O යනු අචල ලක්ෂ්යයකි.
ත්වරණය හැම විටම O ලක්ෂ්යය දෙසට පවතී. ත්වරණයේ විශාලත්වය x දුරට සමානුපාතික වේ.
මෙවැනි චලිතයක් සරල අනුවර්තී චලිතයක් ලෙස හැදින්වේ
ඉහත අනුකල සමීකරණ විසදීමෙන් පහත ප්රතිපල ලබා ගත හැක
30 සරල අනුවර්ති චලිතය a සරල අනුවර්තීය චලිතය 01 ස්වාභාවික දිග l හා ප්රත්යස්ථතා මාපාංකය ƛ ලුහු සර්පිල දුන්න ක A හා B දෙකෙලවරට පිළිවෙලින් ස්කන්ධය m 1 හා m 2 අංශු දෙකක් යොදා ඇත A අචලව තබාගත් විට B , t2 කාලාවර්තයකින් දෝලනය වේ. B අචලව තබාගත් විට t 1 = t 2 m1
m2 යන්නෙන් ලැබෙන t2 එක කාලාවර්තය කින් A දෝලනය වෙන බව පෙන්වන්න අංශ දෙකටම චලනය වීමට නිදහස ඇති විට දුන්නෙ දෝලන කාලාවර්තය ද සොයන්න. ( 1976 )
02 සරල රේඛාවක වූ O අචල ලක්ෂයකට යොමු වූ ද විශාලත්වය mω 2 ( OP ) වූද බලයක ක්රියාව යටතේ m ස්කන්ධයෙන් යුත් P අංශුවක් එම රේඛාව ඔස්සේ චලනය වෙයි. මෙහි යනු නියතයකි. A ලක්ෂ්යයේදී අංශුව නිශ්චලතාවයේ සිට ගමන් අරඹන අතර O සිට x දුරකින් වන විට වෙනවිට අංශුවේ වේගය V නම් v 2 = ω 2 ( a 2 – x 2 ) බව පෙන්වන්න මෙහි a = OA ස්වාභාවික දිග 6a වන ප්රත්යස්ථ තන්තුවක් සුමට තිරස් මේසයක් මත 9a පරතරයකින් පිහිටි A , B ලක්ෂ්යය දෙකක් අතර ඇඳ තබා තන්තුවේ A ට නුදුරු ත්රිච්ඡේදන ලක්ෂ්යයට m ස්කන්ධයෙන් යුත් අංශුවක් ගැට ගසනු ලැබේ .AB මත A සිට a දුරින් පිහිටි p ලක්ෂ්යය ට අංශුව විස්ථාපනය කර නිශ්චලතාවයේ මුදනු ලැබේ. AB මත A සිට ( 9 + 30 ) a
3 දුරකින් පිහිටි ලක්ෂ්යයකට අංශුව ලගා වූ විට අංශුව ක්ෂණික නිශ්චලතාවය ට එළඹෙන බව පෙන්වන්න. ( 1977 )
03 ස්වාභාවික දිග a ද මාපාංකය mg ද ලුහු ප්රත්යස්ථ තන්තුවක එක් කෙළවරක් තිරස් සුමට මේසයක O ලක්ෂ්යයකදී අචල ලෙස සවිකර ඇත. එහි අනෙක් කෙලවරට ස්කන්ධය m අංශුවක් ඈදෙනු ලැබේ. ආරම්භයේ දී අංශුව මේසය මත O සිට a + b දුරකින් නිශ්චලතාවයේ තබනු ලැබේ අංශුව මුදා හැරියොත් ( π
2 + a
b ) √ ( a / g ) කාලයකට පසු එය o කරා එළඹෙන බව පෙන්වන්න මේ අංශුව o හරහා යන විට එය O හි දී නිශ්චලතාවයේ හි පිහිටි 2m ස්කන්ධයක ඇති අංශුවක් සමඟ හාවේ සංයුක්ත අංශුවට o කරා ආපසු ඒමට කොපමණ කාලයක් ගත වේ දැයි සොයන්න. ( 1980 )
04 O , A , B , C , අචල ලක්ෂ්ය හතරක් සරල රේඛාවක් මත පිහිටයි. OA = AB = BC = a වේ. P අංශුවක් මේ සරල රේඛාව ඔස්සේ චලනය වන්නේ එහි ත්වරණය, P අංශුව OA ඛණ්ඩයහි පිහිටි විට x = ω 2x ̈මගින්ද P අංශුව AB ඛණ්ඩයේ හි පිහිටි විට ( x = 0 ) ̈ මගින් ද P අංශුව BC ඛණ්ඩයෙහි පිහිට විට x ̈ = – ω 2 මගින්ද දැක්වෙන පරිදි. මෙහි x = PO වේ . ω යනු නියතයකි.අංශුව O සිට 3aw ප්රවේගයකින් වූ OABC දිශාව ඔස්සේ ප්රක්ශේපණය කරනු ලැබේ. C හිදී එහි ප්රවේගය ශුන්ය වෙන බව පෙන්වන්න. O ලක්ෂ්යයට ආපසු පැමිණීමට අංශුව ගන්නා මුළු කාලය සොයන්න. ( 1981 )
05 ගල් අඟුරු පතලක ඇති ඔසොව්වක් 2h ගැඹුරැති AB සිරස් දිශාවක් ඔස්සේ පහළට චලනය වෙයි. A පිහිටා ඇත්තේ පෘථිවි පෘෂ්ඨය මත ය. B පිහිටා ඇත්තේ ගල් අඟුරු පතුලේ අඩියේය.. ω නියතයක් ද x යනු AB හි මධ්ය ලක්ෂය වන O සිට සොරොව් බිමට ඇති දුර ද වූ විට ඔසොව්ව O දෙසට යොමුව ω2x ත්වරණයකින් චලනය වෙයි. ඔසොව්වේ බිම A හි දීත් B හිදීත් නිශ්චලතාවයට පැමිණේ A සිට B තෙක් චලනය වීමට ඔව්වට ගතවෙන කාලය ප්රමූලධර්ම ඇසුරෙන් සොයාන්න m ස්කන්ධයෙන යුත් පතල් කරුවෙක් ඔසොව්ව තුල සිට ගෙන සිටියි. ඔහුගේ පාගමන බිමෙහි ප්රතික්රියාවේ වැඩිතම හා අඩුතම අගය සොයන්න ω < g
h බව අපෝහනය කරන්න. 1
ω නම් පතල්රු ගමන ආරම්භයේ දී 123 ගොස් 1 / ω cosg / hω2 කාලයක් තුළ ඔසොව්වෙහි එහි ඇති ආරක්ෂක අල්ලු වළලු අල්ලාගෙන සිටිය යුතු බව පෙන්වන්න .
06 ස්වාභාවික දිග a වූද ප්රත්යාස්ථ මාපාංකය mg වූද ලුහු ප්රත්යස්ථතා තන්තුවක කෙළවරවල් රළු තිරස් මේසයක් මත නිශ්චිතතාවයහි පවත්වා M ස්කන්ධයෙන් යුත් A භාරයකටද m ස්කන්ධයෙන් යුත් B අංශුවකටද ඈදා තිබේ. මේසයත් A භාරයත් අතර ඝර්ෂණ සංගුණකය µ ය.මේසයත් අංශුවක් ඝර්ෂණ සංගුණකය µ ද ආරම්භයේ දී B අංශුව A සිට a දුරක පිහිටි L ලක්ෂ්යවක දී අල්ලා තබා ගනු ලැබේ. ඉක්බිති එය Al දිසාව ඔස්සේ 8µ2ag ට ප්රවේගයකින් මේසය දිගේ ප්රාක්ෂේපනය කරනු ලැබේ. A හරහා මේසය මත නිශ්චලතාවයේ පවතින්නේ යැයි උපකල්පනය කර තන්තුවේ උපරිම විතතිය සොයා M ≥ 2m බව පෙන්නන්න.අවසානයේ දී B අංශුව [ π + cos – 1 ( 1 / 3 ) ] g / h කාලයකට පසුව එහි ආරම්භක l ලක්ෂ්යයේදී නිත්ය වශයෙන් නිශ්චලතාවය ට පත්වන බවද පෙන්වන්න.
