 mμs = 0.5g = 9.81 m/s²
ω = rad/s
8.वृत्तीय गतिकठिन
r = 1.3 m9.5 m/svtop​ = ?

1.3 m लंबी हल्की डोरी पर एक 1 kg गेंद को ऊर्ध्वाधर वृत्त में घुमाया जाता है। निम्नतम बिंदु पर इसकी चाल 9.5 m/s है। वायु प्रतिरोध को नगण्य मानें और g = 9.81 m/s² लें। उच्चतम बिंदु पर डोरी में तनाव Ttop ज्ञात कीजिए।

m = 1 kgr = 1.3 mvbottom = 9.5 m/sg = 9.81 m/s²
Ttop = N
9.कार्य और ऊर्जामध्यम
25°d = 6 mμ = 0.15

एक गुटका क्षैतिज से 25° पर झुकी ढलान पर विराम से फिसलता है। गतिज घर्षण गुणांक 0.15 है। ढलान के साथ 6 m फिसलने के बाद उसकी चाल v ज्ञात कीजिए।

θ = 25°μ = 0.15d = 6 mg = 9.81 m/s²
v = m/s
10.कार्य और ऊर्जाकठिन
h = 1 mL = 1 mμ = 0.2k = 800 N/m

1 kg का एक गुटका चिकने रैम्प पर 1 m ऊँचाई से विराम से छोड़ा जाता है। नीचे वह 1 m लंबी खुरदरी क्षैतिज पट्टी (μ = 0.2) पार करता है और फिर चिकनी सतह पर एक स्प्रिंग (k = 800 N/m) से टकराता है। स्प्रिंग तक पहुँचने पर गुटके की चाल v ज्ञात कीजिए।

m = 1 kgh = 1 mL = 1 mμ = 0.2k = 800 N/mg = 9.81 m/s²
v = m/s
11.संवेग और टक्करेंमध्यम
3 kg4 m/s1.5 kg

4 m/s से चल रहा 3 kg का एक ग्लाइडर घर्षणरहित पटरी पर विरामावस्था में रखे 1.5 kg के ग्लाइडर से पूर्णतः प्रत्यास्थ आमने-सामने टक्कर करता है। टक्कर के बाद पहले ग्लाइडर का वेग v′1 ज्ञात कीजिए (उसकी मूल दिशा में धनात्मक)।

m1 = 3 kgm2 = 1.5 kgv1 = 4 m/sv2 = 0
v′1 = m/s
12.संवेग और टक्करेंकठिन
1400 kgv1​ = ?900 kg

एक 1400 kg कार एक खड़ी 900 kg कार से टकराती है। मलबे आपस में जुड़ जाते हैं और रुकने से पहले 20.5 m फिसलते हैं। टायरों और सड़क के बीच गतिज घर्षण गुणांक 0.5 है। g = 9.81 m/s² लें। टक्कर से ठीक पहले पहली कार की चाल v1 ज्ञात कीजिए।

m1 = 1400 kgm2 = 900 kgd = 20.5 mμ = 0.5g = 9.81 m/s²
v1 = m/s
13.स्प्रिंग और लोलकमध्यम
L = 1.9 mT = 1.74 s

किसी अन्य ग्रह पर एक अंतरिक्ष यात्री पाता है कि 1.9 m लंबे सरल लोलक का छोटे दोलनों के लिए आवर्तकाल 1.74 s है। उस ग्रह पर गुरुत्वीय त्वरण g ज्ञात कीजिए।

L = 1.9 mT = 1.74 s
g = m/s²
14.स्प्रिंग और लोलककठिन
2.3 kgk = 390 N/mA = 13 cm

k = 390 N/m वाले स्प्रिंग पर 2.3 kg का द्रव्यमान साम्यावस्था से 13 cm खींचकर छोड़ा जाता है। उसका अधिकतम त्वरण amax ज्ञात कीजिए।

m = 2.3 kgk = 390 N/mA = 13 cm
amax = m/s²
15.तरंगें, ध्वनि और प्रकाशिकीमध्यम
FF2 cmdo​ = 4 cmf = 12 cm

