આકૃતિ માં એક પરિમાણમાં સ્થિતિઊર્જા વિધેયના કેટલાંક ઉદાહરણો આપ્યાં છે. કણની કુલ ઊર્જાનું મૂલ્ય $y$ $(Ordinate)$ અક્ષ પર ચોકડી $(Cross)$ ની નિશાની વડે દર્શાવ્યું છે. દરેક કિસ્સામાં, એવા વિસ્તાર દર્શાવો જો હોય તો, કે જેમાં આપેલ ઊર્જા માટે કણ અસ્તિત્વ ધરાવતો ન હોય. આ ઉપરાંત, દરેક કિસ્સામાં કણની કુલ લઘુતમ ઊર્જા કેટલી હોવી જોઈએ તે દર્શાવો. ભૌતિકશાસ્ત્રની દૃષ્ટિએ આવાં કેટલાંક ઉદાહરણો વિચારો કે જેમની સ્થિતિઊર્જાનાં મૂલ્યો આ સાથે મળતાં આવે.
આકૃતિ માં એક પરિમાણમાં સ્થિતિઊર્જા વિધેયના કેટલાંક ઉદાહરણો આપ્યાં છે. કણની કુલ ઊર્જાનું મૂલ્ય $y$ $(Ordinate)$ અક્ષ પર ચોકડી $(Cross)$ ની નિશાની વડે દર્શાવ્યું છે. દરેક કિસ્સામાં, એવા વિસ્તાર દર્શાવો જો હોય તો, કે જેમાં આપેલ ઊર્જા માટે કણ અસ્તિત્વ ધરાવતો ન હોય. આ ઉપરાંત, દરેક કિસ્સામાં કણની કુલ લઘુતમ ઊર્જા કેટલી હોવી જોઈએ તે દર્શાવો. ભૌતિકશાસ્ત્રની દૃષ્ટિએ આવાં કેટલાંક ઉદાહરણો વિચારો કે જેમની સ્થિતિઊર્જાનાં મૂલ્યો આ સાથે મળતાં આવે.
$x>a ; 0$
Total energy of a system is given by the relation
$E= P.E. + K . E$
$- K.E. =E- P.E.$
Kinetic energy of a body is a positive quantity. It cannot be negative. Therefore, the particle will not exist in a region where K.E. becomes negative.
In the given case, the potential energy ( $V_{0}$ ) of the particle becomes greater than total energy ( $E$ ) for $x>a$. Hence, kinetic energy becomes negative in this region. Therefore, the particle will not exist is this region. The minimum total energy of the particle is zero.
All regions
In the given case, the potential energy $\left(V_{0}\right)$ is greater than total energy $(E)$ in all regions. Hence, the particle will not exist in this region.
$x>a$ and $x < b ;-V_{1}$
In the given case, the condition regarding the positivity of K.E. is satisfied only in the region between $x>a$ and $x < b$
The minimum potential energy in this case is $-V_{1} .$ Therfore, $K.E. =E-\left(-V_{1}\right)=E+V_{1}$ Therefore, for the positivity of the kinetic energy, the totaol energy of the particle must be greater than $-V_{1} .$ So, the minimum total energy the particle must have is $-V_{1}$
$-\frac{b}{2} < x < \frac{a}{2} ; \;\;\frac{a}{2} < x < \frac{b}{2} ;-V_{1}$
In the given case, the potential energy ( $V_{0}$ ) of the particle becomes greater than the total energy $(E)$ for $-\frac{b}{2} < x < \frac{b}{2}$ and $-\frac{a}{2} < x < \frac{a}{2}$. Therefore, the particle will not exist in these regions.
The minimum potential energy in this case is $-V_{1} .$ Therfore, $K.E. =E-\left(-V_{1}\right)=E+V_{1}$ Therefore, for the positivity of the kinetic energy, the totaol energy of the particle must be greater than $-V_{1} .$ So, the minimum total energy the particle must have is $-V_{1} .$
Similar Questions
અસંરક્ષીબળો માટે યાંત્રિકઊર્જા સંરક્ષણનો સિદ્ધાંત લખો.
અસંરક્ષીબળો માટે યાંત્રિકઊર્જા સંરક્ષણનો સિદ્ધાંત લખો.