07 ස්කන්ධය m වූ වීදුරු බෝලයක් ස්වාභාවික දිග l වූ සැහැල්ලු ප්රත්යස්ථ තන්තුවකින් අචල A ලක්ෂයකට ගැටගසා ඇත. අංශුව A ලක්ෂ්යයෙහි නිශ්චලතාවයේ සිට මුදා හරිනු ලැබ කක්ෂණික නිශ්චලතාවයට එළඹීමට පෙර 2l දුරක් වැටේ. ප්රත්යස්ථතා මාපාංකය 4mg බවත් වීදුරු බෝලය l
g [ 2 2 + π – cos – 1 ( t ) කාලයකට පසු A වෙත ආපසු පැමිණෙන බවත් පෙන්නන්න.
08 අංශුවක් විස්තාරය 1m කාලාවර්තය 8s වූද සරල අනුවර්තිය චලිතයෙන් සරල රේඛාවක් දිගේ චලනය වෙයි අංශුවේ උපරිම වේගය ms -1 වලින් උපරිම ත්වරණය ms -2 වලින්ද සොයන්න .තවද කේන්ද්රික පිහිටුමේ සිට 1 / 2m දුරකදී අංශුවේ වේගය ms -1 වලින් ද් සොයන්න .අංශුවේ වේගය එහි උපරිම වේගයෙන් අඩක් වන මොහොත් දෙකක් අතර කුඩාම කාල අන්තරය 4
3 sබව පෙන්නන්න
09 m ස්කන්ධයෙන් යුත් p අංශුවක් ස්වාභාවික දිග l වූ ප්රත්යස්ථ තන්තුවක් මගින් O අචල ලක්ෂ්යයෙන් එල්ලා තිබේ ආරම්භයේ දී P අංශුව O හිදී නිශ්චලතාවයේ සිට වැටෙයි.ඉන් ඇතිවෙන චලිතයේදී O ට පහලින් P අංශුවේ වැඩිතම ගැඹුර 3l නම් තන්තුවේ ප්රත්යස්ථතා මාපාංකය 3
2 mg බව පෙන්වන්න. 2l / g [ 1 + 2π / 3 3 ] කාලයකදී වැඩිතම මම ගැඹුර සහිත ලක්ෂ්ය වෙත ළඟා වන බව සාධනය කරන්න
10 ස්වාභාවික දිග a දේ ප්රත්යස්ථතා මාපාංකය mg ද වන සැහැල්ලු ප්රත්යාස්ථ ත්න්තුවක එක් කෙලවරක් m ස්කන්ධයෙන් යුතූ අංශුවකට ඈදා තිබෙයි. තන්තුවේ අනෙක් කෙළවරට O නම් අචල ලක්ෂ්යයට සවිකොට ඇත. O සිට පහළට a / 2 දුරක පිහිටි p ලක්ෂ්යයේදී අංශුව නිශ්චලතාවයේ මුදාහරිනු ලැබේ . l
g ( 2 + 3π
2 කාලයකට පසු අන්ශුව p ලක්ෂ්යය වෙතට නැවත පැමිණෙන බව ඔප්පු කරන්න.අංශු ව ලබාගත් වැඩිම වේගය සොයන්න
11 නොඇදි දිග l සහ ප්රත්යස්ථතා ප්රත්යස්ථතා මාපාංකය W වන සැහැල්ලු ප්රත්යස්ථ තන්තුවක් මගින් බර w වන p අංශුවක් o අචල ලක්ෂයකින් එල්ලා ඇත. විස්තාරය 2a වන සිරස් දෝලන p විසින් සාදනු ලබයි නම් t කාලයේදී o සිට ඇති දුර 2 ( l + a sin t l / g බව පෙන්වන්න. මෙහි කාලය මැන ඇත්තේ p ස්වකීය සමතුලිත පිහිටුමේ ඇති මොහොතේ මේ ඇති මොහොතේ සිට වේ . ස්වකීය සමතුලිත පිහිටුමේ සිට අංශුව ඉහළ නගින විට එය සමාන බරින් යුත් වෙන අංශුවක් අහුලාගනී නම් දෝලයනයේ විස්තාරය l2 + 2a2 බව පෙන්වන්න.
12 ලුහු ප්රත්යස්ථ තන්තුවක් මගෙන් ගුරුත්වය යටතේ අචල ලක්ෂ්යයකින් අංශුවක් එල්ලා තිබේ අංශුව සමතුලිතව එල්ලෙමින් පවතින විට තන්තුව එහි ස්වාභාවික දිගේ සිට C දුරකට ඇදී පවතී .සමතුලිත පිහිටීම වටා කුඩා සිරස් දෝලනවල කාලාවර්තය 2π ( c / g ) 1/2 බව පෙන්වන්න. දැන් සමතුලිත පිහිටුමේ සිට ඊට පහළින් 3c දුරකට යන තෙක් අංශුව පහළට ඇද ඉන්පසු නිශ්චලතාවයේ සිට මුදාහරිනු ලැබේ අංශුව [ π – cos – 1 ( 1 / 3 ) = 2 2 ] ( c / g ) 1/2 ඉහල නගින බව ඔප්පු කරන්න
13 ස්වාභාවික දිග a + b ද මාපාංකය ƛ වන AB ලුහු ප්රත්යස්ථ තන්තුවක දෙකෙලව සුමට තිරස් මේසයක් මත a + b දුරක පරතරයක් ඇතිව සවිකර තිබේ m ස්කන්ධයෙන් යුතු අංශුවක් p ලක්ෂ්යයේ දී තන්තුවට ඈදා ඇත්තේ අංශුව සමතුලිතතාවයේ පවතින විට AP = a , PB = b වන පරිදිනි. අංශුව AQ = a + c වන පරිදි ඇති Q ලක්ෂයේදී නිශ්චලතාවයේ සිට මුදාහරිනු ලැබේ. එහි 0 < c < b එය π m
ƛ ( a + b ) මුළු කාලයකට පසු 2c / a ( a + b ) මුළු දුරක් ගමන් කර Q ලක්ෂ්යයට ආපසු පැමිණෙන බව පෙන්වන්න
14 P ලක්ෂ්යයක් oxy තලයේ චලනය වන්නේ කෙසේද යත් t කාලයකදී එහි පිහිටුම දෛශිකය op = ( acosωt ) i + ( asinωt ) වන පරිදි ය මෙහි a , w යනි පිලිවෙලින් ox , oy අක්ෂ ඔස්සේ වූ ඒකක දෛශික ද වෙයි . p ගේ පෙත වෘත්තයක් බව පෙන්වන්න . p ගේ ප්රවේගයත් ත්වරණයත් විශාලත්වය හා දිශාව හොයන්න.තවද N යනු p සිට ox අක්ෂයට ඇඳි ලම්භයේ අඩිය නම් , N සරල අනුවර්තීය යෙදෙන බවත් එහි ආරම්භක පිහිටුමේ ( t = 0 ) සිට P^ON වන පරිදි වූ පිහිටීම තෙක් ගත වන කාලය බවත් පෙන්නන්න. ආ ) .පෘථිවි පෘෂ්ඨය තුළ වූ වස්තුවත් එහි සිට පෘථිවි කේන්ද්රයට ඇති දුර ට අනුලෝම වශයෙන් සමානුපාතික බලයකින් පෘතුවියේ කේන්ද්රය දෙසට ආකර්ෂණය වන්නේ යැයි උපකල්පනය කරමින් වස්තුවක් පෘථිවි තලයේ සිට 32 km ගැඹුරු සිරස් වලක පතුලට වැටීමට ගතවන කාලය α
