એક કોપર તારને તેના બંને છેડેથી બાંધવામાં આવ્યો છે. $50^{\circ} C$ તાપમાને નહિવત તણાવ સાથે તાર બાંધેલો છે. જો $Y=1.2 \times 10^{11}\,N / m ^2, \alpha=1.6 \times 10^{-5} \,\rho^{\circ} C$ અને $\rho=9.2 \times 10^3 \,kg / m ^3$, હોય તો $30^{\circ} C$ તાપમાને તારમાં લંબગત તરંગની ઝડપ ............... $m / s$ હોય
  • A$64.6$
  • B$16.2$
  • C$23.2$
  • D$32.2$
Difficult
Download our app for free and get startedPlay store
a
(a)

It has been given that, Young modulus of copper \(Y=1.2 \times 10^{11} N / m ^2\), Coefficient of linear expansion of copper \(\alpha=1.6 \times 10^{-5} /{ }^{\circ} C\), Density of copper \(\rho=9.2 \times 10^3 kg / m ^3\).

Young's modulus is also known as modulus of elasticity and is defined as, the mechanical property of a material to withstand the compression or the elongation with respect to its length.

It is denoted as \(E\) or \(Y\). Young's Modulus (also referred to as the Elastic Modulus or Tensile Modulus), is a measure of mechanical properties of linear elastic solids like rods, wires, and such.

Coefficient of Linear Expansion is the rate of change of unit length per unit degree change in temperature.

We know, the speed of the transverse wave is given by, \(v=\sqrt{\frac{F}{m}}\) where \(m\) is linear mass density and \(F\) is force.

From thermal expansion, \(\Delta l=l \alpha \Delta \theta\).

The thermal stress in the wire corresponds to change in temperature.

Hence, \(\Delta T\) is \(F=Y \alpha \Delta T\)

If \(A\) is the cross-sectional area of the wire, then tension produced in the wire, \(F=f A=Y \alpha \Delta T A\)

Hence, force \(F\) is given by, \(F=Y \alpha A \Delta \theta\).

Linear mass density \(=\) mass \(/\) length

\(=\text { volume } \times \text { density } / \text { length }\)

\(=\text { area } \times \text { length } \times \text { density } / \text { length }\)

\(=\text { area } \times \text { density }=A \rho\)

Putting equation \((2)\) and \((3)\) in equation \((1)\),

\(v=\sqrt{\frac{F}{\mu}}=\sqrt{\frac{Y \alpha A \Delta T}{(A \times l) \rho}}=\sqrt{\frac{Y \alpha \Delta T}{\rho}}\)

Here, \(Y=1.2 \times 10^{11} N / m ^2, \alpha=1.6 \times 10^{-5} /{ }^{\circ} C , \rho=9.2 \times 10^3\,kg / m ^3\).

The change in angle is \(\Delta \theta=50^{\circ} C -30^{\circ} C =20^{\circ} C\).

Here, the velocity of the transverse waves,

\(v=\sqrt{\frac{1.2 \times 10^{11} \times 1.6 \times 10^{-5} \times 20}{9.2 \times 10^3}}\)

\(=64.60\,m / s\)

art

Download our app
and get started for free

Experience the future of education. Simply download our apps or reach out to us for more information. Let's shape the future of learning together!No signup needed.*