2 cm ऊँची एक वस्तु 12 cm फोकस दूरी वाले पतले अभिसारी लेंस के सामने 4 cm पर रखी है। प्रतिबिंब की ऊँचाई hi ज्ञात करें (उल्टे प्रतिबिंब के लिए ऋणात्मक)।

ho = 2 cmdo = 4 cmf = 12 cm
hi = cm
16.तरंगें, ध्वनि और प्रकाशिकीकठिन
f1​ = 10 cmf2​ = −15 cm20 cm25 cm

दो पतले लेंस एक ही अक्ष पर 25 cm की दूरी पर हैं: लेंस 1 की f₁ = 10 cm और लेंस 2 की f₂ = −15 cm है। एक वस्तु लेंस 1 के सामने 20 cm पर है। अंतिम प्रतिबिंब की स्थिति di2 लेंस 2 से मापकर ज्ञात करें (लेंस 2 के आगे धनात्मक, वास्तविक-धनात्मक परिपाटी)।

f1 = 10 cmf2 = −15 cms = 25 cmdo = 20 cm
di2 = cm

3विलयन

1.शुद्ध गतिकी

उत्तर: t = 2.778 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।

इकाइयाँ

v₀ = 80/3.6 = 22.22 m/s

ब्रेकिंग समय

0 = v₀ − a·t → t = v₀/a = 22.22/8 = 2.778 s

उत्तर

t = 2.778 s
2.शुद्ध गतिकी

उत्तर: hmax = 222.9 m

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.

संचालित चरण

v₁ = 22·2.5 = 55 m/s
h₁ = ½·22·2.5² = 68.75 m

ऊपर की ओर मुक्त उड़ान

शीर्ष पर वेग शून्य है।

Δh = v₁²/(2g) = 55²/(2·9.81) = 154.2 m
hmax = 68.75 + 154.2 = 222.9 m

उत्तर

hmax = 222.9 m
3.न्यूटन के नियम

उत्तर: a = 6.54 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.

त्वरण

नेट चालक बल भारों का अंतर है; यह कुल द्रव्यमान को चलाता है।

a = (7.5 − 1.5)·9.81/(7.5 + 1.5) = 6.54 m/s²

उत्तर

a = 6.54 m/s²
4.न्यूटन के नियम

उत्तर: a = 3.142 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 = 63.77 N
m₁·g·sin θ = 18.45 N
μ·m₁·g·cos θ = 7.605 N

निकाय का त्वरण

a = (63.77 − 18.45 − 7.605)/12 = 3.142 m/s²

उत्तर

a = 3.142 m/s²
5.प्रक्षेप्य गति

उत्तर: θ = 10.79 °

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.

परास सूत्र

R = v₀²·sin 2θ/g → sin 2θ = 9.81·15/20² = 0.3679

कोण

2θ = 21.58° → θ = 10.79°

उत्तर

θ = 10.79°

दूसरा हल 90° − θ = 79.21° है।

6.प्रक्षेप्य गति

उत्तर: t = 3.649 s

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 = 18·cos 50° = 11.57 m/s
vy = v0·sin θ = 18·sin 50° = 13.79 m/s

उड़ान का समय

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

0 = 15 + 13.79·t − 4.905·t²
t = (vy + √(vy² + 2gh))/g = (13.79 + √(190.1 + 294.3))/9.81 = 3.649 s

उत्तर

t = 3.649 s
7.वृत्तीय गति

उत्तर: ω = 2.859 rad/s

Uniform circular motion: an object moving at speed v on a circle of radius r accelerates towards the centre with a = v²/r, so it needs a net inward force F = m·v²/r. That force is supplied by something real: friction, tension, gravity or a normal force.

सवार पर बल

N = m·ω²·r
μ·N = m·g → μ·ω²·r = g

कोणीय चाल

ω = √(g/(μ·r)) = √(9.81/(0.5·2.4)) = 2.859 rad/s

उत्तर

ω = 2.859 rad/s
8.वृत्तीय गति

उत्तर: Ttop = 20.37 N

Uniform circular motion: an object moving at speed v on a circle of radius r accelerates towards the centre with a = v²/r, so it needs a net inward force F = m·v²/r. That force is supplied by something real: friction, tension, gravity or a normal force.

