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
    બે સિતારના તાર $A$ અને $B$ દ્વારા ‘ધ’ શબ્દ વગાડતા તે સ્પંદ ઉત્પન્ન કરે છે અને તેની આવૃતિ $5\,Hz$ મળે છે. જો $B$ તારમાં તણાવ થોડુક વધારવામાં આવે ત્યારે મળતા સ્પંદની આવૃતિમાં $3\,Hz$ જેટલો ઘટાડો થાય છે. જો $A$ ની આવૃતિ $425\,Hz$ હોય તો $B$ની મૂળભૂત આવૃતિ કેટલા $Hz$ હશે?
    View Solution
  • 2
    $512 \;Hz $ ની આવૃતિ ધરાવતો સ્વરકાંટો પિયાનોના તાર સાથે $4$ સ્પંદ પ્રતિ સેકન્ડ ઉત્પન્ન કરે છે. જ્યારે પિયાનોના તારમાં તણાવમાં થોડોક વધારવામાં આવે ત્યારે તે ઘટીને $2$ સ્પંદ પ્રતિ સેકન્ડ થાય છે. ઉત્પન્ન થાય છે. તારમાં તણાવ વધાર્યા પહેલાની આવૃત્તિ ($Hz$ માં)કેટલી હશે?
    View Solution
  • 3
    $7\; m$ લંબાઈની દોરીનું દળ $0.035\,kg$ છે. જો દોરી પરનું તણાવ $60.5\; N$ હોય, તો આ દોરીમાં તરંગની ઝડપ ($m/s$ માં) કેટલી હશે?
    View Solution
  • 4
    $Decibel$ કોનો એકમ છે.
    View Solution
  • 5
    $12\, m$ લંબાઈ અને $6\, kg$ દળ ધરાવતા દોરડાને એક દઢ આધાર સાથે બાંધીને શિરોલંબ લટકાવે છે, અને $2\, kg$ દળના એક પદાર્થને તેના મુક્ત છેડા સાથે જોડેલ છે. દોરડાના નીચેના છેડેથી $6\, cm$ તરંગલંબાઈ ધરાવતા એક નાના લંબગત તરંગ ઉત્પન્ન કરવામાં આવે છે. જ્યારે આ તરંગ ઉપરના છેડે પહોચે ત્યારે તેની તરંગલંબાઈ ($cm$ માં) કેટલી હશે?
    View Solution
  • 6
    સ્વરકાંટા $P$ અને $Q$ ને સાથે કંપન કરાવતા ઉત્પન્ન થતાં સ્પંદ $OA$ રેખા દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે, $Q$ પર મીણ લગાવાથી ઉત્પન્ન થતાં સ્પંદ $OB$ રેખા દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે,જો $P$ ની આવૃત્તિ $341 Hz$ હોય,તો $Q$ ની આવૃત્તિ કેટલી  ... $ Hz$ થાય?
    View Solution
  • 7
    $S_1$ અને $S_2$ બે ધ્વનિ ઉદગમો સમાન આવૃતિ $660\, Hz$ ઉત્પન્ન કરે છે.સાંભળનાર $S_1$ ઉદગમથી $S_2$ ઉદગમ તરફ $u\, m/s$ જેટલા અચળ વેગથી ગતિ કરે છે અને તેને $10$ સ્પંદ સંભળાય છે.હવામાં ધ્વનિની ઝડપ $330\, m/s$ હોય તો $u$ કેટલો ... $m/s$ હશે?
    View Solution
  • 8
    $2.06 \times 10^{4} \;\mathrm{N} $ તણાવવાળા સ્ટીલના તારમાં એક લંબગત તરંગ $v$ વેગથી ગતિ કરે છે. જ્યારે તણાવ $T$ થાય ત્યારે વેગ $\frac v2$ થાય તો ${T}$ નું મૂલ્ય કેટલું હશે?
    View Solution
  • 9
    કયા તાપમાને ($^oC$) હવામાં ધ્વનિની ઝડપ ${27^o}C$ તાપમાન કરતાં બમણી થાય? 
    View Solution
  • 10
    સ્થિર ઉદગમ $500\, Hz$ આવૃતિવાળી ધ્વનિ ઉત્પન્ન કરે છે. બે અવલોકનકાર જે ઉદગમને જોડતી રેખા પર ગતિ કરે છે તે $480\, Hz$ અને $530\, Hz$ આવૃતિવાળો અવાજ અનુભવે છે. તેમની ઝડપ $m\,s^{-1}$ માં અનુક્રમે કેલી હશે? ( ધ્વનિની ઝડપ $= 300\, m/s$)
    View Solution