समतल में गति करते किसी कण के निर्देशांक x

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समतल में गति करते किसी कण के निर्देशांक $x = a\cos (pt)$ तथा $y(t) = b\sin (pt)$ से प्रदर्शित है, जहाँ $a,\,\,b\,( < a)$ तथा $p$ उचित विमाओं वाले धनात्मक स्थिरांक हैं। तब             

A

कण का बिन्दु पथ एक दीर्घवृत्त होता है

B

कण के वेग तथा त्वरण क्षण $t = \pi /(2p)$पर लम्बवत् होते हैं

C

कण के त्वरण की दिशा हमेशा फोकस की ओर होती है

D

(a) एवं (b)दोनों

समतल में गति करते किसी कण के निर्देशांक $x = a\cos (pt)$ तथा $y(t) = b\sin (pt)$ से प्रदर्शित है, जहाँ $a,\,\,b\,( < a)$ तथा $p$ उचित विमाओं वाले धनात्मक स्थिरांक हैं। तब             

$x = a\cos (pt)$ तथा $y = b\sin (pt)$ (दिया गया है)

$\therefore $ $\cos pt = \frac{x}{a}$ तथा $\sin pt = \frac{y}{b}$

वर्ग करने व जोड़ने पर

${\cos ^2}(pt) + {\sin ^2}(pt) = \frac{{{x^2}}}{{{a^2}}} + \frac{{{y^2}}}{{{b^2}}} = 1$

अत: कण का पथ दीर्घ वृत्त होगा।

$x$ तथा $y$ का समय $t$ के सापेक्ष अवकलन करने पर

${v_x} = \frac{{dx}}{{dt}} = \frac{d}{{dt}}(a\cos (pt)) =  - ap\sin (pt)$

${v_y} = \frac{{dy}}{{dt}} = \frac{d}{{dt}}(b\sin (pt)) = bp\cos (pt)$

$\therefore \;\;\vec v = {v_x}\hat i + {v_y}\hat j =  - ap\sin (pt)\hat i + bp\cos (pt)\hat j$

त्वरण  $\vec a = \frac{{d\vec v}}{{dt}} = \frac{d}{{dt}}[ - ap\sin (pt)\hat i + bp\cos (pt)\hat j]$

$\vec a =  - a{p^2}\cos (pt)\;\hat i - b{p^2}\sin (pt)\hat j$

$t = \frac{\pi }{{2p}}$ पर वेग

$\vec v =  - ap\sin p\left( {\frac{\pi }{{2p}}} \right)\;\hat i + bp\cos p\left( {\frac{\pi }{{2p}}} \right)\hat j$$ =  - ap\;\hat i$

$t = \frac{\pi }{{2p}}$  पर त्वरण

$\vec a = a{p^2}\cos p\left( {\frac{\pi }{{2p}}} \right)\;\hat i - b{p^2}\sin p\left( {\frac{\pi }{{2p}}} \right)\hat j$$ =  - b{p^2}\hat j$

चूँकि $\vec v\;.\;\vec a = 0$

अत: $t = \frac{\pi }{{2p}}$ पर वेग तथा त्वरण एक दूसरे के लम्बवत् हैं।