Energy in Simple Harmonic Motion MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for Energy in Simple Harmonic Motion - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें

Last updated on Mar 28, 2025

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Latest Energy in Simple Harmonic Motion MCQ Objective Questions

Energy in Simple Harmonic Motion Question 1:

एक पिंड एक रैखिक सरल आवर्त गति कर रहा है। विस्थापन 'x' और 'y' पर इसकी स्थितिज ऊर्जाएँ क्रमशः 'E1' और 'E2' हैं। विस्थापन (x + y) पर इसकी स्थितिज ऊर्जा होगी

  1. E1 + E2
  2. (E1+E2)2
  3. E1 - E2
  4. (E1E2)2

Answer (Detailed Solution Below)

Option 2 : (E1+E2)2

Energy in Simple Harmonic Motion Question 1 Detailed Solution

अवधारणा:

सरल आवर्त गति में स्थितिज ऊर्जा:

  • सरल आवर्त गति में, विस्थापन x पर स्थितिज ऊर्जा U इस प्रकार दी जाती है:
    • U = (1/2)kx², जहाँ k स्प्रिंग नियतांक है और x विस्थापन है।
  • SHM करने वाले पिंड के लिए, विस्थापन x पर स्थितिज ऊर्जा विस्थापन के वर्ग से संबंधित होती है।
  • विस्थापन x पर स्थितिज ऊर्जा E1 और विस्थापन y पर स्थितिज ऊर्जा E2 दी गई है, हमें विस्थापन (x + y) पर स्थितिज ऊर्जा ज्ञात करनी है।

 

गणना:

विस्थापन x पर स्थितिज ऊर्जा:
E1 = (1/2)k x²

विस्थापन y पर स्थितिज ऊर्जा:
E2 = (1/2)k y²

अब, विस्थापन (x + y) पर, स्थितिज ऊर्जा है:

U = (1/2)k (x + y)²

वर्ग का प्रसार करने पर:

U = (1/2)k (x² + 2xy + y²)

E1 और E2 के व्यंजकों का उपयोग करने पर:

U = (1/2)k (x²) + (1/2)k (y²) + (1/2)k (2xy)

U = E1 + E2 + 2√(E1 * E2)

इसलिए, विस्थापन (x + y) पर स्थितिज ऊर्जा है:

U = (√E1 + √E2)²

∴ विस्थापन (x + y) पर स्थितिज ऊर्जा (√E1 + √E2)² है।

विकल्प 2) सही है।

Energy in Simple Harmonic Motion Question 2:

SHM में कुल ऊर्जा (TE) आयाम (A) से किस प्रकार संबंधित है?

  1. TE ∝ A
  2. TE ∝ A2
  3. TE ∝ A0.5
  4. TE ∝ A-2
  5. उपर्युक्त में से कोई नहीं/उपर्युक्त में एक से अधिक

Answer (Detailed Solution Below)

Option 2 : TE ∝ A2

Energy in Simple Harmonic Motion Question 2 Detailed Solution

अवधारणा:

  • सरल आवर्त गति (SHM): सरल आवर्त गति का अध्ययन आवर्त गति पर गणितीय रूप से चर्चा करने के लिए किया जाता है।
    • सरल आवर्त गति में, गति दो चरम बिंदुओं के बीच होती है, और गति के लिए जिम्मेदार प्रत्यानयन बल वस्तु को एक औसत स्थिति में लाता है।
    • एक साधारण लोलक की गति और स्प्रिंग से जुड़े खंड SHM के सामान्य उदाहरण हैं।

गणितीय रूप से, SHM को इस प्रकार परिभाषित किया गया है:

x = A Sin (ωt + ɸ),

x समय t पर माध्य स्थिति से पिंड का विस्थापन है। ɸ कला अंतर है।

A गति का आयाम है, जो कि अधिकतम दूरी है जो SHM में पिंड माध्य स्थिति से आगे बढ़ सकता है।

