পদার্থবিজ্ঞান • MIST • মিলিটারি ইনস্টিটিউট অব সায়েন্স অ্যান্ড টেকনোলজি ভর্তি পরীক্ষা ২০২৪-২০২৫

পদার্থবিজ্ঞান প্রশ্ন

2.

The velocity of a simple harmonically vibrating object is 3 ms−13 \text{ ms}^{-1} when the displacement is 4 meters. Again, the velocity is 4 ms−14 \text{ ms}^{-1} when the displacement is 3 meters. Determine the amplitude and time period of the vibration.

উত্তর ও ব্যাখ্যা

AI-তৈরি নমুনা উত্তর

We know the relation between velocity vv and displacement xx for a simple harmonic oscillator is:
v=ωA2−x2v = \omega \sqrt{A^2 - x^2}
where AA is the amplitude and ω\omega is the angular frequency.

From the given data:

  1. When x1=4 mx_1 = 4\text{ m}, v1=3 m/sv_1 = 3\text{ m/s}:
    3=ωA2−42  ⟹  9=ω2(A2−16)— (1)3 = \omega \sqrt{A^2 - 4^2} \implies 9 = \omega^2(A^2 - 16) \quad \text{--- (1)}

  2. When x2=3 mx_2 = 3\text{ m}, v2=4 m/sv_2 = 4\text{ m/s}:
    4=ωA2−32  ⟹  16=ω2(A2−9)— (2)4 = \omega \sqrt{A^2 - 3^2} \implies 16 = \omega^2(A^2 - 9) \quad \text{--- (2)}

Dividing equation (1) by equation (2):
916=A2−16A2−9\frac{9}{16} = \frac{A^2 - 16}{A^2 - 9}
9(A2−9)=16(A2−16)9(A^2 - 9) = 16(A^2 - 16)
9A2−81=16A2−2569A^2 - 81 = 16A^2 - 256
7A2=1757A^2 = 175
A2=25  ⟹  A=5 mA^2 = 25 \implies A = 5\text{ m}

Substituting A2=25A^2 = 25 into equation (1):
9=ω2(25−16)=9ω2  ⟹  ω2=1  ⟹  ω=1 rad/s9 = \omega^2(25 - 16) = 9\omega^2 \implies \omega^2 = 1 \implies \omega = 1\text{ rad/s}

Now, the time period TT is given by:
T=2πω=2π1=2π s≈6.283 sT = \frac{2\pi}{\omega} = \frac{2\pi}{1} = 2\pi\text{ s} \approx 6.283\text{ s}

Answer:

  • Amplitude, A=5 mA = 5\text{ m}
  • Time period, T=2π s≈6.28 sT = 2\pi\text{ s} \approx 6.28\text{ s}

আরও প্রশ্ন অনুশীলন করতে অ্যাপে যাও

সম্পর্কিত প্রশ্ন