Question Number 137787 by physicstutes last updated on 06/Apr/21
$$\mathrm{A}\:\mathrm{string}\:{AB}\:\mathrm{of}\:\mathrm{lenght}\:\mathrm{2}{l}\:\mathrm{has}\:\mathrm{a}\:\mathrm{particle}\:\mathrm{attached}\:\mathrm{to}\:\mathrm{its}\:\mathrm{midpoint}\:\mathrm{C}.\: \\ $$$$\mathrm{The}\:\mathrm{ends}\:{A}\:\mathrm{and}\:{B}\:\mathrm{of}\:\mathrm{the}\:\mathrm{string}\:\mathrm{are}\:\mathrm{fastened}\:\mathrm{to}\:\mathrm{two}\:\mathrm{fixed}\:\mathrm{points} \\ $$$$\mathrm{with}\:{A}\:\mathrm{distance}\:{l}\:\mathrm{vertically}\:\mathrm{above}\:\mathrm{B}.\mathrm{With}\:\mathrm{both}\:\mathrm{parts}\:\mathrm{of}\:\mathrm{the}\:\mathrm{string} \\ $$$$\mathrm{taunt},\mathrm{the}\:\mathrm{particle}\:\mathrm{describes}\:\mathrm{a}\:\mathrm{horizontal}\:\mathrm{circle}\:\mathrm{about}\:\mathrm{the}\:\mathrm{line}\:{AB}\:\mathrm{with} \\ $$$$\mathrm{constant}\:\mathrm{angular}\:\mathrm{speed}\:\omega.\:\mathrm{If}\:\mathrm{the}\:\mathrm{tension}\:\mathrm{in}\:{CA}\:\mathrm{is}\:\mathrm{three}\:\mathrm{times} \\ $$$$\mathrm{that}\:\mathrm{in}\:{CB},\:\mathrm{prove}\:\mathrm{that}\:\mathrm{the}\:\mathrm{angular}\:\mathrm{velocity}\:\mathrm{is}\:\mathrm{2}\sqrt{\frac{\mathrm{g}}{{l}}}\:. \\ $$
Answered by mr W last updated on 06/Apr/21
Commented by mr W last updated on 06/Apr/21
$${AB}={BC}={CA}={l} \\ $$$${r}={l}\:\mathrm{cos}\:\mathrm{30}° \\ $$$${T}_{\mathrm{1}} =\mathrm{3}{T}_{\mathrm{2}} \:{as}\:{given} \\ $$$${in}\:{Y}−{direction}: \\ $$$${T}_{\mathrm{1}} \:\mathrm{sin}\:\mathrm{30}°={mg}+{T}_{\mathrm{2}} \mathrm{sin}\:\mathrm{30}° \\ $$$$\mathrm{3}{T}_{\mathrm{2}} \:\mathrm{sin}\:\mathrm{30}°={mg}+{T}_{\mathrm{2}} \mathrm{sin}\:\mathrm{30}° \\ $$$$\mathrm{2}{T}_{\mathrm{2}} \:\mathrm{sin}\:\mathrm{30}°={mg} \\ $$$$\Rightarrow{T}_{\mathrm{2}} \:={mg} \\ $$$$\Rightarrow{T}_{\mathrm{1}} =\mathrm{3}{mg} \\ $$$${in}\:{X}−{direction}: \\ $$$${mr}\omega^{\mathrm{2}} ={T}_{\mathrm{1}} \mathrm{cos}\:\mathrm{30}°+{T}_{\mathrm{2}} \mathrm{cos}\:\mathrm{30}°=\mathrm{4}{mg}\:\mathrm{cos}\:\mathrm{30}° \\ $$$${ml}\:\mathrm{cos}\:\mathrm{30}°\omega^{\mathrm{2}} =\mathrm{4}{mg}\:\mathrm{cos}\:\mathrm{30}° \\ $$$${l}\omega^{\mathrm{2}} =\mathrm{4}{g} \\ $$$$\Rightarrow\omega=\mathrm{2}\sqrt{\frac{{g}}{{l}}} \\ $$
Commented by physicstutes last updated on 06/Apr/21
$$\mathrm{this}\:\mathrm{is}\:\mathrm{fantastic}\:\mathrm{sir},\:\mathrm{i}\:\mathrm{had}\:\mathrm{never}\:\mathrm{thought}\:\mathrm{this}\:\mathrm{is} \\ $$$$\mathrm{an}\:\mathrm{equilaterial}\:\mathrm{triangle}.\:\mathrm{Thank}\:\mathrm{you}\:\mathrm{so}\:\mathrm{much}\:\mathrm{sir} \\ $$
Commented by mr W last updated on 07/Apr/21