ω कोणीय गति है = ω=2πT

T गति की समय अवधि है,

  • SHM में पिंड की स्थितिज ऊर्जा है:

P = 12mω2x2

  • SHM में पिंडकी गतिज ऊर्जा है

K = 12mω2(A2x2)

  • SHM (E) में पिंड की कुल ऊर्जा

E = 12mω2A2

व्याख्या:

  • SHM (E) में पिंड की कुल ऊर्जा

E = 12mω2A2

TE ∝ A2

अतः विकल्प 2 सही है।

Energy in Simple Harmonic Motion Question 3:

1 kg द्रव्यमान का एक पिंड सरल आवर्त गति (SHM) कर रहा है। इसमें t समय पर विस्थापन y(cm में) के लिए y का मान = [6sin(100t+π4)] cm से प्रदर्शित होता है। इसके लिए गतिज ऊर्जा केअधिकतम मान की गणना करें। 

  1. 1.8 J
  2. 18 J
  3. 180 J
  4. 0.18 J

Answer (Detailed Solution Below)

Option 2 : 18 J

Energy in Simple Harmonic Motion Question 3 Detailed Solution

संकल्पना:

  • सरल आवर्त गति में, अधिकतम गतिज ऊर्जा हमेशा माध्य स्थिति में होती है, क्योंकि माध्य स्थिति में, कण का वेग अधिकतम होता है और इस प्रकार गतिज ऊर्जा ​के लिए दिया गया मान है
    • KE=12mv2=12mω2A2=12kA2;
      m = कण का द्रव्यमान तथा A = कण का आयाम है।
    • किसी कण के लिए आयाम अधिकतम विस्थापन का मान होता है।
    • अधिकतम वेग v = ωA है
  • चरम स्थिति में कण का वेग शून्य होने के कारण गतिज ऊर्जा शून्य होती है।
  • SHM में एक कण की गति के लिए मानक समीकरण है,​;जहाँ A = गति का आयाम, ω = कोणीय आवृत्ति, ϕ = प्रारंभिक चरण या कण का काल (अवधि/ईपोच)

 

गणना:

दिया गया है:

m = 1 kg, और मानक समीकरण से तुलना करने पर, हमे A = 6 cm = 0.06m & ω = 100 rad/s प्राप्त होता है।

अब, अधिकतम गतिज ऊर्जा का मान होगा,

KE=12kA2=12mω2A2

KE=12×1×(100)2×(0.06)2

इस प्रकार अधिकतम गतिज ऊर्जा 18 J है।

Energy in Simple Harmonic Motion Question 4:

सरल आवर्त गति निष्पादित करने वाले कण की कुल ऊर्जा, _________ के अनुक्रमानुपाती होती है। 

  1. गति के आयाम
  2. गति के आयाम के वर्ग
  3. गति के आयाम के घन
  4. पिंड के त्वरण के वर्ग

Answer (Detailed Solution Below)

Option 2 : गति के आयाम के वर्ग

Energy in Simple Harmonic Motion Question 4 Detailed Solution

अवधारणा:

सरल आवर्त गति

  • सरल आवर्त गति एक प्रकार की दोलनी गति है, जिसमें कण प्रत्यानयन बल के प्रभाव में साम्य बिंदु के दोनों ओर समान रूप से विस्थापित हो जाता है।
  • सरल आवर्त गति निष्पादित करने वाले एक कण की कुल ऊर्जा उसकी गतिज ऊर्जा और स्थितिज ऊर्जा का योग होती है।
  • यदि गतिज ऊर्जा अधिकतम है, तो स्थितिज ऊर्जा शून्य होगी तथा कुल ऊर्जा अधिकतम गतिज ऊर्जा बन जाएगी।
  • गतिज ऊर्जा अधिकतम होगी, जब कण का वेग अधिकतम होगा अर्थात:

K.E.max=12mvmax2

हल:

