\(l\) લંબાઈના દળરહિત દઢ સળીયાના બન્ને છેડા પર બે દળો \(m\) અને \(\frac{m}{2}\) લગાવવામાં આવ્યા છે. જેને આકૃતિમાં બતાવ્યા પ્રમાણે \(k\) વિમોટાંક \((torsional\,\, constant)\) વાળા પાતળા તારથી આ સળીયા-દળ તંત્રના દ્રવ્યમાન કેન્દ્રથી લટકાવવામાં આવે છે. (આકૃતિ જુઓ) વિમોટાંક \(k\) ના કારણે \(\theta\) જેટલા કોણીય સ્થાનાંતર માટે પુન:સ્થાપિત ટોર્ક \(\tau = k\,\theta \) છે. જ્યારે સળીયાને \(\theta_0\) જેટલું ભ્રમણ કરાવી મુક્ત કરવામાં આવે છે ત્યારે તે તેની મધ્ય અવસ્થામાંથી પાસ થાય છે તે વખતે તારમાં ઉદ્ભવતું તણાવ ________ હશે

A \(\frac{{3k\,\theta _0^2}}{l}\)
B \(\frac{{2k\,\theta _0^2}}{l}\)
C \(\frac{{k\,\theta _0^2}}{l}\)
D \(\frac{{k\,\theta _0^2}}{2l}\)

Verified Solution

Answer & Solution

Correct Answer

(C) \(\frac{{k\,\theta _0^2}}{l}\)

Step-by-step Solution

Detailed explanation

\(\omega \)\( = \sqrt {\frac{K}{I}} \,\,\,;\,\,\,\omega = {\theta _0} \times \Omega \) \(T = m{\omega ^2}\frac{\ell }{3}\) \(T = m{\omega ^2}\frac{\ell }{3}{\theta _0}\frac{k}{I}\) where \(\,l = m\frac{{{\ell ^2}}}{3}\) \(\,\,\,\,\, = \frac{{\theta _0^2k}}{\ell }\)

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

Explore more questions on app

From JEE Mains

Explore more questions on app