બે સમાન બિલિયર્ડ બોલ સમાન ઝડપે પરંતુ અલગ-અલગ ખૂણે એક સખત દીવાલ સાથે અથડાય છે અને આકૃતિમાં દર્શાવ્યા મુજબ ઝડપમાં કોઈ ફેરફાર થયા વિના પરાવર્તિત થાય છે. તો
$(i)$ દરેક બોલને કારણે દીવાલ પર લાગતા બળની દિશા કઈ હશે?
$(ii)$ દીવાલ દ્વારા બોલને આપવામાં આવેલા આઘાત (impulse) ના મૂલ્યોનો ગુણોત્તર શું હશે?

Vedclass pdf generator app on play store
Vedclass iOS app on app store
(N/A) $(i)$ માટેનો એક સહજ જવાબ એ હોઈ શકે કે કિસ્સા $(a)$ માં દીવાલ પરનું બળ દીવાલને લંબ છે,જ્યારે કિસ્સા $(b)$ માં તે લંબ સાથે $30^{\circ}$ ના ખૂણે છે. આ જવાબ ખોટો છે. બંને કિસ્સામાં દીવાલ પરનું બળ દીવાલને લંબ જ હોય છે.
દીવાલ પરનું બળ શોધવા માટે,આપણે ન્યૂટનના બીજા નિયમનો ઉપયોગ કરીને દીવાલ દ્વારા બોલ પર લાગતા આઘાતને ધ્યાનમાં લઈએ છીએ,અને પછી $(i)$ નો જવાબ આપવા માટે ત્રીજા નિયમનો ઉપયોગ કરીએ છીએ. ધારો કે $u$ એ દીવાલ સાથે અથડાયા પહેલા અને પછી દરેક બોલની ઝડપ છે,અને $m$ એ દરેક બોલનું દળ છે. આકૃતિમાં દર્શાવ્યા મુજબ $x$ અને $y$ અક્ષો પસંદ કરો.
કિસ્સો $(a)$:
પ્રારંભિક વેગમાન: $(p_x)_{\text{initial}} = mu, (p_y)_{\text{initial}} = 0$
અંતિમ વેગમાન: $(p_x)_{\text{final}} = -mu, (p_y)_{\text{final}} = 0$
આઘાત એ વેગમાન સદિશમાં થતો ફેરફાર છે. તેથી,
આઘાતનો $x$-ઘટક $= -2mu$
આઘાતનો $y$-ઘટક $= 0$
આઘાત અને બળ સમાન દિશામાં હોય છે. દીવાલ દ્વારા બોલ પર લાગતું બળ દીવાલને લંબ,ઋણ $x$-દિશામાં હોય છે. ન્યૂટનના ગતિના ત્રીજા નિયમ મુજબ,બોલ દ્વારા દીવાલ પર લાગતું બળ દીવાલને લંબ,ધન $x$-દિશામાં હોય છે.
કિસ્સો $(b)$:
પ્રારંભિક વેગમાન: $(p_x)_{\text{initial}} = mu \cos 30^{\circ}, (p_y)_{\text{initial}} = -mu \sin 30^{\circ}$
અંતિમ વેગમાન: $(p_x)_{\text{final}} = -mu \cos 30^{\circ}, (p_y)_{\text{final}} = -mu \sin 30^{\circ}$
નોંધો કે અથડામણ પછી $p_x$ ની નિશાની બદલાય છે,પરંતુ $p_y$ ની બદલાતી નથી. તેથી,
આઘાતનો $x$-ઘટક $= -2mu \cos 30^{\circ}$
આઘાતનો $y$-ઘટક $= 0$
આઘાત (અને બળ) ની દિશા કિસ્સા $(a)$ જેવી જ છે અને તે દીવાલને લંબ,ઋણ $x$-દિશામાં છે. ન્યૂટનના ત્રીજા નિયમ મુજબ,દીવાલ પર લાગતું બળ દીવાલને લંબ,ધન $x$-દિશામાં હોય છે.
કિસ્સા $(a)$ અને $(b)$ માં બોલને આપવામાં આવેલા આઘાતના મૂલ્યોનો ગુણોત્તર:
$\frac{2mu}{2mu \cos 30^{\circ}} = \frac{1}{\cos 30^{\circ}} = \frac{1}{\sqrt{3}/2} = \frac{2}{\sqrt{3}} \approx 1.15$.

Explore More

Similar Questions

એક મશીનગન લક્ષ્ય પર પ્રતિ સેકન્ડ $20$ ગોળીઓ છોડે છે. દરેક ગોળીનું વજન $150 \, g$ છે અને તેની ઝડપ $800 \, m/s$ છે. ગનને સ્થિર રાખવા માટે જરૂરી બળ શોધો.

વેગમાન (momentum) સૌથી નજીકથી કોની સાથે સંબંધિત છે?

એક બંદૂક બુલેટ પર $F = (100 - 0.5 \times 10^{5} t) \ N$ જેટલું બળ લગાડે છે. બુલેટ $400 \ m/s$ ની ઝડપ સાથે બહાર આવે છે. તો બુલેટ પરનું બળ શૂન્ય થાય ત્યાં સુધી લાગતો આઘાત (Impulse) શોધો ($N \cdot s$ માં).

આકૃતિ $4 \,kg$ દળ ધરાવતા કણનો સ્થાન-સમય આલેખ દર્શાવે છે. તો નીચેના માટે જવાબ આપો:
$(a)$ $t < 0$,$t > 4 \,s$ અને $0 < t < 4 \,s$ માટે કણ પર લાગતું બળ કેટલું હશે?
$(b)$ $t = 0$ અને $t = 4 \,s$ સમયે આઘાત (impulse) કેટલો હશે? (માત્ર એક-પરિમાણીય ગતિ ધ્યાનમાં લો).

$m$ દળનો એક કણ $v_1$ જેટલા સમાન વેગથી ગતિ કરી રહ્યો છે. તેને એવો આઘાત (impulse) આપવામાં આવે છે કે જેથી તેનો વેગ $v_2$ થાય છે. આઘાતનું મૂલ્ય કેટલું હશે?

Vedclass Products

For Students

Vedclass Test Series

Mock tests in real JEE/NEET style with performance analysis. 5-day free trial.

Start Free Trial
For Teachers

Exam Paper Generator

Generate Set A/B/C/D exam papers from 7.5L+ questions in 2 minutes. 3 chapters free.

Try Free
For Institutes

Online Exam Module

Live online exams with unlimited students, 360° analytics & white-label branding.

See Demo