शीर्ष पर चाल

2r ऊँचाई पर गतिज ऊर्जा स्थितिज ऊर्जा में बदलती है।

vtop² = 9.5² − 4·9.81·1.3 = 39.24 m²/s²

शीर्ष पर बल

तनाव और गुरुत्व दोनों नीचे, केंद्र की ओर हैं।

T + m·g = m·vtop²/r
T = 1·39.24/1.3 − 1·9.81 = 20.37 N

उत्तर

Ttop = 20.37 N
9.कार्य और ऊर्जा

उत्तर: v = 5.809 m/s

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)।

ढलान के साथ ऊर्जा संतुलन

गुटका d·sin θ ऊँचाई गिरता है जबकि घर्षण μmg·cos θ·d हटाता है। द्रव्यमान कट जाता है।

½v² = g·d·(sin θ − μ·cos θ)
v = √(2·9.81·6·(0.4226 − 0.15·0.9063)) = 5.809 m/s

उत्तर

v = 5.809 m/s
10.कार्य और ऊर्जा

उत्तर: v = 3.962 m/s

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)।

खुरदरी पट्टी के बाद शेष ऊर्जा

रैम्प चिकना है, इसलिए केवल पट्टी ऊर्जा हटाती है।

mgh − μmgL = 9.81·(1 − 0.2·1) = 7.848 J

स्प्रिंग पर चाल

½mv² = mg(h − μL) → v = √(2g(h − μL)) = √(2·9.81·0.8) = 3.962 m/s

उत्तर

v = 3.962 m/s
11.संवेग और टक्करें

उत्तर: v′1 = 1.333 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 = (3 − 1.5)/(3 + 1.5)·4 = 1.333 m/s
v′2 = 2·3/(3 + 1.5)·4 = 5.333 m/s

उत्तर

v′1 = 1.333 m/s
12.संवेग और टक्करें

उत्तर: v1 = 23.3 m/s

Conservation of momentum: when no external force acts during a collision, the total momentum Σm·v before equals the total after. Velocities have a direction, so pick a positive direction and give velocities the other way a minus sign. In an elastic collision kinetic energy is conserved too; in a perfectly inelastic one the bodies stick together.

टक्कर के बाद चाल

V = √(2·μ·g·d) = √(2·0.5·9.81·20.5) = 14.18 m/s

टक्कर में संवेग

m1·v1 = (m1 + m2)·V → v1 = 2300·14.18/1400 = 23.3 m/s

उत्तर

v1 = 23.3 m/s
(83.87 km/h)
13.स्प्रिंग और लोलक

उत्तर: g = 24.78 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 = 4π²·1.9/1.74² = 24.78 m/s²

उत्तर

g = 24.78 m/s²
14.स्प्रिंग और लोलक

उत्तर: amax = 22.04 m/s²

सरल आवर्त गति: k कठोरता वाले स्प्रिंग पर द्रव्यमान m कोणीय आवृत्ति ω = √(k/m) और आवर्तकाल T = 2π/ω = 2π·√(m/k) से दोलन करता है। L लंबाई वाले सरल लोलक के लिए T = 2π·√(L/g)। आयाम A के साथ अधिकतम चाल A·ω, अधिकतम त्वरण A·ω² और ऊर्जा ½·k·A² होती है।

कोणीय आवृत्ति

ω = √(390/2.3) = 13.02 rad/s

अधिकतम त्वरण

amax = A·ω² = 0.13·13.02² = 22.04 m/s²

उत्तर

amax = 22.04 m/s²
15.तरंगें, ध्वनि और प्रकाशिकी

उत्तर: hi = 3 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 = 1/12 − 1/4
di = −6 cm
FF4 cmf = 12 cm

आवर्धन और ऊँचाई

m = −(−6)/4 = 1.5
hi = 1.5·2 = 3 cm

उत्तर

hi = 3 cm
16.तरंगें, ध्वनि और प्रकाशिकी

उत्तर: di2 = −3.75 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।

लेंस 1 का प्रतिबिंब

1/di1 = 1/10 − 1/20 → di1 = 20 cm

लेंस 2 के लिए वस्तु

do2 = 25 − 20 = 5 cm

अंतिम प्रतिबिंब

1/di2 = 1/(−15) − 1/5 → di2 = −3.75 cm

उत्तर

di2 = −3.75 cm

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