7.Gravitation
medium

સૂર્ય જેવા તારાની આસપાસ જુદા જુદા અંતરે અસંખ્ય પદાર્થો ગતિ કરે છે. તે બધા વર્તુળાકાર કક્ષામાં ગતિ કરે છે તેમ ધારો. તારાના કેન્દ્રથી પદાર્થનું અંતર $r$ અને તેનો રેખીય વેગ $v$, કોણીય વેગ $\omega $, ગતિઊર્જા $K$, સ્થિતિઊર્જા $U$, કુલ ઊર્જા $E$ અને કોણીય વેગમાન $L$ છે. જેમ કક્ષાની ત્રિજ્યા $r$ વધે તેમ કઈ રાશિઓ વધશે અને કઈ રાશિઓ ઘટશે તે નક્કી કરો. 

Option A
Option B
Option C
Option D

Solution

આકૃતિમાં દર્શાવ્યા અનુસાર $M$ દળના તારાની આસપાસ $m$ દળનો પદર્થ ભ્રમણ કરે છે.

પદાર્થનો રેખીય વેગ $v=\sqrt{\frac{ GM }{r}}$

$\therefore$ ત્રિજ્યા $r$ વધતાં રેખીય વેગ $v$ ધટે.

પદાર્થનો કોણીય વેગ $\omega=\frac{2 \pi}{T}$

કૅપ્લરના નિયમ પરથી, $T ^{2} \propto r^{3}$

$\therefore \quad T =k r^{\frac{3}{2}}$

$\therefore \omega=\frac{2 \pi}{k r^{\frac{3}{2}}} \Rightarrow \therefore \omega \propto \frac{1}{r^{\frac{3}{2}}}$

તેથી ત્રિજ્યા $r$ વધતાં કોણીય વેગ $\omega$ ધટશે.

પદાર્થની ગતિઉર્જા $K =\frac{1}{2} m v^{2}$

$=\frac{1}{2} m \times \frac{ GM }{r}$

$=\frac{ GM m}{2 r}$

$\therefore K\propto \frac{1}{r}$

તેથી ત્રિજ્યા $r$ વધતાં ગતિઊર્જા $K$ ધટશે.

પદાર્થની ગુરુત્વીય સ્થિતિઊર્જા $U =-\frac{ GM m}{r}$

$\therefore U \propto-\frac{1}{r}$

તેથી ત્રિજ્યા $r$ વધતાં,સ્થિતિઉર્જાનું મૂલ્ય ઘટે એટલે કે $U$ વધશે.

પદાર્થની કુલ ઊર્જા $E = K + U$

$=\frac{ GM m}{2 r}-\frac{ GM m}{r}$

$=-\frac{ GM m}{2 r}$

$\therefore E \propto-\frac{1}{r}$

Standard 11
Physics

Similar Questions

Start a Free Trial Now

Confusing about what to choose? Our team will schedule a demo shortly.