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JEE Mains · Physics · STD 11 - 6.कणो के निकाय तथा घूर्णी गति
  • JEE Mains 2019
  • कठिन
  • MCQ

द्रव्यमान \(M\) तथा त्रिज्या \(R\) की एक पतली डिस्क का प्रति इकाई क्षेत्रफल द्रव्यमान \(\sigma( r )= kr ^{2}\) है जहाँ \(r\) केन्द्र से दूरी है। डिस्क के केन्द्र से जाने वाली तथा इसके लम्बवत् अक्ष के परितः जड़त्व आघूर्ण होगा।

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सत्यापित हल

उत्तर और हल

सही उत्तर

(D) \(\frac{{2M{R^2}}}{3}\)

चरण-दर-चरण हल

विस्तृत व्याख्या

\({I_{Disc}} = \int\limits_0^R {\left( {dm} \right){r^2} \Rightarrow {I_{Disc}} = \int\limits_0^R {\left( {\sigma 2\pi rdr} \right){r^2}} } \)

\({I_{Disc}} = \int\limits_0^R {\left( {k{r^2}2\pi rdr} \right)} {r^2}\,\,\,\,\,\,\,\,\,Mass\,of\,disc\)

\({I_{Disc}} = 2\pi k\int\limits_0^R {{r^2}dr\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,M = } \int\limits_0^R {2\pi rdr\,k{r^2}} \)

\({I_{Disc}} = 2\pi k\left( {\frac{{{r^6}}}{6}} \right)_0^R\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,M = 2\pi k\int\limits_0^R {{r^3}dr} \)

\({I_{Disc}} = 2\pi k\frac{{{R^6}}}{6}\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,M = 2\pi k\left. {\frac{{{r^4}}}{4}} \right|_0^R\)

\({I_{Disc}} = \frac{{\pi k{R^6}}}{3} = \left( {\frac{{\pi k{R^4}}}{2}} \right)\frac{{{R^2}2}}{3}\,M = 2\pi k\left. {\frac{{{r^4}}}{4}} \right|_0^R\)

\({I_{Disc}} = \frac{{M2{R^2}}}{3}\,\,\,\,\,;\,\,\,\,\,\,\,\,{I_{Disc}} = \frac{2}{3}M{R^2}\)

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