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JEE Mains · Physics · STD 11 - दोलन
  • JEE Mains 2014
  • कठिन
  • MCQ

एक कण एक सरल रेखा में सरल आवर्त गति से गतिशोल है। यह विरामावस्था से प्रारम्भ कर प्रथम \(\tau\) सैकिण्ड में दूरी \(a\) और अगले \(\tau\) सैकिण्ड में दूरी \(2 a\) उसी दिशा में तय करता है। तब:

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सत्यापित हल

उत्तर और हल

सही उत्तर

(B) दोलनों का आवर्त काल \(6 \tau\) है।

चरण-दर-चरण हल

विस्तृत व्याख्या

In simple harmonic motion, starting from rest,

At \(t=0, x=A\)

\(x= Acos\omega t\)                     \(...(i)\)

\( When\,\,\, t=\tau, x=A-a\)

When \(t=2 \tau, x=A-3 a\)

From equation \(( i )\)

\(A-a=A \cos \omega \tau\)                    \(...(ii)\)

\(A-3 a=A \cos 2 \omega \tau\)              \(...(iii)\)

As \(\cos 2 \omega \tau=2 \cos ^{2} \omega \tau-1 \ldots(\mathrm{iv})\)

From equation \((ii),\) \((iii)\) and \((iv)\)

\(\frac{A-3 a}{A}=2\left(\frac{A-a}{A}\right)^{2}-1\)

\(\Rightarrow \quad \frac{A-3 a}{A}=\frac{2 A^{2}+2 a^{2}-4 A a-A^{2}}{A^{2}}\)

\(\Rightarrow A^{2}-3 a A=A^{2}+2 a^{2}-4 A a\)

\(\Rightarrow \quad 2 a^{2}=a A \Rightarrow \quad A=2 a\)

\(\Rightarrow \quad \frac{a}{A}=\frac{1}{2}\)

Now, \(A-a=A \cos \omega \tau\)

\(\Rightarrow \quad \cos \omega \tau=\frac{A-a}{A} \Rightarrow \quad \cos \omega \tau=\frac{1}{2}\)

or, \(\quad \frac{2 \pi}{T} \tau=\frac{\pi}{3} \Rightarrow \quad \mathrm{T}=6 \tau\)

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