ω සොයන්න (පෘතුවියේ අරය 6400 k m ලෙසද ලෙසද ගුරුත්වජ ත්වරණය g = 10ms -2 ලෙසද ගන්න)
15 අ ) .සර්පිල දුන්නක් මගින් අචල ලක්ෂයකින් ස්කන්ධයක් එල්ලා ඇත.ස්කන්ධය නිශ්චලතාවයේ ඇති විට විතතිය l වේ. ස්කන්ධයට සිරස් චලිතයක් ලබා දුන් විට තත්පරයකට ඇතිවෙන පූර්ණ දෝලෙන සංඛ්යාව සොයන්න. ආ ) . Oxy තලය මත p නම් ලක්ෂ්යයක් චලනය වන්නේ t කාලයේ දී එහි පිහිටුම් දෛශිකය op = ( asinωt ) + ( bsinωt ) j වන ලෙසය මෙහි a , b ω ධන නියතයන් වෙන අතර i හා j පිළිවෙලින් අක්ෂ ඔස්සේ වූ ඒකක දෛශික වේ. P හි පෙත ඉලිප්සයක් බව පෙන්වා p හි ප්රවේගයේ සංරචක සහ ත්වරණයේ සංරචක සොයන්න ඕ * සහ * සහ ඕවයි මත පිහිටා පිහි ප්රක්ෂේපණ ප්රක්ෂේපණ එනම් 2π
ω කාලාවර්තය ඇතිව සරල අනුවර්තී චරිත ඇති කරන බව පෙන්වන්න
16 AB ප්රත්යස්ථ තන්තුවේ ස්වාභාවික දිග l ය.එහි A ඉහළ කෙළවර සීලිමකට ඈදා තන්තුව සිරස්ව තබා ඇත. තන්තුවේ B පහල කෙලවරින් බර අංශුවක් ගැටගසා තන්තුව නිශ්චලතාවයේ එල්ලෙන විට e විත්තියත් ඇතිවෙයි. අංශුව සමතුලිතතා පිහිටීමෙන් තවත් දුරක් d ( > e ) පහළට ඇද නිශ්චලතාවයේ මුදා හැරියහොත් අංශුවේ චලිතයෙන් කොටසක් කෝණික සංඛ්යාතය g / e සහිත සරල අනුවර්තිය චලිතයක් බව පෙන්වන්න අංශුව සීලීමේ වදින්නේ නැති නම් 1 > ( d2 – e -/ 2e ) සාධනය කර 2 g / l { π + d2 + e2
e – tan – 1 ( d2 – e2
e ) } මුළු කාලයට පස්සේ අංශු යළිත් ආරම්භක ලක්ෂය ට පැමිණෙන බව සාධනය කරන්න
17 ස්වාභාවික l වූ ප්රත්යස්ථතා සංගුණකය mg ද වුද ලුහු ප්රත්යස්ථ තන්තුවක එක් කෙළවරක් o අචල ලකෂ්යයකටත් අනෙක් කෙළවර ස්කන්ධය m අංශුවකටත් ඈදා තිබේ. අංශුව t = 0 වේලාවේදී oහි සිට ( n2 + 2 ) gl ප්රවේගයකින් සිරස් ලෙස උඩ අතට ප්රක්ෂේපණය කෙරෙහි. මෙහි n යනු ධන නියතයකි. kl යනු අංශුව ළගාවන උපරිම උස ලෙස ද k යනු l ට වඩා වැඩි නියතයක් ද විට, 0 ≤ y ≤ l ද L < y ≤ kl ද යන අවස්ථා වෙන් කොට දක්වමින් අංශුව සඳහා o සිට ඉහලින් අංශුවේ y ( t ) = Acosω ( t – tn ) + Bsinω ( t – t0 ) උස ඇතුළත් චලිතයේ සමීකරණය අවකල සමීකරණය ලෙස ලියා දක්වන්න. ඉහත ( ii ) සමීකරණය ω = g / j යන්නෙන් ඉහත අවතර සමීකරණය සපුරන බව සත්යාපනය කර A , B නියත සොයන්න. අංශුව [ n2 + 2 – n + tan – 1n ) l / g වේලාවකට පසු පහළ බැසීමට පටන් ගන්නා බව පෙන්වා k හි අගය සොයන්න.
18 ස්වාභාවික දිග l ද ප්රත්යස්ථතා මාපාංකය λ ද වන ලුහු තන්තුවක එක් කෙළවරකට m ස්කන්ධයෙන් යුත් P අංශුවක් ඈඳා ඇති අතර එහි අනෙක් කෙළවර O අචල ලක්ෂ්යයකට සවිකර තිබෙයි. l දිගින් යුත් ලුහු අවිතන්ය තන්තුවක එක් කෙළවරකට ස්කන්ධය m ම වූ Q අංශුවක් ද අනෙක් කෙළවරට ද ගැට ගසා ඇත. ආරම්භයේ දී සිරස් සරල රේඛාවක PQ පිහිටන සේ ද OQ හි මධ්යය ලක්ෂ්යය P වන පරිදි l ස්වාභාවික දිගක් PO ට තිබෙන සේ ද පද්ධතිය නිශ්චලතාවේ තබා ඉක්බිති එය නිශ්චලතාවේ සිට මුදාහරිනු ලැබෙයි. t වේලාවේ දී OP දිග l + x ය. P අංශුවත් Q අංශුවත් සඳහා චලිත සමීකරණ ලියා දක්වන්න. ඒනයින්, x + w 2 ( x – g
w 2 ) = 0 බව පෙන්වන්න. මෙහි w 2 = λ
2ml t වේලාවේ දී P අංශුවේ පිහිටීම x = g
w 2 + Acoswt + B sinwt යන්නෙන් දෙනු ලැබෙයි නම්. A හා B නියතවල අගයයන් නීර්ණය කරන්න. ඒ නයින්, i ) පසුව එළඹෙන චලිතයේදී OP තන්තුවේ දිග කිසිවිටෙක 1 ට අඩු නොවන බවද, ii ) PQ තන්තුවේ ආතතිය 2mg sin 2 wt
2 බව ද පෙන්වන්න. ප්රත්යස්ථ තන්තුවේ උපරිම විතතිය 2l නම් , λ හි අගය සොයා පළමු වැනි වරට උපරිම විතතිය ලබාගන්නා වේලාව π l
g බවත් පෙන්වන්න. ( 1996 )
19 m ස්කන්ධයෙන් යුත් P නම් අංශුවක් සුමට තිරස් මේයක් මත තබා මේසය මත A , B , C නම් ලක්ෂ්යය තුනකට එය ඈඳා ඇත්තේ ස්වාභාවික දිග පිළිවෙලින් l 1 l 2 , l 3 ද මාපාංක පිළිවෙලින් λ 1 , λ 2 , λ 3 ද වන තන්තු තුනක් මගිනි. ABC යනු පාදයක දිග a සහිත සමපාද ත්රිකෝණයක් නම් ත්රිකෝණයේ G කේන්ද්රයෙහි අංශුවට සමතුලිතව නිශ්චලතාවේ පිහිටිය හැකි නම් ද, a ( λ 1