SHM निष्पादित करने वाले कण का विस्थापन और वेग क्रमशः हैं:

y=Asin(ωt+ϕ),and v=dydt=Aωcos(ωt+ϕ)

वेग अधिकतम होने के लिए cos(ωt+ϕ) का मान अधिकतम अर्थात् 1 होगा।

vmax=Aω

कण की अधिकतम गतिज ऊर्जा होगी:

K.E.max=12mvmax2=12mA2ω2

अतः SHM निष्पादित करने वाले कण की कुल ऊर्जा गति के आयाम के वर्ग के अनुक्रमानुपाती होती है।

Energy in Simple Harmonic Motion Question 5:

एक पिण्ड सरल आवर्ती गति करता है। निम्न में से पिण्ड की गतिज ऊर्जा Ek और दोलन के केन्द्र से उसकी दूरी के मध्य सम्बन्ध निरूपण करने वाले सही आरेख का चयन कीजिये: 

  1. F1 Shubham B 3-2-22 Savita D2
  2. F1 Shubham B 3-2-22 Savita D3
  3. F1 Shubham B 3-2-22 Savita D5
  4. F1 Shubham B 3-2-22 Savita D4

Answer (Detailed Solution Below)

Option 2 : F1 Shubham B 3-2-22 Savita D3

Energy in Simple Harmonic Motion Question 5 Detailed Solution

अवधारणा:

  • सरल आवर्ती गति पिंड में एक आवर्ती गति है जो अपनी औसत स्थिति के अनुदिश आगे-पीछे चलती है। दोलन करने वाले पिंड पर प्रत्यावर्तन बल उसके विस्थापन के अनुक्रमानुपाती होता है और हमेशा अपनी माध्य स्थिति की ओर निर्देशित होता है।

व्याख्या:

  • जब पिंड सरल आवर्ती गति करता है तो उसकी कुल ऊर्जा (स्थितिज ऊर्जा और गतिज ऊर्जा का योग) हमेशा स्थिर रहती है।

F3 Madhuri Engineering 02.05.2022 D3

  • SHM में गतिज ऊर्जा इस प्रकार दी जाती है।

∴ K.E. = 12mv2

∴ K.E. = 122(xf2 - xe2)  [∵ v = ωx]

  • जहाँ ω = कंपन की आवृत्ति,
  • xf = संतुलन बिंदु से अंतिम स्थिति,
  • xe = संतुलन बिंदु पर पिंड की स्थिति,
  • जैसा कि हम देख सकते हैं कि गतिज ऊर्जा विस्थापन के एक वर्ग फलन के रूप में भिन्न होती है इसलिए ग्राफ परवलयिक (रैखिक नहीं) होगा।
  • ke to displacement graph
  • जब दूरी शून्य होती है या संतुलन बिंदु पर गतिज ऊर्जा अधिकतम होती है और उच्चतम दूरी पर या अंत में सभी गतिज ऊर्जा स्थितिज ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है, इसलिए गतिज ऊर्जा अंत में शून्य होगी।

Top Energy in Simple Harmonic Motion MCQ Objective Questions

SHM में एक निकाय के लिए विस्थापन a और b के लिए इसकी स्थितिज ऊर्जा क्रमश: Ea और Eb हैं। तो फिर विस्थापन (a+b) पर स्थितिज ऊर्जा क्या होगी?

  1. E = Ea + Eb
  2. E = Ea - 2Eb
  3. √E = √Ea + √Eb
  4. E = √(Ea Eb)

Answer (Detailed Solution Below)

Option 3 : √E = √Ea + √Eb

Energy in Simple Harmonic Motion Question 6 Detailed Solution

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अवधारणा

सरल आवर्त गति (SHM):

यह एक प्रकार की दोलनिय गति है जिसमें प्रत्यानन बल निकाय के विस्थापन की अपनी औसत स्थिति से समान आनुपातिक है।

सरल आवर्त गति में ऊर्जा:

SHM को क्रियांवित करने वाले कण की कुल ऊर्जा इसकी गतिज और स्थितिज ऊर्जा का योग है।

 

स्थितिज ऊर्जा निम्न समीकरण द्वारा दी गई है: 

PE=12kx2

गणना:

'a' पर स्थितिज ऊर्जा 

Ea=12ka2

a=2Eak

'b' पर स्थितिज ऊर्जा 

Eb=12kb2

b=2Ebk     

(a+b) पर स्थितिज ऊर्जा, 

PE(a+b) = PEa + PEb

E=12k(a+b)2

E=12k[2Eak+2Ebk]2

E=(Ea+Eb)2

 

E=Ea+Eb

आयाम 'A' के सरल हार्मोनिक गति को फैलाने वाले एक कण की गतिज ऊर्जा और संभावित ऊर्जा विघटन के बराबर होगी:

  1. A / 2
  2. 2 A
  3. A √2
  4. A / √2

Answer (Detailed Solution Below)

Option 4 : A / √2

Energy in Simple Harmonic Motion Question 7 Detailed Solution

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अवधारणा:

  • सरल आवर्त गति (SHM): सरल आवर्त गति का अध्ययन आवधिक गति की गणितानुसार चर्चा करने के लिए किया जाता है।
    • सरल आवर्त गति में गति दो चरम बिंदुओं के बीच होती है, और गति के लिए जिम्मेदार प्रत्यानयन बल वस्तु को माध्य स्थिति में लाने के लिए प्रवृत्त होता है।
    • एक साधारण पेंडुलम की गति और स्प्रिंग से जुड़े एक ब्लॉक SHM के सामान्य उदाहरण हैं।

गणितीय रूप से, SHM को इस प्रकार परिभाषित किया गया है:

x = A Sin (ωt + ɸ), 

x, समय t पर माध्य स्थिति से निकाय का विस्थापन है।

A गति का आयाम है, वह अधिकतम दूरी जो SHM में निकाय माध्य स्थिति से चल सकता है।

ω कोणीय गति है = ω=2πT

T मोशन की समयावधि है,

ɸ फेज अंतर है।

F1 Jitendra 15.1.20 Pallavi D1

SHM में निकाय की स्थितिज ऊर्जा है, P = 12mω2x2

SHM में निकाय की गतिज ऊर्जा है K = 12mω2(A2x2)

SHM में निकाय की कुल ऊर्जा (E) = 12mω2A2

  • स्थितिज ऊर्जा चरम स्थितियों पर अधिकतम है जबकि गतिज ऊर्जा माध्य स्थिति पर अधिकतम है।
  • स्थितिज ऊर्जा माध्य स्थिति पर शून्य है जबकि गतिज ऊर्जा चरम स्थितियों पर शून्य है

व्याख्या:

दिया हुआ,

स्थितिज ऊर्जा = गतिज ऊर्जा

12mω2x2 = 12mω2(A2x2)

⇒ 12mω2x2=12mω2A212mω2x2

2×12mω2x2=12mω2A2

x2=12A2

⇒ x=±A2

तो, विकल्प A / √ 2 सही है।

सरल आवर्त गति को क्रियान्वित करने वाले एक कण की स्थितिज ऊर्जा (U), जहां k स्थिरांक और x विस्थापन है, _________ है।

  1. U = 0.5kx2
  2. U = 2k√x
  3. U = kx2
  4. U = x2/k

Answer (Detailed Solution Below)

Option 1 : U = 0.5kx2

Energy in Simple Harmonic Motion Question 8 Detailed Solution

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धारणा:

  • सरल आवर्त गति (SHM) : सरल आवर्त गति एक विशेष प्रकार की आवधिक गति या दोलन है, जहाँ पुनर्स्थापन बल विस्थापन के समानुपाती होता है और विस्थापन के विपरीत दिशा में कार्य करता है।
    • उदाहरण: एक अनवमंदित लोलक की गति,अनवमंदित स्प्रिंग -द्रव्यमान प्रणाली।