Similar Questions

  • 1
    ત્રણ ઓક્ટેવ દ્વારા વિભાજીત નાદની આવૃતિનો ગુણોત્તર કેટલો છે.
    View Solution
  • 2
    તરંગનું સમીકરણ $ y = 8\sin 2\pi (0.1x - 2t)\,cm $ હોય,તો $2cm$ અંતરે રહેલા કણ વચ્ચે કળા તફાવત કેટલો .... $^o$ થાય?
    View Solution
  • 3
    તરંગ સમીકરણ $y=0.5 \sin \frac{2 \pi}{\lambda}(400 t -x) m$, માં તરંગનો વેગ ...........$m / s$ છે.
    View Solution
  • 4
    સોનોમીટર વાયરની આવૃતિ $100\,Hz$ છે. વજન દ્વારા ઉત્પન થતા તણાવને પાણીમાં ડુબાડવામાં આવે તો આવૃત્તિ $80\,Hz$ છે અને ચોક્સસ પ્રવાહીમાં ડુબાડવામાં આવે તો $60\,Hz$ છે. પ્રવાહીનો વિશિષ્ટ ગુરુત્વાકર્ષણ $..............$
    View Solution
  • 5
    $A$ અને $B$ બે સ્ત્રોત અવાજના તરંગો ઉત્પન્ન કરે છે. શ્રોતા $C$ બિંદુ આગળ છે. $A$ બિંદુ આગળ સ્ત્રોતની આવૃતિ $500\,Hz$ છે. $A$ હવે $4\,m/s$ ના વેગથી $C$ તરફ ગતિ કરે છે. $C$ બિંદુ આગળ $6$ સ્પંદ સંભળાય છે. જ્યારે $A$, $C$ થી $4\,m/s$ ના વેગથી દૂર જાય છે ત્યારે $C$ ને $18$ સ્પંદ સંભળાય છે. જો ધ્વનિનો ઝડપ  $340\,m/s$ હોય તો $B$ સ્ત્રોત આગળ આવૃતિ $Hz$ માં કેટલી હશે?
    View Solution
  • 6
    જ્યારે દિવસે વાતાવરણનું તાપમાન $0\,^oC$ હોય ત્યારે કંપન કરતી બ્લેડની ધ્વનિ માટેનું દબાણ તરંગ $P = 0.01\,sin\,[1000t -3x]\,Nm^{-2},$ છે.બીજા દિવસે જ્યારે વાતાવરણનું તાપમાન $T$ હોય ત્યારે તેજ બ્લેડ દ્વારા ઉત્પન્ન થતી તેટલી જ આવૃતિ અને ધ્વનિની ઝડપ $336 \,ms^{-1}$ હોય તો તાપમાન $T$ કેટલું .... $^oC$ હશે?
    View Solution
  • 7
    $y(x, t) = A\,sin\,\left( {kx - \omega t + \phi } \right)$ વડે દર્શાવતુ પ્રગામી તરંગ ધન $x$ અક્ષની દિશામાં આગળ વધે છે.$t=0$ સમયે તરંગ આકૃતિમાં દર્શાવેલ છે.તો કળા $\phi $ કેટલી હશે?
    View Solution
  • 8
    સ્થિર તરંગનું સમીકરણ $ y = 5\sin \,\left( {\frac{{2\pi x}}{3}} \right)\,\,\cos \,20\,\pi \,t \, cm $ હોય,તો બે નિસ્પંદ બિંદુ વચ્ચે કેટલું ... $cm$ અંતર હશે?
    View Solution
  • 9
    એક સમાન તારનું એકમ લંબાઈ દીઠ દળ $0.135\, g / cm$ છે. ઉત્પન્ન થતાં લંબગ તરંગ ને $y=-0.21 \sin (x+30 t)$ દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે જ્યાં $x$ મીટર અને $t$ સેકન્ડમાં છે. તારમાં ઉત્પન્ન થતી તણાવનું અપેક્ષિત મૂલ્ય $x \times 10^{-2} N$ છે.$x$ નું મૂલ્ય ......... છે. (નજીકનાં પૂર્ણાક માટે શુન્યાંત મેળવો (Round-off))
    View Solution
  • 10
    બંધ પાઇપમાં $1000 Hz$ ના તરંગો ઉત્પન્ન કરવામાં આવે,ત્યારે $6$ નિસ્પંદ બિંદુ વચ્ચેનું કુલ અંતર $85cm$ છે,તો ધ્વનિની ઝડપ કેટલી  ..... $m/s$ થાય?
    View Solution