l 1 – λ 2
l 2 ) = ( λ 1 – λ 2 ) 3 බවත්, a ( λ 2
l 2 – λ 3
l 3 ) = ( λ 2 – λ 3 ) 3 බවත්, පෙන්වන්න. λ 2 = λ 3 ලෙස ගෙන a හා සැසඳෙන විට x නම් කුඩා දුරකින් අංශුව AG ඔස්සේ BC පාදය වෙතට විස්ථාපනය කොට චලතාවේ සිට මුදාහැරියේ නම්, මෙවිට λ 1
l 1 ( a / 3 + x – l 1 ) + 2λ 2
l 2 ( BP – l 2 ) cosA P B + m ( d 2 x ) / dt 2 = 0 බව පෙන්වන්න. x
a හි එකකට වඩා වැඩි බලයක් නොසලකා හැරිමෙන් BP = a
3 – x
2 බවත් cosA P B = ( 3 3 ) / 4a x – 1 / 2 බවත් පෙන්වන්න. එනයින්. λ_1 / λ_2 + 2 l_1 / l_2 > 3√3
2a l 1 බව දී ඇත්නම් කුඩා x අගයන් සඳහා P අංශුවේ චලිතය සරල අනුවර්තී බව අපෝහනය කරන්න. ( 1997 )
20 ස්වභාවික දිග ද ස්තබ්ධතාව (දැඩියාව) k ද, වූ පරිපූණ දුන්නක් සඳහා බල නියමය ප්රකාශ කරන්න. ස්කන්ධය m වූ p අංශුවක් 4l දුරක පරතරයෙන් වූ බිත්ති දෙකකට ලම්බව ඝර්ෂණය රහිත සෘජු තිරස් මගක දෝලනය වෙයි. එම අංශුව ස්වභාවික දිග ද ස්තධතාව k ද වූ පරිපූණ දුන්නක් මගින් එක් බිත්තියක වූ A ලක්ෂ්යයකටත් සර්වසම දුන්නකින් අනෙක් බිත්තියේ වු B ලක්ෂ්යයකටත් ඈඳා තිබෙයි. එම දුනු මඟින් අංශුව මාර්ගය ඔස්සේ තල්ලුවකට හා ඇඳිල්ලකට ලක් කෙරෙයි. t වේලාවේ දී AP = x නම්, i ) . x ≤ l වූ විටත් ii ) . l ≤ x ≤ 3l වූ විටත් iii ) . 3l ≤ x ≤ 4l වූ විටත් අංශුවේ චලිත සම්කරණ ව්යුත්පන්න කර ඒවාට එකම ආකාරයක් තිබෙන බව පෙන්වන්න. ඒ නයින්, චලිතය හැමවිටම කාලාවර්ත බවත් කාලාවර්තය 2π m
2k බවත් පෙන්වන්න. අංගුවට ගතහැකි උපරිම වේගය සොයන්න. ( 1998 )
21 ස්කන්ධය m වූ p අංශුවක් ස්වාභාවික දිග l සහ මාපාංකය 2mg වූ සැහැල්ලු ප්රත්යස්ථ තන්තුවක එක කෙළවරකට සම්බන්ධ කර ඇත. තන්තුවේ අනික් කෙළවර o අචල ලක්ෂ්යයකට සම්බන්ධ කර ඇත. තන්තුව සිරස්ව තිබියදී අංශුව එහි සමතුලන පිහිටීමෙන් d දුරක් පහළට ඇද නිශ්චලතාවයේ සිට මුදාහරිනු ලැබේ. p අංශුවේ සමතුලිත පිහිටීමේ සිට පහළට සිරස් විස්ථාපනය t කාලයේදී x වෙයි නම්, d 2 x
dt 2 + 2g
l x = 0 බව පෙන්වන්න. d < l
2 වෙයි නම් අංගුව එහි සමතුලිත පිහිටීම වටා π 2l
g කාලාවර්තය සහිතව සරල අනුවර්තී චලිතයේ යෙදෙන බවත් තන්තුව නොබුරුල්ව තිබෙන බවත් පෙන්වන්න. d > l
2 වෙයි නම් l
2g [ π – sin -1 ( l
2d ) ] කාලයකට පසු තන්තුව බුරුල් වන බව පෙන්වන්න. ( 1999 )
22 ස්කන්ධය m වූ කොටයක් තිරස් වේදිකාවක් මත සාපේක්ෂ නිශ්චලතාවයේ තිබෙන අතර වේදිකාව විස්තාරය a සහ කාලාවර්තය T වන සිරස් සරල අනූවර්තී දෝලන සිදුකරයි. වේදිකාවේ මධ්යන්යය පිහිටීමේ සිට සිරස්ව ඉහළට මැන්න විස්ථාපනය x වන විට වේදිකාවෙන් කොටය කෙරෙහි ප්රතික්රියාව mg ( g – ( 4π -2 x
T 2 ) බව පෙන්වන්න. T = 1s නම් කොටය වේදිකාවෙන් ඉවත් නොවන පරිදි තිබිය හැකි විශාලතම විස්තාරය මීටර වලින් අපෝහනය කරන්න. [ π 2 ≈ 9.8 බවද ගුරුත්වජ ත්වරණය ms -1 වලින් එම අගයම ගන්නා බවද උපකල්පනය කරන්න.] ( 2000 )
23 ස්කන්ධය m වූ අංශුවක් ස්වාභාවික දිග l වූ සැහැල්ලු ප්රත්යස්ථ තත්තුවක එක කෙළවරකට සම්බන්ධ කරන ලදුව සමතුලිතතාවේ එල්ලෙයි. තන්තුවේ අනෙක් කෙළවර අචල O ලක්ෂ්යයකට ගැට ගසා ඇත. අංශුව O ට පහළින් 2l විස්ථාපනයකින් වූ C ලක්ෂ්යයහි ඇත්නම් තන්තුවේ ප්රත්යස්ථථතා මාපාංකය mg බව පෙන්වන්න. අංශුව දැන් C සිට gl ආරම්භක වේගයෙන් සිරස්ව පහළට ප්රක්ෂේප කරනු ලැබේ. t කාලයේ දී එහි O සිට පහළට විස්ථාපනය x වෙයි. x ̈ + g
l ( x – 2l ) = 0 බව පෙන්වා අංශුවේ සරල අනුවර්තී චලිතයෙහි කේන්ද්රය සහ කාලාවර්තය හඳුන්වා දෙන්න. x හි උපරිම සහ අවම අගයන් ලබාගන්න. ( 2001 )
