समय के निम्नलिखित फलनों में से कौन से $(a)$ सरल आवर्त गति और $(b)$ आवर्ती गति को दर्शाते हैं लेकिन सरल आवर्त गति नहीं हैं? प्रत्येक स्थिति के लिए आवर्तकाल ज्ञात कीजिए।
$(1)$ $\sin \omega t - \cos \omega t$
$(2)$ $\sin^2 \omega t$

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(A) $(1)$ $\sin \omega t - \cos \omega t$
$= \sqrt{2} \left( \frac{1}{\sqrt{2}} \sin \omega t - \frac{1}{\sqrt{2}} \cos \omega t \right)$
$= \sqrt{2} \sin (\omega t - \pi/4)$
यह फलन $T = 2\pi/\omega$ आवर्तकाल के साथ एक सरल आवर्त गति को दर्शाता है।
$(2)$ $\sin^2 \omega t = \frac{1 - \cos 2\omega t}{2} = \frac{1}{2} - \frac{1}{2} \cos 2\omega t$
यह फलन आवर्ती है लेकिन सरल आवर्त गति नहीं है क्योंकि यह $1/2$ द्वारा स्थानांतरित संतुलन स्थिति के चारों ओर गति को दर्शाता है। इसका आवर्तकाल $T = \pi/\omega$ है।

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जब $m$ द्रव्यमान का एक कण $x$-अक्ष पर $V(x)=kx^2$ के रूप के विभव में गति करता है,तो यह सरल आवर्त गति करता है। इसका आवर्तकाल $\sqrt{\frac{m}{k}}$ के समानुपाती होता है,जिसे विमीय विश्लेषण का उपयोग करके आसानी से देखा जा सकता है। हालाँकि,कण की गति तब भी आवर्ती हो सकती है जब उसकी स्थितिज ऊर्जा $x=0$ के दोनों ओर $kx^2$ से अलग तरीके से बढ़ती है और उसकी कुल ऊर्जा ऐसी होती है कि कण अनंत तक पलायन नहीं करता है। $m$ द्रव्यमान के एक कण पर विचार करें जो $x$-अक्ष पर गति कर रहा है। इसकी स्थितिज ऊर्जा मूल बिंदु के निकट $|x|$ के लिए $V(x)=\alpha x^4$ $(\alpha>0)$ है और $|x| \geq X_0$ के लिए $V_0$ के बराबर एक स्थिरांक हो जाती है (चित्र देखें)।
$1.$ यदि कण की कुल ऊर्जा $E$ है,तो यह आवर्ती गति केवल तभी करेगा यदि
$(A)$ $E < 0$
$(B)$ $E > 0$
$(C)$ $V_0 > E > 0$
$(D)$ $E > V_0$
$2.$ छोटे आयाम $A$ की आवर्ती गति के लिए,इस कण का आवर्तकाल $T$ किसके समानुपाती है?
$(A)$ $A \sqrt{\frac{m}{\alpha}}$
$(B)$ $\frac{1}{A} \sqrt{\frac{m}{\alpha}}$
$(C)$ $A \sqrt{\frac{\alpha}{m}}$
$(D)$ $A \sqrt{\frac{\alpha}{m}}$
$3.$ $|x|>X_0$ के लिए इस कण का त्वरण है
$(A)$ $V_0$ के समानुपाती
$(B)$ $\frac{V_0}{mX_0}$ के समानुपाती
$(C)$ $\sqrt{\frac{V_0}{mX_0}}$ के समानुपाती
$(D)$ शून्य
प्रश्न $1, 2$ और $3$ के उत्तर दें।

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