कण का जड़त्व आघूर्ण
1. 30 सेंटीमीटर लंबाई की डोरी के एक सिरे से 100 ग्राम की एक गेंद जुड़ी हुई है। घूर्णन अक्ष AB के सापेक्ष गेंद का जड़त्व आघूर्ण क्या है? डोरी के द्रव्यमान को अनदेखा करें।
ज्ञात :
AB पर घूर्णन अक्ष
गेंद का द्रव्यमान (मीटर) = 100 ग्राम = 100/1000 = 0.1 किलोग्राम
गेंद और घूर्णन अक्ष के बीच की दूरी (r) = 30 सेमी = 0.3 मीटर
वांछित: गेंद का जड़त्व आघूर्ण (I)
समाधान:
I = mr 2 = (0.1 kg)(0.3 m) 2
I = (0.1 kg)(0.09 m 2 )
I = 0.009 kg m 2
2. एक 100 ग्राम की गेंद ( m₁ ) और एक 200 ग्राम की गेंद ( m₂ ) 60 सेंटीमीटर लंबाई की एक छड़ से जुड़ी हुई हैं। छड़ के द्रव्यमान को अनदेखा किया जाता है। घूर्णन अक्ष छड़ के केंद्र पर स्थित है। घूर्णन अक्ष के सापेक्ष गेंद का जड़त्व आघूर्ण क्या है?
ज्ञात :
गेंद 1 का द्रव्यमान (m 1 ) = 100 ग्राम = 100/1000 = 0.1 किलोग्राम
गेंद 1 और घूर्णन अक्ष (r 1 ) के बीच की दूरी = 30 सेमी = 30/100 = 0.3 मीटर
गेंद का द्रव्यमान (मीटर² ) = 200 ग्राम = 200/1000 = 0.2 किलोग्राम
गेंद 2 और घूर्णन अक्ष (r 2 ) के बीच की दूरी = 30 सेमी = 30/100 = 0.3 मीटर
गेंदों का जड़त्व आघूर्ण चाहिए।
उत्तर :
I = m 1 r 1 2 + m 2 r 2 2
I = (0.1 kg)( 0.3 m) 2 + (0.2 kg)( 0.3 m) 2
I = (0.1 kg)( 0.09 m 2 ) + (0.2 kg)( 0.09 m 2 )
I = 0.009 kg m 2 + 0.018 kg m 2
I = 0.027 kg m 2
3. एक 200 ग्राम की गेंद ( m₁ ) और एक 100 ग्राम की गेंद ( m₂ ) 60 सेंटीमीटर लंबाई की एक छड़ से जुड़ी हुई हैं। छड़ के द्रव्यमान को अनदेखा करें। घूर्णन अक्ष गेंद (m₂ ) पर स्थित है । गेंदों का जड़त्व आघूर्ण क्या है? छड़ के द्रव्यमान को अनदेखा करें।
ज्ञात :
गेंद 1 का द्रव्यमान (m 1 ) = 200 ग्राम = 200/1000 = 0.2 किलोग्राम
गेंद 1 और घूर्णन अक्ष के बीच की दूरी (r 1 ) = 60 सेमी = 60/100 = 0.6 मीटर
गेंद 2 का द्रव्यमान (m² ) = 100 ग्राम = 100/1000 = 0.1 किलोग्राम
गेंद 2 और घूर्णन अक्ष के बीच की दूरी (r 2 ) = 0 मीटर
गेंदों का जड़त्व आघूर्ण ज्ञात करना है।
समाधान:
I = m 1 r 1 2 + m 2 r 2 2
I = (0.2 kg)( 0,6 m) 2 + (0.2 kg)(0 ) 2
I = (0.2 kg)( 0.36 m 2 ) + 0
I = 0.072 kg m 2
4. प्रत्येक गेंद का द्रव्यमान 100 ग्राम है, जो एक डोरी से जुड़ी हुई हैं। डोरी की लंबाई 60 सेमी और चौड़ाई 30 सेमी है। घूर्णन अक्ष के सापेक्ष गेंद का जड़त्व आघूर्ण क्या है? डोरी के द्रव्यमान को अनदेखा करें।
ज्ञात :
गेंद का द्रव्यमान = m 1 = m 2 = m 3 = m 4 = 100 ग्राम = 100/1000 = 0.1 किलोग्राम
गेंद और घूर्णन अक्ष के बीच की दूरी (r 1 ) = 30 सेमी = 30/100 = 0.3 मीटर
गेंद 2 और घूर्णन अक्ष के बीच की दूरी (r 2 ) = 30 सेमी = 30/100 = 0.3 मीटर
गेंद 3 और घूर्णन अक्ष के बीच की दूरी (r 3 ) = 30 सेमी = 30/100 = 0.3 मीटर
गेंद 4 और घूर्णन अक्ष के बीच की दूरी (r 4 ) = 30 सेमी = 30/100 = 0.3 मीटर
ज्ञात: जड़त्व आघूर्ण
समाधान:
I = m1 r12 + M2 r22 + M3 r32 + M4 r42
I = (0.1 kg)( 0.3 m) 2 + (0.1 kg)( 0.3 m) 2 + (0.1 kg)(0.3 m) 2 + (0.1 kg)(0.3 m) 2