એક પદાર્થને $7\,m s^{-1}$ ના પ્રારંભિક વેગથી ઊર્ધ્વદિશામાં ફેંકવામાં આવે છે, તો કેટલી ઊંચાઈએ તેની ગતિ-ઊર્જા અડધી થશે ?
એક પદાર્થને $7\,m s^{-1}$ ના પ્રારંભિક વેગથી ઊર્ધ્વદિશામાં ફેંકવામાં આવે છે, તો કેટલી ઊંચાઈએ તેની ગતિ-ઊર્જા અડધી થશે ?
એક હવામાં જતાં પદાર્થનો વેગ $(20 \hat{\mathrm{i}}+25 \hat{\mathrm{j}}-12 \hat{\mathrm{k}})$ છે તે અચાનક બે ભાગમાં વિભાજિત થાય છે જેમના દળનો ગુણોતર $1: 5$ છે.નાનો પદાર્થ $(100 \hat{\mathrm{i}}+35 \hat{\mathrm{j}} +8 \hat{\mathrm{k}})$ ના વેગથી ગતિ કરતો હોય તો મોટા પદાર્થનો વેગ કેટલો હશે?
એક હવામાં જતાં પદાર્થનો વેગ $(20 \hat{\mathrm{i}}+25 \hat{\mathrm{j}}-12 \hat{\mathrm{k}})$ છે તે અચાનક બે ભાગમાં વિભાજિત થાય છે જેમના દળનો ગુણોતર $1: 5$ છે.નાનો પદાર્થ $(100 \hat{\mathrm{i}}+35 \hat{\mathrm{j}} +8 \hat{\mathrm{k}})$ ના વેગથી ગતિ કરતો હોય તો મોટા પદાર્થનો વેગ કેટલો હશે?
- [NEET 2019]
$2\; mm$ ત્રિજ્યાનું વરસાદનું એક ટીપું $500 \;m$ ઊંચાઈએથી જમીન પર પડે છે. ઘટતા પ્રવેગથી (હવાના શ્યાનતા અવરોધને કારણે) તે મૂળ ઊંચાઈએથી અડધી ઊંચાઈ પ્રાપ્ત ના કરે ત્યાં સુધી પડે છે, જ્યાં તે અંતિમ (ટર્મિનલ) ઝડપ પ્રાપ્ત કરે છે અને ત્યાર બાદ તે એકધારી (સમાન) ઝડપથી ગતિ કરે છે. તેની સફરના પ્રથમ અને બીજા અડધા ભાગ દરમિયાન ગુરુત્વાકર્ષણ બળ વડે ટીપાં પર થયેલ કાર્ય કેટલું હશે ? જો તે 1$10\; m s ^{-1} $ ની ઝડપથી તેની સફર પૂરી કરીને જમીન પર પડે, તો તેની આ સફર દરમિયાન અવરોધક બળ વડે ટીપાં પર કેટલું કાર્ય થયું હશે ?
$2\; mm$ ત્રિજ્યાનું વરસાદનું એક ટીપું $500 \;m$ ઊંચાઈએથી જમીન પર પડે છે. ઘટતા પ્રવેગથી (હવાના શ્યાનતા અવરોધને કારણે) તે મૂળ ઊંચાઈએથી અડધી ઊંચાઈ પ્રાપ્ત ના કરે ત્યાં સુધી પડે છે, જ્યાં તે અંતિમ (ટર્મિનલ) ઝડપ પ્રાપ્ત કરે છે અને ત્યાર બાદ તે એકધારી (સમાન) ઝડપથી ગતિ કરે છે. તેની સફરના પ્રથમ અને બીજા અડધા ભાગ દરમિયાન ગુરુત્વાકર્ષણ બળ વડે ટીપાં પર થયેલ કાર્ય કેટલું હશે ? જો તે 1$10\; m s ^{-1} $ ની ઝડપથી તેની સફર પૂરી કરીને જમીન પર પડે, તો તેની આ સફર દરમિયાન અવરોધક બળ વડે ટીપાં પર કેટલું કાર્ય થયું હશે ?
કણોના તંત્રના કુલ રેખીય વેગમાનના સંરક્ષણનો નિયમ લખો.
કણોના તંત્રના કુલ રેખીય વેગમાનના સંરક્ષણનો નિયમ લખો.