24 ස්වාභාවික දිග 2l සහ මාපාංකය mg වූ ප්රත්යස්ථ තන්තුවක මධ්ය ලක්ෂ්යයකට ස්කන්ධය m වූ P අංශුවක් ගැට ගසා ඇත. සුමට තිරස් මේසයක එකිනෙකට 4l දුරකින් පිහිටි අචල A , B ලක්ෂ්යය දෙකකට තන්තුවේ දෙකෙළවර ඈඳා ඇත. ආරම්භයේ දී A , P , B සරල රේඛීයව AP = 3l වන පරිදි P අංශුව නිශ්චලතාවයේ තබා එම පිහිටීමේ සිට මුදා හරිනු ලැබේ. AP = 2l + x වන පරිදි වූ පිහිටීමක P අංශුවේ තිබෙන විට එහි චලිතයේ සමීකරණය ලියා දක්වන්න. ඒ නයින්, w 2 = 2g
l වූ, x ̈ + w 2 x = 0 සමීකරණය ලබාගන්න. P අංශුවේ සරල අනුවර්තී චලිතයෙහි කේන්ද්රයෙහි. විස්තාරය සහ කාලාවර්තය සොයන්න. තව ද අංශුවේ උපරිම වේගයත් එය ලැබීමට ගතවන අඩුතම කාලයත් සොයන්න. ( 2002 )
25 ස්කන්ධය m වූ P අංශුවක් ස්වාභාවික දිග l ද ප්රත්යස්ථතා මාපාංකය 4mg ද වන AB ප්රත්යස්ථ තන්තුවක A කෙළවරට ගැටගසා ඇති අතර B කෙළවර බිමෙහි සිට 2l ට වැඩි උසකින් පිහිටි අචල ලක්ෂ්යයකට ගැට ගසා ඇත . P අංශුව B හි නිසලව තබා මුදා හරිනු ලැබේ. ශක්ති සංස්ථිතිය පිළිබඳ මූලධර්මය යෙදීමෙන්, තන්තුවේ උපරිම දිග 2l බව පෙන්වා, තන්තුව යන්තමින් ඇදී ඇති විට P හි ප්රවේගය සොයන්න. x (>1) යනු කාලයේදී තන්තුවේ දිග යැයි සිතමු. P හි x ̈ ප්රවේගය නීර්ණය කිරීම සඳහා සමීකරණයක් ලියන්න. එම සමීකරණයෙන්, ( y + 4g
l y = 0 ; y ≥ – l
4 ) ̈ ආකාරයේ සමීකරණයක් ලැබෙන බව පෙන්වන්න. මෙහි y = x – 5l
4 වේ. y සඳහා y = A coswt + B sin ws ආකාරයේ විසඳුමක් උපකල්පනය කරමින් A , B , w නියත සොයන්න. ඒ නයින්, y හි උපරිම අගය නීර්ණය කර එමගින් තන්තුවේ උපරිම දිග ලබාගන්න
26 ස්කන්ධය m වූ කුඩා සුමට මුදුවක් තුළින් යන ස්වාභාවික දිග l වූ ලුහු ප්රත්යස්ථ තන්තුවක එක් කෙළවරක් සිලිමක වූ 0 ලක්ෂ්යයකට ඈඳා ඇත. මුදුව 0 ලක්ෂ්යයෙහි නිසලව රඳවා තිබියදී තන්තුවේ අනෙක් කෙළවරට ඈඳා ඇති ස්කන්ධය M වූ P අංශුවක් සමතුලිතතාවෙන් එල්ලා ඇත. තන්තුවේ ප්රත්යස්ථතා මාපාංකය 2Mg නම් සමතුලිත පිහිටුමේ දී තන්තුවේ විතතිය l
2 බව පෙන්වන්න. දැන් 0 හි දී නිශ්චලතාවයෙන් මුදනු ලැබූ මුදුව තන්තුව දිගේ ගුරුත්වය යටත්තේ සිරස්ව යටි අතට සර්පණය වී P සමග ගැටී හාවෙයි. මුදුවෙන් හා අංශුවෙන් සමන්විත වූ සංයුත වස්තුව m / ( M + m ) 3gl ප්රවේගයෙන් සිරස්ව යටි අතට චලනය වීම අරඹන බව පෙන්වන්න. තන්තුවේ විතතිය x විට සංයුත වස්තුව සඳහා චලිත සමීකරණය ලියා දක්වා සංයුත වස්තුව, 2Mg
( M + m ) l සංඛ්යාතය සහිත සරල අනුවර්තී චලිතයේ යෙදෙන බව පෙන්වන්න.
27 ස්වභාවික දිග l වූ ලුහු ප්රත්යස්ථ තන්තුවක එක් කෙළවරක් අචල ලක්ෂ්යයකට ඈඳා ඇති අතර අනෙක් කෙළවරින් ස්කන්ධය m වූ P අංශුවක් සමතුලිතව එලෙයි. සිරස් සමතුලිත පිහිටීමෙහි තන්තුවේ විතතිය c වෙයි. තන්තුවේ ප්රත්යස්ථතා මාපාංකය සොයන්න. P අංශුව සමතුලිතතාවෙන් නිසලව ඇති විට සමාන ස්කන්ධයක් ඇති වෙනත් Q අංශුවක් P ට සිරස්ව ඉහළින් c උසක සිට නිසලව තිබී වැටී P සමඟ ගැටී බද්ධ වෙයි. ගැටුමට පසු t කාලයේ දී තන්තුවේ x විතතිය ( x + w 2 ( x – 2c ) = 0 ) ̈ සමීකරණය සපුරාලන බව පෙන්වන්න. මෙහි w^2 = g
2c වෙයි. x = 2c + acoswt + bsin wt වන පරිදි a සහ b නියත සොයන්න. ඒ නයින්, සංයුක්ත අංශුව ගැටුමෙන් 3π
4 2c
g කාලයකට පසුව ක්ෂණික නිශ්චලතාවට පැමිණෙන බව පෙන්වා මෙම මොහොතේ තන්තුවේ විතතිය සොයන්න ( 2005 )
28 ස්වාභාවික දිග සහ මාපාංකය mg වූ ප්රත්යාස්ථ තන්තුවක එක් කෙළවරක් සුමට තිරස් මේසයක් මත එක දාරයක සිට 2l දුරකින් වූ අචල O ලක්ෂයකට ඇදා ඇත. තන්තුවේ අනෙක් කෙළවර ස්කන්ධය m වූ P අංශුවකට ඇදා ඇත. සැහැල්ලු අප්රත්යාස්ථ තන්තුවක් මඟින් P අංශුව ස්කන්ධය m වූ දෙවැනි Q අංශුවකට සම්බන්දකර ඇත. ආරම්භයේ දී OP = PQ = l ලෙස Q අංශුව මේසයේ දාරය අසල තබා සීරුවෙන් ඉවතට තල්ලු කරනු ලබන්නේ පද්ධතිය නිශ්චලතාවයේ සිට චලනය චලනය වීමට පටන්ගන්නා පරිදි ය. t කාලයේ දී OP = l + x වන අතර P අංශුව මේසය මත තිබිය දී Q අංශුව මේසයේ මට්ටමෙන් x ගැඹුරකින් පිහිටයි. යාන්ත්රික ශක්ති සංස්ථිති මූලධර්මය යෙදීමෙන් හෝ අන් ක්රමයකින් හෝ x ̈ = w 2 [ t 2 – ( l – x ) 2 ] බව පෙන්වන්න. මෙහි w 2 = g