I = (0.1 kg)( 0.09 m 2 ) + (0.1 kg)(0.09 m 2 ) + (0.1 kg)(0.09 m 2 ) + (0.1 kg)(0.09 m 2 )
I = 0.036 kg m 2
किसी कठोर वस्तु का जड़त्व आघूर्ण
5. 2 मीटर लंबाई की एक एकसमान छड़ (जिसका द्रव्यमान 2 किलोग्राम है) का जड़त्व आघूर्ण क्या है? घूर्णन अक्ष छड़ के केंद्र में स्थित है।
ज्ञात :
छड़ का द्रव्यमान (M) = 2 kg
छड़ की लंबाई (L) = 2 मीटर
आवश्यकता है: जड़त्व आघूर्ण
समाधान:
जब घूर्णन अक्ष एकसमान छड़ के केंद्र में स्थित हो, तो जड़त्व आघूर्ण का सूत्र इस प्रकार है:
I = (1/12) ML 2
I = (1/12) (2 kg)( 2 m) 2
I = (1/12) (2 kg)(4 m 2 )
I = (1/12)(8 kg m 2 )
I = 8/12 kg m 2
I = 2/3 kg m 2
6. 2 मीटर लंबाई वाली 2 किलोग्राम द्रव्यमान की एकसमान छड़ का जड़त्व आघूर्ण क्या है? घूर्णन अक्ष छड़ के एक सिरे पर स्थित है।
ज्ञात :
छड़ का द्रव्यमान (M) = 2 kg
कठोर छड़ की लंबाई (L) = 2 मीटर
आवश्यकता है: जड़त्व आघूर्ण
समाधान:
जब घूर्णन अक्ष छड़ के एक सिरे पर स्थित हो, तो जड़त्व आघूर्ण का सूत्र इस प्रकार है:
I = (1/3) ML 2
I = (1/3) (2 kg)( 2 m) 2
I = (1/3) (2 kg)(4 m 2 )
I = (1/3)(8 kg m 2 )
I = 8/3 kg m 2
7. एक 10 किलोग्राम द्रव्यमान वाले ठोस बेलन की त्रिज्या 0.1 मीटर है। घूर्णन अक्ष ठोस बेलन के केंद्र में स्थित है, जैसा कि नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है। बेलन का जड़त्व आघूर्ण क्या है?
ज्ञात :
ठोस बेलन का द्रव्यमान (M) = 10 kg
बेलन की त्रिज्या (लंबाई) = 0.1 मीटर
आवश्यकता है: जड़त्व आघूर्ण
आवश्यकता है: जड़त्व आघूर्ण
समाधान:
जब घूर्णन अक्ष बेलन के केंद्र में स्थित हो, तो जड़त्व आघूर्ण का सूत्र इस प्रकार है:
I = (1/2) MR 2
I = (1/2) (10 kg)(0.1 m) 2
I = (1/2) (10 kg)(0.01 m 2 )
I = (1/2)(0.1 kg m 2 )
I = 0.05 kg m 2
8. 20 किलोग्राम द्रव्यमान वाला एक एकसमान गोला जिसकी लंबाई 0.1 मीटर है। गोले के केंद्र में स्थित घूर्णन अक्ष को नीचे दिए गए चित्र में दर्शाया गया है।
ज्ञात :
गोले का द्रव्यमान (M) = 20 kg
गोले की त्रिज्या (L) = 0.1 मीटर
आवश्यकता है: जड़ता के एक क्षण की।
समाधान:
जब घूर्णन अक्ष गोले के केंद्र में स्थित हो, तो जड़त्व आघूर्ण का सूत्र इस प्रकार है:
I = (2/5) MR 2
I = (2/5)(20 kg)(0.1 m) 2
I = (2/5)(20 kg)(0.01 m 2 )
I = (2/5)(0.2 kg m 2 )
I = 0.4/5 kg m 2
I = 0.08 kg m 2
9. एक 2 किलोग्राम की आयताकार पतली प्लेट है जिसकी लंबाई 0.5 मीटर और चौड़ाई 0.2 मीटर है। नीचे दिए गए चित्र में दर्शाए अनुसार, घूर्णन अक्ष आयताकार प्लेट के केंद्र में स्थित है। आयत का जड़त्व आघूर्ण क्या है?
ज्ञात :
आयताकार प्लेट का द्रव्यमान (M) = 2 kg
प्लेट (a) की लंबाई = 0.5 मीटर
प्लेट की चौड़ाई (b) = 0.2 मीटर
आवश्यकता है: जड़त्व आघूर्ण
समाधान:
जब घूर्णन अक्ष प्लेट के केंद्र में स्थित हो, तो जड़त्व आघूर्ण का सूत्र क्या होगा?
I = (1/ 12 ) M (a 2 + b 2 )
I = (1/12)(2)(0.5 2 + 0.2 2 )
I = (2/12)(0.25 + 0.04)
I = (1/6)(0.29)
I = 0.29/6 kg m 2
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