सरल आवर्त गति में एक कण की स्थितिज ऊर्जा (U) निम्न सूत्र द्वारा दी गई है:

U=12kx2

जहाँ, x = अपनी माध्य स्थिति से दूरी और k = स्प्रिंग स्थिरांक।

व्याख्या:

  • सरल आवर्त गति को क्रियान्वित करने वाले एक कण की स्थितिज ऊर्जा (U), जहां k स्थिरांक और x विस्थापन है, 0.5kxहै। तो विकल्प 1 सही है।

अतिरिक्त बिंदु:

सरल आवर्त गति में वेग: वेग और विस्थापन के बीच का संबंध निम्नानुसार दिया जा सकता है:

V=ωA2y2 ;

जहाँ V = वेग, ω = कोणीय वेग, A = आयाम और y = विस्थापन।

गतिज ऊर्जा (KE) = ½ m V2

कुल यांत्रिक ऊर्जा (TE) = 12kA2

यदि 'x' सरल आवर्त गति का प्रदर्शन करने वाले कण का विस्थापन है, तो "kx2/2" इसकी _______ऊर्जा के बराबर है।

  1. गतिज
  2. स्थितिज
  3. कुल यांत्रिक
  4. कंपन

Answer (Detailed Solution Below)

Option 2 : स्थितिज

Energy in Simple Harmonic Motion Question 9 Detailed Solution

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अवधारणा:

  • सरल आवर्त गति (SHM) : सरल आवर्त गति एक विशेष प्रकार की आवधिक गति या दोलन है, जहाँ प्रत्यानयन बल विस्थापन के समानुपाती होता है और विस्थापन के विपरीत दिशा में कार्य करता है।
  • उदाहरण: एक अनवमंदित लोलक की गति,अनवमंदित स्प्रिंग -द्रव्यमान प्रणाली।

सरल आवर्त गति में वेग: वेग और विस्थापन के बीच संबंध निम्न रूप में दिया जा सकता है:

V=ωA2y2,

जहां V = वेग,ω = कोणीय वेग, एक = आयाम और y = विस्थापन ।

गतिज ऊर्जा (KE) = ½ m V2

सरल आवर्त गति में एक कण की स्थितिज ऊर्जा (U) निम्न सूत्र द्वारा दी गई है:

U=12kx2

जहां, x = इसकी माध्य स्थिति से दूरी और k= स्प्रिंग नियतांक

कुल यांत्रिक ऊर्जा (TE)12kA2

EXPLANATION:

  • यदि 'x' सरल आवर्त गति का प्रदर्शन करने वाले कण का विस्थापन है, तो "kx2/2" इसकी स्थितिज ऊर्जा के बराबर है। इसलिए ऑप्शन 2 सही है।

सरल आवर्त गति करने वाले एक कण की गतिज ऊर्जा ____________ है जिसका विस्थापन f(t) = A cos(ωt + φ) है।

  1. (1/2) m ωA2sin2(ωt + φ)
  2. (1/2) mω2Asin2(ωt + φ)
  3. (1/2) mω2A2sin2(ωt + φ)
  4. (1/2) mω2A2sin(ωt + φ)

Answer (Detailed Solution Below)

Option 3 : (1/2) mω2A2sin2(ωt + φ)

Energy in Simple Harmonic Motion Question 10 Detailed Solution

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अवधारणा:

  • सरल आवर्त गति (SHM): सरल आवर्त गति एक विशेष प्रकार की आवधिक गति या दोलन है, जहाँ प्रत्यानयन बल विस्थापन के समानुपाती होता है और विस्थापन के विपरीत दिशा में कार्य करता है।
    • उदाहरण: एक अनवमंदित लोलक की गति,अनवमंदित स्प्रिंग -द्रव्यमान प्रणाली।

SHM का समीकरण है:

Y = A Sin (ω t + θ)

जहां A आयाम है, ω कोणीय आवृत्ति, t समय है और θ प्रारंभिक कला कोण है

  • सरल आवर्त गति में वेग: वेग और विस्थापन के बीच का संबंध निम्नानुसार दिया जा सकता है:


V=ωA2y2,

जहां V = वेग, ω = कोणीय वेग, A = आयाम और y = विस्थापन

गतिज ऊर्जा (KE) = ½ m V2

KE = (1/2) × m × ω2 (A2 - y2)

व्याख्या:

दिया गया है:

f(t) = A cos(ωt + φ)

KE = (1/2) × m × ω2 (A2 - y2)

KE = (1/2) × m × ω(A2 - A2 Cos2 (ω t + φ))

KE = (1/2) × m × ω2 A2 (1 - Cos2 (ωt + φ))

KE = (1/2) mω2A2sin2(ωt + φ)

तो विकल्प 3 सही है।

सरल आवर्त गति निष्पादित करने वाले एक कण की गतिज ऊर्जा की अवधि _________ है। ('T' सरल आवर्त गति के विस्थापन की अवधि है)

  1. T
  2. 2T
  3. T/4
  4. T/2

Answer (Detailed Solution Below)

Option 4 : T/2

Energy in Simple Harmonic Motion Question 11 Detailed Solution

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धारणा:

  • सरल आवर्त गति (SHM) : सरल आवर्त गति एक विशेष प्रकार की आवधिक गति या दोलन है, जहाँ पुनर्स्थापन बल विस्थापन के समानुपाती होता है और विस्थापन के विपरीत दिशा में कार्य करता है।
    • उदाहरण: एक अनवमंदित लोलक की गति,अनवमंदित स्प्रिंग -द्रव्यमान प्रणाली।
  • SHM का समीकरण इसके द्वारा दिया गया है :

Y = A Sin (ωt + φ)

जहां A आयाम है, ω कोणीय आवृत्ति है, t समय है और φ प्रारंभिक फेज कोण है

  • सरल आवर्त गति में वेग: वेग और विस्थापन के बीच का संबंध निम्नानुसार दिया जा सकता है:

V=ωA2y2

जहाँ V = वेग, ω = कोणीय वेग, A = आयाम और y = विस्थापन।

गतिज ऊर्जा (KE) = ½ m V 2

⇒ KE = (1/2) × m × ω2 (A2 - y2)

व्याख्या:

SHM के समीकरण को इस प्रकार लेते हैं:

f(t) = A cos(ωt + φ)

⇒ KE = (1/2) × m × ω2 (A2 - y2)

⇒ KE = (1/2) × m × ω(A2 - A2 Cos2 (ω t + φ))

⇒ KE = (1/2) × m × ω2 A2 (1 - Cos2 (ωt + φ))

⇒ KE = (1/2) mω2A2sin2(ωt + φ) = (1/2) mω2A×(1/2) × (1- cos2ωt + ϕ)

 

  • तो गतिज ऊर्जा की कोणीय आवृत्ति 2ω है।
  • गतिज ऊर्जा की समय अवधि:

T=2πAngular frequency

T=2π2ω

T=12×2πω

 

T=T2

इसलिए सही उत्तर विकल्प 4 है।

SHM निष्पादित करने वाले  निकाय की कुल ऊर्जा E है। जब आयाम (a) वाले निकाय का विस्थापन _______ है तो निकाय की गतिज ऊर्जा कुल ऊर्जा की एक-तिहाई होगी ।

  1. 2a3
  2. a/√2
  3. a/√5
  4. a/√7

Answer (Detailed Solution Below)

Option 1 : 2a3

Energy in Simple Harmonic Motion Question 12 Detailed Solution

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अवधारणा:

  • सरल आवर्त गति में कुल ऊर्जा इसकी स्थितिज ऊर्जा और गतिज ऊर्जा का योग है।
  • ऊर्जा के संरक्षण के नियम के अनुसार ऊर्जा को न तो बनाया जा सकता है और न ही नष्ट किया जा सकता है। इसलिए, सरल आवर्त गति में कुल ऊर्जा हमेशा स्थिर रहेगी

कुल ऊर्जा = गतिज ऊर्जा + स्थितिज ऊर्जा

S.H.M. में कुल ऊर्जा ET = ½ m ω2 a2 है; जहाँ a = आयाम, m = द्रव्यमान

स्थितिज ऊर्जा PE. = = ½ m ω2 y2, जहां y = विस्थापन

गतिज ऊर्जा. = ½ m v2,, जहां v तरंग का वेग है।

F1 Jitendra 6.5.20 Pallavi D4

गणना:

  • कुल ऊर्जा = गतिज ऊर्जा + स्थितज ऊर्जा


दिया गया है  KE=13ET,

  • S.H.M. में कुल ऊर्जा ET

ET=12mω2a2

जहाँ a = आयाम, m = द्रव्यमान

  • स्थितिज ऊर्जा

PE=12mω2y2

जहां y = विस्थापन

⇒ ET = K.E.+ P.E

ET=13ET+12mω2y2

23ET=12mω2y2

23×12mω2a2=12mω2(y2)

23a2=y2

y=2a3

सरल आवर्त गति निष्पादित करने वाले एक कण की स्थितिज ऊर्जा ____________ है जिसका विस्थापन f(t) = A cos(ωt + φ) है।

  1. (1/2) m ωA2cos2(ωt + φ)
  2. (1/2) mω2Acos2(ωt + φ)
  3. (1/2) mω2A2cos(ωt + φ)
  4. (1/2) mω2A2cos2(ωt + φ)

Answer (Detailed Solution Below)

Option 4 : (1/2) mω2A2cos2(ωt + φ)

Energy in Simple Harmonic Motion Question 13 Detailed Solution

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अवधारणा:

  • सरल आवर्त गति तब होती है जब पुनर्स्थापन बल साम्य अवस्था से विस्थापन के समान आनुपातिक होता है।

F α -x

जहां F = बल और x = साम्यावस्था से विस्थापन।

SHM का समीकरण इसके द्वारा दिया गया है:

x = A sin(ωt + ϕ) or A cos (ωt + ϕ)

जहाँ x किसी भी समय t से माध्य स्थिति से दूरी है, A आयाम है, t समय है, ω कोणीय आवृत्ति है और ϕ प्रारंभिक फेज कोण है।

  • आयाम (A): माध्य स्थिति से अधिकतम विस्थापन को आयाम कहा जाता है।
  • आवृत्ति (f): एक सेकंड में दोलनों की संख्या को आवृत्ति कहा जाता है।
  • समयावधि (T): एक दोलन पूरा करने के लिए जो समय लिया जाता है उसे समयावधि कहते हैं।

 

SHM की कोणीय आवृत्ति (ω) इसके द्वारा दी गई है:

ω=2πT

जहां T समयावधि है।

SHM प्रदर्शन करने वाले किसी निकाय की स्थितिज ऊर्जा

E=12mω2x2

जहां m निकाय का द्रव्यमान है, ω कोणीय आवृत्ति है और x समय के संबंध में स्थिति है।

गणना:

एक कण की स्थितिज ऊर्जा (E):

E=12mω2x2

और x = f(t) = A cos (ωt + ϕ)

तो E=12mω2(Acos(ωt+ϕ))2

E = (1/2) mω2A2cos2(ωt + φ)

इसलिए विकल्प 4 सही है।

सरल आवर्ती दोलक की कुल ऊर्जा ___________ के आनुपातिक है।

  1. वेग
  2. विस्थापन का वर्गमूल
  3. आयाम का वर्ग
  4. आयाम

Answer (Detailed Solution Below)

Option 3 : आयाम का वर्ग

Energy in Simple Harmonic Motion Question 14 Detailed Solution

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अवधारणा :

