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
    $ {y_1} = 0.3\sin \frac{{2\pi }}{\lambda }(vt - x)\,cm $ અને $ {y_2} = 0.4\sin \frac{{2\pi }}{\lambda }(vt - x + \theta )\,cm $ તરંગોના સંપાતીકરણના કારણે, જયાં કળા તફાવત $ \pi /2 $ હોય,ત્યાં કંપવિસ્તાર કેટલો  .... $cm$ થાય?
    View Solution
  • 2
    $L$ લંબાઇ અને $M$ દળ ધરાવતું એક દોરડું શિરોલંબ લટકાવીને તેના નીચેના છેડે તરંગ ઉત્પન્ન કરતા તે $ \;x $ અંતર કાપે ત્યારે તેનો વેગ કોના સપ્રમાણમાં હોય?
    View Solution
  • 3
    $5\, gm$ રેખીય ઘનતા ધરાવતા એક ખેંચાયેલ તાર પર ના પ્રગામી તરંગનું સમીકરણ

    $y = 0.03\,sin\,(450\,t -9x)$  છે જ્યાં અંતર અને સમય $SI$ એકમોમાં માપવામાં આવે છે. આ તારમાં તણાવ _____ $N$ હશે

    View Solution
  • 4
    સ્વરકાંટો અને એક હવાસ્તંભ, જેનું તાપમાન $51^{\circ} C$ છે.તે પ્રતિ સેકન્ડ $4$ સ્પંદ ઉત્પન્ન કરે છે. જો હવાસ્તંભનું તાપમાન ઘટાડવામાં આવે તો પ્રતિ સેકન્ડ સ્પંદની સંખ્યા ઘટે છે. જ્યારે તાપમાન $16^{\circ} C$ થાય છે. ત્યારે પ્રતિ સેકન્ડ સ્પંદની સંખ્યા $1$ થાય છે. તો સ્વરકાંટાની આવૃતિ .......... $Hz$ હશે.
    View Solution
  • 5
    ઓપન પાઇપની બીજી આવૃતિ એ ${f_1}$ આ વૃતિ સાથે અનુનાદિત થાય છે,હવે તેના એક છેડાને બંધ કરી દેવામાં આવે છે. હવે સ્વરકાંટાની આવૃતિ ${f_1}$થી વધારીને પાઇપની ${f_2}$ આવૃતિ સાથે અનુનાદિત થાય છે,જો પાઇપની ${n^{th}}$મી હાર્મોનિક હોય તો ......
    View Solution
  • 6
    $0.4\, m$ લંબાઈ અને ${10^{ - 2}}\,kg$ દળ ધરાવતી દોરીને બે દઢ આધાર વચ્ચે બાંધેલી છે,તેમાં તણાવ $1.6 \,N$ છે. એક છેડે સમાન તરંગો $\Delta t$ સમયના અંતરાલમાં ઉત્પન્ન કરવામાં આવે છે,તો તેમની વચ્ચે સહાયક વ્યતિકરણ માટે $\Delta t$ની લઘુતમ કિમત ........... સેકન્ડમાં
    View Solution
  • 7
    નીચેનામાંથી સાચું વિધાન કયું છે.
    View Solution
  • 8
    એક ખેંચેલા તારમાં એક તરંગ ગતિ કરે છે અને તે દઢ આધાર પાસે પહોચે છે. તે ત્યાં અથડાયને પછી આવે ત્યારે....
    View Solution
  • 9
    એક અનુનાદ નળીના પ્રયોગમાં જ્યારે નળીમાં તળીએથી $17.0\, cm$ ઊંચાઈ સુધી પાણી ભરેલું હોય ત્યારે તે આપેલ સ્વરકાંટા સાથે અનુનાદ કરે છે. જ્યારે પાણીનું સ્તર વધારીને $24.5\, cm$ કરવામાં આવે ત્યારે તે ફરીથી તે અનુનાદ કરે છે. જો હવામાં ધ્વનિની ઝડપ $330\, m / s $ હોય તો સ્વરકાંટાની આવૃતિ કેટલા $Hz$ હશે?
    View Solution
  • 10
    દોરીમાં રહેલ તરંગનો કંપવિસ્તાર $2\;cm$ છે. તરંગ ધન $x-$ દિશામાં $128 \;m/s $ ના વેગથી ગતિ કરે છે અને તેવું જોવા મળ્યું છે કે દોરીની $4\;m$ લંબાઈમાં $5$ સંપૂર્ણ તરંગ સમાય છે. આ તરંગનું સમીકરણ શેના વડે દર્શાવી શકાય?
    View Solution