- Home
- Standard 11
- Physics
પૃથ્વીની આસપાસ ભ્રમણ કરતા ઉપગ્રહની કુલ ઊર્જાનું સમીકરણ મેળવો.
Solution
ધારો કે, $m$ દળનો ઉપગ્રહ પૃથ્વીના કેન્દ્રથી $r= R _{ E }+h$ અંતરે પૃથ્વીની આસપાસ ભ્રમણ કરે છે. ઉપગ્રહનો કક્ષીયવેગ $v_{0}$ છે.
ઉપગ્રહ પૃથ્વીના ગુરુત્વીયક્ષેત્રમાં છે તેથી તેની સ્થિતિઉર્જા
$V =\frac{ GM _{ E } m}{ R _{ E }+h}$
ઉપગ્રહની ગતિઊર્જા,
$K =\frac{1}{2} m v^{2}$
$\therefore K=\frac{1}{2} m\left(\sqrt{\frac{ GM _{ E }}{ R _{ E }+h}}\right)^{2} \quad\left(\because V =\sqrt{\frac{ GM _{ E }}{ R _{ E }+h}}\right)$
$\therefore K =\frac{ GM _{ E } m}{2\left( R _{ E }+h\right)}$ જ્યાં $r= R _{ E }+h$ છે.
સમી. $(1)$ અને $(2)$ પરથી ગતિઊર્જા ધન અને સ્થિતિઊર્જા ઋણ છે તથા ગતિઊર્જાનું મૂલ્ય, સ્થિતિઊર્જા કરતાં અડધું છે. ઉપગ્રહની કુલ ઊર્જા
$E = V + K$
$E =-\frac{ GM _{ E } m}{2\left( R _{ E }+h\right)}$$\ldots (3)$
આમ વર્તુળાકાર કક્ષામાંના ઉપગ્રહની કુલ ઊર્જા ઋણ છે કારણ કે ધન ગતિઊર્જા કરતાં ઋણ સ્થિતિઊર્જા બમણી છે. અનંત અંતરે ગતિઊર્જા અને સ્થિતિઊર્જા શૂન્ય હોય છે. તેથી કુલ ઊર્જા પણ શૂન્ય થાય.
જ્યારે ઉપગ્રહની કક્ષી દીર્ધવૃતિય બને છે ત્યારે ગતિઉર્જા અને સ્થિતિ ઊર્જા બિંદુએ બિંદુએ બદલાય છે.
ઉપગ્રહ વર્તુળાકાર કક્ષમાં ભ્રમણ કરે તો કુલ ઊર્જાઋણ અને અચળ છે.જે અપેક્ષા મુજબનું છે.કારણ કે જો કુલ ઉઇરજા ધન હોય કે શૂન્ય હોય તો પદાર્થ અનંત અંતરે હોય છે તેથી તેમની ઊર્જા શાન કે શૂન્ય ન હોય શકે.