2l වෙයි. P අංශුවේ ඇතිවන සරල අනුවර්තී චලිතයෙහි කේන්ද්රය සහ විස්තාරය සොයන්න. P අංශුව මේසයේ දාරයට ළඟාවන්නේ t = π l
2g මොහොතේ දී බව පෙන්වා එවිට එහි වේගය සොයන්න. ( 2006 )
29 ස්වාභාවික දිග l වූ සැහැල්ලු ප්රත්යාස්ථ තන්තුවක එක් කෙළවරක් 0 අචල ලක්ෂ්යයකට සම්බන්ධ කර ඇති අතර අනෙක් කෙළවර ස්කන්ධය m වු අංශුවකට සම්බන්ධ කර ඇත. අංශුව සමතුලිතව එල්ලා තිබෙන විට තන්තුවේ දිග ද වෙයි. තන්තුවේ ප්රත්යාස්ථතා මාපාංකය සොයන්න. අංශුව ස්වකීය සමතුලිත පිහිටීමේ සිට a දුරක් සිරස්ව පහළට ඇද එහි සිට නිශ්චලතාවයෙන් මුදා හරිනු ලැබෙයි. සමතුලිත පිහිටීම සිට පහළට මනින ලද අංශුවෙහි විස්ථාපනය හා t කාලයේ දී x වෙයි. තන්තුව අදී තිබෙන තාක් d 2 x
dt 2 + w 2 x = 0 බව පෙන්වන්න. මෙහි w 2 = 2g
l වෙයි. a < l
2 අවස්ථාවේ දී සිදුවන චලිතයෙහි කාලාවර්තය සහ විස්තරය සොයන්න. a = l
2 + b , ( b > 0 ) අවස්ථාවේ දී තන්තුව පළමුවරට බුරුල්වීමට ගන්නා කාලය √ ( l
2g [ π – c -1 ( l
l + 2b ) ] බව පෙන්වන්න. d 2 x
dt 2 + w 2 x = 0 සමීකරණයේ විසඳුම x = A coswt + B sin wt බව උපකල්පනය කිරීම මැනවි. මෙහි A සහ B යනු නීර්ණය කළ යුතු නියත දෙකකි.] (2007)
30 ස්වාභාවික දිග l වූ සැහැල්ලු ප්රත්යාස්ථ තන්තුවක එක් කෙළවරක් අචල O ලක්ෂ්යයකට ඈඳා ඇති අතර අනෙක් කෙළවරෙහි පිළිවෙලින් ස්කන්ධ m සහ 3m වු O සහ Q අංශු දෙකක් නතුව l + 4a දිගකට විස්තීරණය කරමින් සමතුලිතතාවේ එකට එල්ලෙයි. Q අංශුව ක්ෂණිකව ඉවතට වැටෙයි. t කාලයකට පසුව තන්තුවේ දිග l + x වෙයි නම්, x > 0 සඳහා d 2 x
dt 2 + g
a ( x – a ) = 0 සමීකරණය ලබාගන්න. සමීකරණයෙහි විසඳුම x = a + b sin wx + c cos wt බව දී ඇත්නම් b සහ c නියතවල අගයන් සොයන්න. මෙහි w 2 = g
a වෙයි. P අංශුව ආරම්භක පිහිටීමෙන් ඉහළට ළඟාවන උපරිම උස සොයා එම උසට ළඟාවීමට ගතවන කාලය a
g { π – α + 2 2 } බව පෙන්වන්න. මෙහි α යනු cos -1 1
3 සුළු කෝණයයි. ( 2008 )
31 P අංශුවක් x 2 + y 2 = a 2 වෘත්තය මත ඒකාකාර aw වේගයෙන් චලනය වෙයි. Q යනු P සිට y අක්ෂය මත ලම්බයේ අඩිය නම්, කාලාවර්තය 2π
w වූ සරල අනුවර්තී චලිතයක Q යෙදෙන බව පෙන්වන්න. ස්වාභාවික දිග l වූ සැහැල්ලු සර්පිල දුන්නක් ස්වකිය අක්ෂය සිරස්ව ඇති ව පහත කෙළවරෙහි සවිකර ඇත. දුන්නේ උඩු කෙළවර මත තබන ලද ස්කන්ධය m වූ අංශුවකට නිශ්චලව තිබෙන දුන්න d දුරක් සම්පීඩනය කළ හැකිය. මෙහි c < l වේ. එම අංශුවම h උසක සිට දුන් උඩු කෙළවර මත වැටීමට සැලැස්වූයේ නම්, l ≥ a + d බව දී ඇති විට විස්තාරය a = d 2 + 2dh වන සරල අනුවර්තී චලිතයක අංශුව යෙදෙන බව පෙන්වන්න. මෙම චලිතයේ දී අංශුව අඩු තරමින් 3π
2 d
g කාල ප්රාන්තරයක් වත් දුන්න මත රැඳී පවතී නම්, ( h
g ) හි උපරිම අගය සොයන්න. ( 2009 )
32 ස්කන්ධය m වූ P නම් අංශුවක් ස්වාභාවික දිග l වූ ප්රත්යස්ථ තන්තුවක එක් කෙළවරකට සම්බන්ධ කර ඇති අතර තන්තුවෙහි අනෙක් කෙළවර සීවිලිමක 0 අචල ලක්ෂ්යයකට සම්බන්ධ කර ඇත. λ යනු තන්තුවේ ප්රත්යස්ථතා මාපාංකය නම්, P අංශුව සමතුලිතතාවෙන් එල්ලෙන විට තන්තුවේ a විතතිය a = mgl
λ මඟින් දෙනු ලබන බව පෙන්වන්න. OP සිරස්ව ලෙස ද එහි දිග l + a + b ට සමාන වන ලෙස ද තන්තුව වැඩි දුරටත් b ( > a ) දිගකින් අඳිනු ලැබේ. P අංශුවේ නිශ්චලතාවෙන් මුදා හැරෙයි. තත්තුවේ දිග l + a + x වන විට P අංශුවේ චලිත සමීකරණය ලියා දක්වා සුපුරුදු අංකනයෙන් x ̈ + g
ax = 0 බව පෙන්වන්න. මෙහි – a ≤ x ≤ b වේ. ඉහත සමීකරණයේ විසඳුම x = Acos g
t t + B sin g
t t අකාරයේ යැයි උපකල්පනය කරමින් A හා B සොයන්න. ∝ sin -1 ( a
b ) වන a
g [ π
2 + ∝ ] කාලයක් සඳහා වූ අංශුව සරල අනුවර්තී චලිතයේ යෙදෙන බව ද සරල අනුවර්තී චලිතයෙන් P අංශුව ඉවත්වන මොහොතේ දී එහි ප්රවේගය උඩුඅතට g
a ( b 2 – a 2 ) බව ද පෙන්වන්න. අනතුරුව P අංශුව ගුරුත්වය යටතේ චලනය වන බවද b > a 1 + 2λ
mg නම්, එය නිශූන්ය ප්රවේගයකින් සීලිමේ ගැටෙන බවද පෙන්වන්න. ( 2010 )
