JEE Mains · Physics · STD 11 - 6.कणो के निकाय तथा घूर्णी गति
- JEE Mains 2025
- मध्यम
- संख्यात्मक
1 kg द्रव्यमान की एक पतली ठोस चकती अपने व्यास अक्ष के अनुदिश 1800 rpm की चाल से घूर्णन कर रही है। 40 s के लिए \(25 \pi \mathrm{Nm}\) का बाह्य बल आघूर्ण लगाकर, चाल बढ़कर 2100 rpm हो जाती है। चकती का व्यास ________ m है।
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उत्तर और हल
सही उत्तर
(C) 40
चरण-दर-चरण हल
विस्तृत व्याख्या
दिया है, \(\mathrm{m}=1 \mathrm{~kg}\)
\(\begin{aligned}
& \omega_{\mathrm{i}}=1800 \mathrm{rpm}=1800 \times \frac{2 \pi}{60}=60 \pi \frac{\mathrm{rad}}{\mathrm{sec}} \\
& \omega_{\mathrm{f}}=2100 \mathrm{rpm}=2100 \times \frac{2 \pi}{60}=70 \pi \frac{\mathrm{rad}}{\mathrm{sec}} \\
& \tau_{e x t}=25 \pi \mathrm{Nm} \\
& \mathrm{t}=40 \mathrm{sec}
\end{aligned}\)
गति के समीकरण का उपयोग करने पर
\(\begin{aligned}
& \omega_{\mathrm{f}}=\omega_{\mathrm{i}}+\alpha \mathrm{t} \\
& 70 \pi=60 \pi+\alpha(40) \\
& \alpha=\frac{\pi}{4} \mathrm{rad} / \mathrm{sec}^2
\end{aligned}\)
साथ ही, \(\tau=\mathrm{I} \alpha\)
\(\tau=\frac{\mathrm{mR}^2}{4} \alpha\)
\(\begin{aligned}
& 25 \pi=\frac{1 \times \mathrm{R}^2}{4} \times \frac{\pi}{4} \\
& \mathrm{R}=20 \mathrm{~m}
\end{aligned}\)
अतः, चकती का व्यास \(=2 \mathrm{R}=2 \times 20=40 \mathrm{~m}\)
\(\begin{aligned}
& \omega_{\mathrm{i}}=1800 \mathrm{rpm}=1800 \times \frac{2 \pi}{60}=60 \pi \frac{\mathrm{rad}}{\mathrm{sec}} \\
& \omega_{\mathrm{f}}=2100 \mathrm{rpm}=2100 \times \frac{2 \pi}{60}=70 \pi \frac{\mathrm{rad}}{\mathrm{sec}} \\
& \tau_{e x t}=25 \pi \mathrm{Nm} \\
& \mathrm{t}=40 \mathrm{sec}
\end{aligned}\)
गति के समीकरण का उपयोग करने पर
\(\begin{aligned}
& \omega_{\mathrm{f}}=\omega_{\mathrm{i}}+\alpha \mathrm{t} \\
& 70 \pi=60 \pi+\alpha(40) \\
& \alpha=\frac{\pi}{4} \mathrm{rad} / \mathrm{sec}^2
\end{aligned}\)
साथ ही, \(\tau=\mathrm{I} \alpha\)
\(\tau=\frac{\mathrm{mR}^2}{4} \alpha\)
\(\begin{aligned}
& 25 \pi=\frac{1 \times \mathrm{R}^2}{4} \times \frac{\pi}{4} \\
& \mathrm{R}=20 \mathrm{~m}
\end{aligned}\)
अतः, चकती का व्यास \(=2 \mathrm{R}=2 \times 20=40 \mathrm{~m}\)
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