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JEE Mains · Physics · STD 11 - 6.कणो के निकाय तथा घूर्णी गति
  • JEE Mains 2020
  • कठिन
  • MCQ

एक खोखला आईसक्रीम शंकु को चित्र में दिखाया गया है। (इसका ऊपरी भाग खुला है।) यदि इसका द्रव्यमान \(M\), ऊपरी भाग की त्रिज्या \(R\), तथा ऊँचाई, \(H\) हो, तो इसकी अक्ष के सापेक्ष जड़त्व आघूर्ण है?

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सही उत्तर

(A) \(\frac{ MR ^{2}}{2}\)

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विस्तृत व्याख्या

Area \(=\pi R \ell=\pi R \left(\sqrt{ H ^{2}+ R ^{2}}\right)\)

Area of element \(d A =2 \pi rd \ell==2 \pi r \frac{ dh }{\cos \theta}\)

mass of element \(dm =\frac{ M }{\pi R \sqrt{ H ^{2}+ R ^{2}}} \times \frac{2 \pi rdh }{\cos \theta}\)

\(dm =\frac{2 Mh \tan \theta dh }{ R \sqrt{ H ^{2}+ R ^{2}} \cos \theta} \quad\) (here \(\left. r = h \tan \theta\right)\)

\(I =\int( dm ) r ^{2}=\int \frac{ h ^{2} \tan ^{2} \theta}{\cos \theta}\left(\frac{2 m }{ R } \frac{ h \tan \theta}{\sqrt{ R ^{2}+ H ^{2}}}\right) dh\)

\(=\frac{2 M }{\cos \theta R } \frac{\tan ^{3} \theta}{\sqrt{ R ^{2}+ H ^{2}}}\)

\(\int_{0}^{ H } h ^{3} dh =\frac{ MR ^{2} H ^{4}}{2 RH ^{3} \sqrt{ R ^{2}+ H ^{2}} \cos \theta}\)

\(=\frac{ MR ^{2} H \sqrt{ R ^{2}+ H ^{2}}}{2 \sqrt{ R ^{2}+ H ^{2}} \times H }\)

\(=\frac{ MR ^{2}}{2}\)

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