ગુરુત્વીય સ્થિતિઊર્જાની વ્યાખ્યા આપો. પૃથ્વીના કેન્દ્રથી $r$ $(r > R_E)$ અંતરે રહેલા $m$ દળના પદાર્થ માટે ગુરુત્વીય સ્થિતિઊર્જાનું સૂત્ર મેળવો.

Vedclass pdf generator app on play store
Vedclass iOS app on app store
(N/A) ગુરુત્વીય સ્થિતિઊર્જા એટલે કોઈ પદાર્થને અનંત અંતરેથી ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્રના કોઈ બિંદુ સુધી લાવવા માટે કરવું પડતું કાર્ય.
ધારો કે પૃથ્વીનું દળ $M_E$ અને ત્રિજ્યા $R_E$ છે. આપણે પૃથ્વીના કેન્દ્ર $(O)$ થી $r$ અંતરે આવેલા બિંદુ $P$ પર $m$ દળની ગુરુત્વીય સ્થિતિઊર્જા નક્કી કરવી છે.
ધારો કે $m$ દળનો પદાર્થ પૃથ્વીના કેન્દ્રથી $x$ અંતરે બિંદુ $A$ પર છે $(OP = x)$.
આ બિંદુ પર પદાર્થ પર લાગતું ગુરુત્વાકર્ષણ બળ:
$F = \frac{G M_E m}{x^2}$
પદાર્થને પૃથ્વી તરફ $dx$ જેટલું સૂક્ષ્મ સ્થાનાંતર કરાવવા માટે કરવું પડતું કાર્ય:
$dW = F dx = \frac{G M_E m}{x^2} dx$
પદાર્થને અનંત અંતરેથી $r$ અંતરે લાવવા માટે કરવું પડતું કુલ કાર્ય:
$W = \int_{\infty}^{r} dW = \int_{\infty}^{r} \frac{G M_E m}{x^2} dx$
$W = G M_E m \int_{\infty}^{r} x^{-2} dx$
$W = G M_E m \left[ -\frac{1}{x} \right]_{\infty}^{r}$
$W = G M_E m \left( -\frac{1}{r} - (-\frac{1}{\infty}) \right)$
અહીં $\frac{1}{\infty} = 0$ હોવાથી:
$W = -\frac{G M_E m}{r}$
આમ,$r$ અંતરે ગુરુત્વીય સ્થિતિઊર્જા $U$:
$U = -\frac{G M_E m}{r}$

Explore More

Similar Questions

પૃથ્વીનું દળ $6.00 \times 10^{24} \ kg$ છે અને ચંદ્રનું દળ $7.40 \times 10^{22} \ kg$ છે. ગુરુત્વાકર્ષણનો સાર્વત્રિક અચળાંક $G = 6.67 \times 10^{-11} \ N \cdot m^2/kg^2$ છે. આ તંત્રની સ્થિતિઊર્જા $-7.79 \times 10^{28} \ J$ છે. તો પૃથ્વી અને ચંદ્ર વચ્ચેનું સરેરાશ અંતર કેટલું હશે?

પૃથ્વીના કેન્દ્રથી અંતર સાથે પૃથ્વીના ગુરુત્વાકર્ષણીય સ્થિતિમાનમાં થતા ફેરફારને દર્શાવતી આકૃતિ કઈ છે?

Difficult
View Solution

$m$ અને $9m$ દળ ધરાવતા બે કણો $r$ અંતરે રહેલા છે. તેમની વચ્ચેની રેખા પર એક બિંદુએ ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્ર શૂન્ય છે. તે બિંદુએ ગુરુત્વાકર્ષણ સ્થિતિમાન કેટલું હશે? ($G=$ સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણ અચળાંક)

એક વ્યક્તિ $1 \ kg$ દળને અનંત અંતરેથી બિંદુ $A$ પર લાવે છે. શરૂઆતમાં દળ સ્થિર હતું પરંતુ જ્યારે તે $A$ પર પહોંચે છે ત્યારે તે $3 \ m/s$ ની ઝડપે ગતિ કરે છે. વ્યક્તિ દ્વારા દળ પર કરવામાં આવેલ કાર્ય $-5.5 \ J$ છે. $A$ આગળ ગુરુત્વીય સ્થિતિમાન કેટલું હશે ($J/kg$ માં)?

$2M$ દળ ધરાવતા પદાર્થને ચાર દળ $\{m, M-m, m, M-m\}$ માં વિભાજિત કરવામાં આવે છે,જેમને આકૃતિમાં દર્શાવ્યા મુજબ $d$ બાજુવાળા ચોરસના ખૂણાઓ પર મૂકવામાં આવે છે. જે ગુણોત્તર $\frac{M}{m}$ માટે તંત્રની ગુરુત્વાકર્ષણીય સ્થિતિ ઉર્જા મહત્તમ બને છે તે $x:1$ છે. $x$ નું મૂલ્ય ..... છે.

Vedclass Products

For Students

Vedclass Test Series

Mock tests in real JEE/NEET style with performance analysis. 5-day free trial.

Start Free Trial
For Teachers

Exam Paper Generator

Generate Set A/B/C/D exam papers from 7.5L+ questions in 2 minutes. 3 chapters free.

Try Free
For Institutes

Online Exam Module

Live online exams with unlimited students, 360° analytics & white-label branding.

See Demo