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दो पिण्ड A तथा B, जिनकी संहति क्रमशः 5 kg तथा 10 kg है-एक-दूसरे के संपर्क में एक मेज पर किसी दृढ विभाजक दीवार के सामने विराम में रखे हैं। पिण्डों तथा मेज के बीच घर्षण गुणांक 0.15 है।

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Question

दो पिण्ड A तथा B, जिनकी संहति क्रमशः 5 kg तथा 10 kg है-एक-दूसरे के संपर्क में एक मेज पर किसी दृढ विभाजक दीवार के सामने विराम में रखे हैं। पिण्डों तथा मेज के बीच घर्षण गुणांक 0.15 है। 200 N का कोई बल क्षैतिजतः A पर आरोपित किया जाता है।

  1.  विभाजक दीवार की प्रतिक्रिया तथा
  2. A तथा B के बीच क्रिया-प्रतिक्रिया बल क्या है? विभाजक दीवार को हटाने पर क्या होता है? यदि पिण्ड गतिशील है तो क्या (b) का उत्तर बदल जाएगा? µs तथा µk के बीच अंतर की उपेक्षा कीजिए।

Numerical
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Solution

विभाजक दीवार की उपस्थिति में, पिण्डों में कोई गति उत्पन्न नहीं होती है।

अर्थात पिण्डो का त्वरण a = 0 है।

माना पिण्ड A द्वारा B पर आरोपित बल R1 तथा पिण्ड B द्वारा पिण्ड A पर विपरीत दिशा में आरोपित बल R1 है। (क्रिया - प्रतिक्रिया का नियम)

∵ पिण्ड A स्थिर है; अतः इस पर नेट बल शून्य होगा,

∴ 200 N - R1 = 0

∴ R1 = 200 N

पुनः माना पिण्ड B दीवार पर R2 बल आरोपित करता है तो दीवार भी पिण्ड B पर इतना ही बल विपरीत दिशा में लगाएगी।

(क्रिया - प्रतिक्रिया का नियम)

∵ पिण्ड B भी स्थिर है; अतः उस पर कार्यरत नेट बल = 0

⇒ R1 - R2 = 0

⇒ R2 = R1 = 200 N

(a). अतः दीवार की प्रतिक्रिया R2 = 200 N

(b). पिण्डो A व B के बीच क्रिया व प्रतिक्रिया R1 = 200 N

विभाजक दीवार को हटाने पर पिण्डो में गति करने की प्रवृत्ति उत्पन्न हो जाती है और घर्षण बल कार्यशील हो जाते है।

मेज की अभिलंब प्रतिक्रिया N = 5g N

माना यह पिण्ड a त्वरण से चलना प्रारंभ करता है तो पिण्ड की गति का समी. निम्नलिखित होगा -

200 - R1 - μN = 5a (F = ma से)

या 200 - R1 - 5μg = 5a    ...(1)

अभिलंब प्रतिक्रिया N = 10g

जबकि गति का समीकरण 

R1 - μN = 10a

या R1 - 10μg = 10a        ... (2)

समीकरण (1) व (2) को जोड़ने पर,

200 - 15μg = 15a

∴ पिण्डों का त्वरण a = `((200 - 15  "μg") "N")/(15  "kg")`

= `((200 - 15 xx 0.15 xx 10) "N")/(15  "kg")`

= `(200 - 22.5)/15` m s-2

= 11.83 m/s2

= 12 m s-2

इससे स्पष्ट है कि पिण्ड गतिशील हो जाएँगे।

समी. (2) में मान रखने पर,

R1 - 10 × 0.15 × 10

= 10 × 12

∴ R1 = 15+120

= 135 N

स्पष्ट है कि पिण्डो के गतिशील होने पर भाग (b) का उत्तर बदल गया है।

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न्यूटन के गति संबंधी नियम - न्यूटन का गति का तृतीय नियम
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