આકૃતિમાં દર્શાવ્યા મુજબ, ' \(R\) ' ત્રિજ્યાવાળા ઊર્ધ્વ વર્તુળાકાર કડાની દીવાલ પર ' \(m\) ' દળનો એક મણકો ઘર્ષણ વિના સરકે છે. મણકો ગુરુત્વાકર્ષણ બળ અને કડાના તળિયે જોડેલી દળરહિત સ્પ્રિંગ ( k ) ની સંયુક્ત અસર હેઠળ ગતિ કરે છે. સ્પ્રિંગની સંતુલન લંબાઈ ' \(R\) ' છે. જો મણકાને કડાની ટોચ પરથી (અવગણ્ય) શૂન્ય પ્રારંભિક ઝડપથી છોડવામાં આવે, તો જ્યારે સ્પ્રિંગની લંબાઈ ' R ' થાય ત્યારે મણકાનો વેગ કેટલો હશે? (સ્પ્રિંગ અચળાંક ' k ' છે, g ગુરુત્વાકર્ષણ પ્રવેગ છે)

A \(\sqrt{3 \mathrm{Rg}+\frac{\mathrm{kR}^2}{\mathrm{~m}}}\)
B \(2 \sqrt{\mathrm{gR}+\frac{\mathrm{kR}^2}{\mathrm{~m}}}\)
C \(\sqrt{2 \mathrm{Rg}+\frac{\mathrm{kR}^2}{\mathrm{~m}}}\)
D \(\sqrt{2 \mathrm{Rg}+\frac{4 \mathrm{kR}^2}{\mathrm{~m}}}\)

Verified Solution

Answer & Solution

Correct Answer

(A) \(\sqrt{3 \mathrm{Rg}+\frac{\mathrm{kR}^2}{\mathrm{~m}}}\)

Step-by-step Solution

Detailed explanation

\(\begin{aligned} \text { Work done by gravity } & =m g\left(2 R-R \cos 60^{\circ}\right) \\ & =\frac{3 m g R}{2}\end{aligned}\) \(\begin{aligned} \text { Work done by spring } & =-\frac{1}{2} k\left(0^2-R^2\right) \\ & =\frac{1}{2} k R^2\end{aligned}\) Net work = change in…

Apply the relevant identity from the chapter and substitute the values established in the previous step, keeping the original constraint in view.

Use the simplified expression to isolate the unknown, then plug the result back into the question setup to confirm the working is internally consistent.

Cross-check against a boundary or limiting case. Both the dimensional balance and the qualitative behaviour at the extreme should agree with the candidate answer.

Combine the steps above to identify the correct option. The remaining choices each fail at least one of the consistency, dimensional, or boundary checks.

Same subject

લીસ્ટ \(I\) સાથે લીસ્ટ \(II\) યોગ્ય રીતે જોડો.

લીસ્ટ \(I\)	લીસ્ટ \(II\)
\(A\) પલાન્ક અચળાંક \(( h )\)	\(I\) \(\left[ M ^1 L ^2 T ^{-2}\right]\)
\(B\) સ્ટોપિંગ પોટેન્શિયલ \(( Vs )\)	\(II\) \(\left[ M ^1 L ^1 T ^{-1}\right]\)
\(C\) કાર્ય વિધેય \((\phi)\)	\(III\) \(\left[ M ^1 L ^2 T ^{-1}\right]\)
\(D\) વેગમાન \(( p )\)	\(IV\) \(\left[ M ^1 L ^2 T ^{-3} A ^{-1}\right]\)

JEE Mains 2023 Medium

Explore more questions on app

From JEE Mains

Explore more questions on app