  • सरल आवर्त गति (SHM) : सरल आवर्त गति एक विशेष प्रकार की आवधिक गति या दोलन है, जहाँ प्रत्यानयन बल विस्थापन के समानुपाती होता है और विस्थापन के विपरीत दिशा में कार्य करता है।
    • उदाहरण: एक अनवमंदित लोलक की गति,अनवमंदित स्प्रिंग -द्रव्यमान प्रणाली।
  • सरल आवर्त गति में एक कण की स्थितिज ऊर्जा (U) निम्न सूत्र द्वारा दी गई है:

U=12kx2

जहाँ x = अपनी औसत स्थिति से दूरी और k = स्प्रिंग स्थिरांक।

  • कुल ऊर्जा: एक कण की कुल ऊर्जा K.E. और P.E. का योग है

कुल ऊर्जा = K.E. + P.E.

Total.Energy.=12mω2(A2x2)+12mω2x2

Total.Energy.=12mω2A2

  • सरल आवर्त गति को निष्पादित करने वाले एक कण की कुल यांत्रिक ऊर्जा (TE) है

TE=12kA2

स्पष्टीकरण :

  • सरल आवर्त गति की कुल ऊर्जा है

Total.Energy.=12mω2A2

एक सरल आवर्ती दोलक की कुल ऊर्जा आयाम के वर्ग के समानुपाती होती है।

Additional Information

  • सरल आवर्ती गति में वेग: वेग और विस्थापन के बीच का संबंध निम्नानुसार दिया जा सकता है:

V=ωA2y2

जहाँ V = वेग, ω = कोणीय वेग, A = आयाम और y = विस्थापन।

  • सरल आवर्ती गति को निष्पादित करने वाले एक कण की गतिज ऊर्जा (KE) है

KE=12mv2

SHM को निष्पादित करने वाले एक कण में कुल ऊर्जा E होती है। जब उस बिंदु पर कण का विस्थापन इसके आयाम का आधा होता है तो कण की गतिज ऊर्जा क्या होगी?

  1. E3
  2. E4
  3. E2
  4. 3E4

Answer (Detailed Solution Below)

Option 4 : 3E4

Energy in Simple Harmonic Motion Question 15 Detailed Solution

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अवधारणा :

  • सरल आवर्त गति (SHM) : सरल आवर्त गति एक विशेष प्रकार की आवधिक गति या दोलन है, जहाँ पुनर्स्थापन बल विस्थापन के समानुपाती होता है और विस्थापन के विपरीत दिशा में कार्य करता है।
    • उदाहरण: एक अनवमंदित लोलक की गति,अनवमंदित स्प्रिंग -द्रव्यमान प्रणाली।
  • सरल आवर्त गति में वेग: 
    • वेग और विस्थापन के बीच का संबंध निम्नानुसार दिया जा सकता है:

V=ωA2y2

जहाँ V = वेग, ω = कोणीय वेग, A = आयाम और y = विस्थापन।

गतिज ऊर्जा,

KE = ½ m V2

  • सरल आवर्त गति में एक कण की स्थितिज ऊर्जा (U) निम्न सूत्र द्वारा दी गई है:

U=12kx2

जहाँ, x = इसकी माध्य स्थिति से दूरी और k = स्प्रिंग स्थिरांक।

  • कुल यांत्रिक ऊर्जा,

TE = 12kA2 = (1/2) m ω 2 A 2

गणना :

दिया है कि: (TE) = E = (1/2) m ω2 A2

  • आधे आयाम पर, y = A/2

V=ωA2y2=ωA2(A/2)2

⇒ V = √3 ωA/2

  • गतिज ऊर्जा,

KE = ½ m V2 

⇒ KE =  (1/2) m (√3 ωA/2)

⇒ KE = (3/8) m ω2A2 = 3E/4 

इसलिए विकल्प 4 सही है।

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