33 ස්වාභාවික දිග l ප්රත්යස්ථතාතා මාපාංකය λ ද වන තුනී සැහැල්ලු ප්රත්යස්ථතා දුන්නක් සුමට තිරස් මේසයක් මත නිසලව ඇත. එහි කෙළවරක් මේය මත වූ අචල ලක්ෂ්යයකට සවිකර ඇත. එහි අනෙක් කෙළවරට ස්කන්ධය m වූ අංශුවක් ඈඳා ඇත. එහි දිගේ දුන්න ඇඳ මුදා හරිනු ලැබෙයි. ආවර්ත කාලය 2π l
λ සහිත සරල අනුවර්තී චලිතයක අංශුව යෙදෙන බව පෙන්වන්න. ( 2011 )
34 ස්වාභාවික දිග l වූ දින ‘සැහැල්ලු ප්රත්යස්ථතා තත්තුවක එක් කෙළවරකට ස්කන්ධය m වූ P නම් අශුවක් ඇඳ ඇත. තන්තුවෙහි අනෙක් කෙළවර තිරස් පොළොවක සිට 4l උසින් පිහිටි අචල O තලයකට සවිකර ඇත. P අංශුව සමතුලිතතාවෙන් එල්ලෙන විට තන්තුවේ විතතිය l වේ. තන්තුවේ ප්රත්යස්ථතා මාපාංකය mg බව පෙන්වන්න. P අංශුව දැන් 0 හි තබා gl ප්රවේගයෙන් සිරස්ව පහළට ප්රක්ෂේප කරනු ලැබෙයි. P අශුව (දුරක් වැටුණු විට එහි ප්රවේගය සොයන්න, තන්තුවෙහි දිග 2l + x වන විට P අංශුව සඳහා චලිත සමීකරණය ලියා දක්වා සුපුරුදු අංකනයෙන් x ̈ + g
l x = 0 බව පෙන්වන්න. මෙහි – 1 ≤ x ≤ 2l වේ. ඉහත සමීකරණයෙන් c ( > 0 ) නියතයක් වන x ̈^2 = g
l ( c 2 – x 2 ) දෙනු ලැබේ. යැයි උපකල්පනය කරමින් C හි අගය සොයන්න. P අංශුව පොළවට එළඹෙන විට ක්ශනික නිශ්චලතාවට පැමිණෙන බව පෙන්වා 0 සිට පොළොවට එළඹීමට ගතවන කාලය 1
3 ( 3 3 – 3 + 2π ) l
g බව පෙන්වන්න. ( 2011 )
35 A හා B යනු සුමට තිරස් මේසයක් මත එකිනෙක අතර දුර 8l ක් වන ලක්ෂ්යය දෙකකි. ස්කන්ධය m වූ P නම් සුමට අංශුවක් A හා B අතර AB මත පිහිටි ලක්ෂ්යයට තබා ඇත. ස්වාභාවික දිග 3l හා ප්රත්යස්ථතා මාපාංකය 4λ වන සැහැල්ලු ප්රක්ෂේප තන්තුවක් මඟින් A ලක්ෂ්යයට ද ස්වාභාවික දිග 2l හා ප්රත්යස්ථතා මාපාංකය λ වන සැහැල්ලු ප්රත්යස්ථ තන්තුවක් මඟින් B ලක්ෂ්යයට ද P අංශුව සම්බන්ධ කෙරේ. P අංශුව C ලක්ෂ්යයේදී සමතුලිතතාවේ පවතී නම්, AC = 42 / 11 l බව පෙන්වන්න. P අංශුව AB හි මධ්ය ලක්ෂ්යය වන M ලක්ෂ්යයේ තබා නිශ්චලතාවෙන් මුදා හැරේ. P අංශුව AB දිගේ A ලක්ෂ්යයේ සිට x දුරින් පිහිටන විට තන්තු දෙකෙහි ආතති ලබාගන්න. 40
11 l ≤ x ≤ 4l සඳහා P අංශුවේ චලිත සමීකරණය ලියා දක්වා සුපුරුදු අංකනයෙන්, x ̈ 11λ
6ml ( x – 42
11 l ) = 0 බව පෙන්වන්න. y = x – 42
11 l යැයි ලිවීමෙන් y ̈ = 11λ
6ml y × 0 බව පෙන්වන්න. ඉහත සමීකරණයේ විසඳුම y = A cos wt + B sin wt ආකාරයේ යැයි උපකල්පනය කරමින් A , B හා ω නියත සොයන්න. P අංශුව A ලක්ෂ්යය සිට 41
11 l දුරින් පිහිටන විට එහි ප්රවේගය සොයන්න. ( 2012 )
36 ස්කන්ධය m වූ අංශුවක් ස්වභාවික දිග l වූ සැහැල්ලු ප්රත්යස්ථතා තන්තුවක එක කෙළවරකට ඈඳා ඇති අතර තන්තුවේ අනෙක් කෙළවර අචල 0 ලක්ෂ්යයකට ඈඳා ඇත. අංශුව සමතුලිත ව එලෙන විට තන්තුවේ විතතිය 1
3 වේ. තන්තුවේ ප්රත්යස්ථතා මාපාංකය සොයන්න. අංශුව 0 ට 1
2 දුරකින් සිරස්ව පහළින් වූ ලක්ෂ්යයේ තබා නිශ්චලතාවේ සිට මුදා හරිනු ලැබේ. 0 සිට l දුරකින් සිරස්ව පහළින් වූ A ලක්ෂ්යය වෙත අංශුව ප්රථම වතාවට ළඟා වන විට එහි ප්රවේගය සොයන්න. B යනු අංශුව ළගා වන පහළ ම ලක්ෂ්යය යැයි ගනිමු. A සිට B දක්වා අංශුවේ චලිතය සඳහා තන්තුවේ විතතිය x යන්න x ̈ + 3g
l ( x – 1
3 ) = 0 සමීකරණය සපුරාලන බව පෙන්වන්න. ඉහත සමීකරණයේ විසඳුම් x = 1
3 α cosωt + B sinωt ආකාරයේ බව උපකල්පනය කරමින් α , β හා ω නියතවල අගයන් සොයන්න. එනයින්, අංශුව A සිට B දක්වා යෙදෙන සරල අනුවර්තී චලිතයේ කේන්ද්රය හා විස්තාරය සොයන්න. මුදා හළ මොහොතේ සිට l
g { 1 + 2π
3 3 } කාලයකට පසුව අංශුව B වෙත ළඟා වන බව පෙන්වන්න. අංශුව B හි ඇතිවිට තන්තුවේ ආනනිය සොයන්න. ( 2013 )
37 ස්වාභාවික දිග a හා ප්රත්යස්ථතා මාපාංකය 4mg වූ සැහැල්ලු ප්රත්යස්ථ තන්තුවක එක කෙළවරක් අචල 0 ලක්ෂ්යයකට ගැට ගසා ඇති අතර අනෙක් කෙළවර ස්කන්ධය m වූ අංශුවකට සම්බන්ධ කර ඇත. 0 හි නිශ්චලතාවයේ සිට අංශුව ගුරුත්වය යටතේ මුදා හරිනු ලැබේ. ශක්ති සංස්ථිති මූලධර්මය යෙදීමෙන් පසුව සිදුවන චලිතයේ දී තන්තුවේ උපරිම දිග සොයන්න ( 2014 ) .
38 ස්වාභාවික දිග 4a හා ප්රත්යස්ථතා මාපාංකය 8 m ට වූ සිහිල් සැහැල්ලු ප්රත්යස්ථතා දුන්නත්, එහි පහළ කෙළවර 0 අචල වන සේ සිර සිටුවා ඇත. ස්කන්ධය m වූ P අංශුවක් එහි ඉහළ කෙළවරට ඈඳා තිබේ. P අංශුව 0 ට සිරස්ව ඉහළින් වූ A ලක්ෂ්යයක සමතුලිතව ඇත. OA = 7a
2 බව පෙන්වන්න. දැන්, එම m ස්කන්ධය ම සහිත තවත් Q අංශුවක් P ට සීරුවෙන් ඈඳනු ලබන අතර, සංයුක්ත අංශුව A හි නිශ්චලතාවයේ සිට චලිතය ආරම්භ කරයි. සංයුක්ත අංශුවේ චලිත සමීකරණය x ̈ = – g
a x බව පෙන්වන්න. මෙහි x යනු OB = 3a වන පරිදි O ට සිරස්ව ඉහළින් පිහිටි B ලක්ෂ්යයේ සිට සංයුක්ත අංශුවේ විස්ථාපනය වේ. සංයුක්ත අංශුව ළඟා වන පහළම ලක්ෂ්යය B යැයි ගනිමු. 0C දිග ද A සිට C දක්වා චලනය වීමට සංයුක්ත අංශුව ගන්නා කාලය ද සොයන්න. සංයුක්ත අංශුව C හි ඇති මොහොතේ දී Q අංශුව සීරුවෙන් ඉවත් කරනු ලැබේ. පසුව සිදුවන P අංශුවේ චලිතය සඳහා චලිත සමීකරණය y ̈ = – 2g
a y පෙන්වන්න. මෙහි x යනු A ලක්ෂ්යයේ සිට P අංශුවේ විස්තාපනය වේ. මෙම සමීකරණයට Y = α cosωt + β sin ωt ආකාරයේ විසඳුමක් උපකල්පනය කරමින් α , β හා ω නියතවල අගයන් සොයන්න. එනයින්, C සිට D දක්වා චලනය වීමට P අංශුව ගන්නා කාලය π
3 2a
g බව පෙන්වන්න. මෙහි D යනු OD = 4a වන පරිදි 0 ට සිරස්ව ඉහළින් පිහිටි ලක්ෂ්යය වේ. D වෙත ළඟා වන විට P අංශුවේ වේගය ද සොයන්න. ( 2014 )
39 ස්වභාවික දිග a හා ප්රත්යස්ථතා මාපාංකය 2mg වූ සැහැල්ලු ප්රත්යස්ථ තන්තුවක එක කෙළවරක් අචල A ලක්ෂ්යයකට ගැට ගසා ඇත. A හි මට්ටමට ඉහළින් සවි කරන ලද B කුඩා සුමට නාදැත්තක් උඩින් තන්තුව යන අතර, තන්තුවේ අනෙක් කෙළවරට ස්කන්ධය m වූ P අංශුවක් සම්බන්ධ කර ඇත. AB දුර a වන අතර, BA යටි අත් සිරස සමග සාදන කෝණය π
3 වේ. ආරම්භයේ දී P අංශුව B නාදැත්තට යන්තමින් පහළින් තබා සිරස්ව පහළට u = 5ga
g වේගයෙන් ප්රක්ෂේප කරනු ලැබේ. කාලය t වන විට තන්තුවේ විතතිය x යැයි ගනිමු. P අංශුවෙහි සරල අනුවර්තී චලිතය සඳහා සමීකරණය X ̈ + ω 2 X = 0 ආකාරයෙන් ප්රකාශ කළ හැකි බව පෙන්වන්න; මෙහි X = x – a
2 හා ω 2 = 2g
a වේ. මෙම චලිත සමීකරණය සඳහා , X ̈ 2 = ω 2 ( A 2 – X 2 ) ආකාරයේ විසඳුමක් උපකල්පනය කරමින්, සරල අනුවර්තී චලිතයේ විස්තාරය A = 3a
4 බව පෙන්වා, අංශුව ළඟා වන පහත් ම පිහිටීම වූ E ලක්ෂ්යය සොයන්න. සරල අනුවර්තී චලිතයේ C කේන්ද්රය පසුකර අංශුව යන විට එහි වේගය 3u
5 බව පෙන්වන්න. අනුරූප වෘත්ත චලිතය සැලසීමෙන් හෝ අන් ක්රමයකින් හෝ, P අංශුව පහළට චලනය වීමේ දී, C පසු කර යෑමට ගන්නා කාලය a
2g { π
2 – cos -1 ) ( 2
3 ) } බව පෙන්වන්න. තවදුරටත්, P අංශුව එහි පහත් ම පිහිටීම වූ E වෙත ළඟා වීමට ගන්නා කාලයත්, නාදැත්තක් මත තන්තුවෙන් ඇති කරනු ලබන බලයේ උපරීම විශාලත්වයත් සොයන්න. ( 2015 )
40 ස්වාභාවික දිග a හා ප්රත්යස්ථතා මාපාංකය 4 mg සැහැල්ලු ප්රත්යස්ථ තත්තුවක එක් කෙළවරක් අචල 0 ලක්ෂ්යයක ද අනෙක් කෙළවර ස්කන්ධය m වූ P අංශුවකට ද ගැට ගසා ඇත. P අංශුව, 0 හි නිශ්චලතාවයේ සිට මුදා හරිනු ලැබේ. P අංශුව A ලක්ෂ්යය පසු කර යන විට එහි ප්රවේගය සොයන්න. මෙහි 0A = a වේ. තන්තුවේ දිග x ( ≥ a ) යන්න X ̈ + 4g
a ( x – 5a
4 ) = 0 සමීකරණය සපුරාලන බව පෙන්වන්න. X = x – 5a
4 ලෙස ගෙන, ඉහත සමීකරණය X ̈ + ωX = 0 ආකාරයෙන් ප්රකාශ කරන්න. මෙහි ω ( > 0 ) නිර්ණය කළ යුතු නියතයකි. X ̈ 2 = ω 2 ( c 2 – X 2 ) බව උපකල්පනය කරමින් මෙම සරල අනුවර්තී චලිතයෙහි විස්තරය වන C සොයන්න. P අංශුව ළඟා වන පහළම ලක්ෂ්යය L යැයි ගනිමු. A සිට L දක්වා චලනය වීමට P මගින් ගනු ලැබූ කාලය 1
2 a
g { π – cos -1 ( 1
3 ) } බව පෙන්වන්න. P අංශුව K හි තිබෙන මොහොතේ දී ස්කන්ධය λm ( 1 ≤ λ < 3 ) වූ තවත් අංශුවක් සීරුවෙන් P ට ඈඳනු ලැබේ. ස්කන්ධය ( 1 + λ ) m වූ සංයුක්ත අංශුවේ චලිත සමීකරණය X ̈ + 4g
( 1 + λ ) a { x – ( 5 + λ ) a
4 } = 0 බව පෙන්වන්න. සංයුක්ත අංශුව, ( 3 – λ ) a
4 විස්තරය සහිත පූර්ණ සරල අනුවර්තී චලිතයේ යෙදෙන බව තවදුරටත් පෙන්වන්න. ( 2016 )
41 ස්වාභාවික දිග a හා ප්රත්යස්ථතා මාපාංකය mg වූ සැහැල්ලු ප්රත්යස්ථ තන්තුවක එක් කෙළවරක් සුමට තිරස් ගෙබිමකට 3a උසක් ඉහළින් වූ O අචල ලක්ෂ්යයකට ඈඳා ඇති අතර අනෙක් කෙළවර ස්කන්ධය m වූ අංශුවකට ඈඳා ඇත. අංශුව O අසලින් තබා, ga වේගයකින් සිරස් ව පහළට ප්රක්ෂේපණ කරනු ලැබේ. තන්තුවේ දිග x යන්න, a ≤ x < 3a සඳහා X ̈ + g
a ( x – 2a ) = 0 සමීකරණය සපුරාලන බව පෙන්වා මෙම සරල අනුවර්තී චලිතයෙහි කේන්ද්රය සොයන්න. ගෙබිම සමග පළමු ගැටුම තෙක් අංශුවේ පහළට චලිතය සඳහා ශක්ති සංස්ථිති මූලධර්මය යෙදීමෙන් a ≤ x < 3a සඳහා x ̈ 2 = g
a ( 4ax – x 2 ) බව පෙන්වන්න. X = x – 2a යැයි ගනිමින් අවසාන සමීකරණය – a ≤ X < a සඳහා x ̈ 2 = g
a ( A 2 – X 2 ) ආකාරයෙන් ප්රකාශ කරන්න. මෙහි A යනු නිර්ණය කළ යුතු විස්තාරය වේ. ගෙබිම සමග පළමු ගැටුමට මොහොතකට පෙර අංශුවේ ප්රවේගය කුමක් ද? අංශුව හා ගෙබිම අතර ප්රත්යාගති සංගුණකය 1
3 වේ. පළමු ගැටුමෙන් පසු තන්තුව බුරුල් වන තෙක් අංශුවේ උඩු අත් චලිතයට – a ≤ X < a සඳහා X ̈ = g
a ( B 2 – X 2 ) බව දී ඇත. මෙහි B යනු මෙම නව සරල අනුවර්තී චලිතයේ නිර්ණය කළ යුතු විස්තාරය වේ. ඉහතින් විස්තර කරන ලද යම් අත් හා උඩු අත් සරල අනුවර්තී චලිතවල අංශුව යෙදෙන මුළු කාලය 5π
6 a
g බව පෙන්වන්න. ( 2017 )