ગ્રહોની ગતિ માટે કેપ્લરનો બીજો નિયમ (ક્ષેત્રફળનો નિયમ) લખો અને સાબિત કરો.

Vedclass pdf generator app on play store
Vedclass iOS app on app store
(N/A) કેપ્લરનો બીજો નિયમ જણાવે છે કે: "કોઈપણ ગ્રહને સૂર્ય સાથે જોડતી રેખા સમાન સમયગાળામાં સમાન ક્ષેત્રફળ આંતરે છે."
સાબિતી:
ધારો કે એક ગ્રહ $P$ સૂર્ય $S$ ની આસપાસ લંબગોળ કક્ષામાં ગતિ કરે છે. સૂર્યની સાપેક્ષમાં ગ્રહનો સ્થાન સદિશ $\vec{r}$ છે. સૂક્ષ્મ સમયગાળા $\Delta t$ માં, ગ્રહ $P$ થી $P^{\prime}$ સુધી ગતિ કરે છે, જે સ્થાનાંતર $\Delta \vec{r} = \vec{v} \Delta t$ દર્શાવે છે.
સમય $\Delta t$ માં સ્થાન સદિશ દ્વારા આંતરાયેલું ક્ષેત્રફળ $\Delta A$ એ ત્રિકોણ $SPP^{\prime}$ ના ક્ષેત્રફળ જેટલું છે:
$\Delta A = \frac{1}{2} |\vec{r} \times \Delta \vec{r}| = \frac{1}{2} |\vec{r} \times (\vec{v} \Delta t)| = \frac{1}{2} |\vec{r} \times \vec{v}| \Delta t$
$\Delta t$ વડે ભાગતા, આપણને ક્ષેત્રીય વેગ મળે છે:
$\frac{dA}{dt} = \frac{1}{2} |\vec{r} \times \vec{v}|$
સૂર્ય દ્વારા ગ્રહ પર લાગતું ગુરુત્વાકર્ષણ બળ એ કેન્દ્રીય બળ હોવાથી, તે સૂર્ય અને ગ્રહને જોડતી રેખા પર લાગે છે. તેથી, ટોર્ક $\vec{\tau} = \vec{r} \times \vec{F} = 0$ થાય છે.
ટોર્ક શૂન્ય હોવાથી, કોણીય વેગમાન $\vec{L} = \vec{r} \times \vec{p} = \vec{r} \times (m\vec{v}) = m(\vec{r} \times \vec{v})$ અચળ રહે છે.
ક્ષેત્રીય વેગના સમીકરણમાં $\vec{r} \times \vec{v} = \frac{\vec{L}}{m}$ મૂકતા:
$\frac{dA}{dt} = \frac{1}{2} |\frac{\vec{L}}{m}| = \frac{L}{2m}$
અહીં $L$ અને $m$ અચળ હોવાથી, $\frac{dA}{dt}$ પણ અચળ રહે છે. આ સાબિત કરે છે કે ગ્રહ સમાન સમયગાળામાં સમાન ક્ષેત્રફળ આંતરે છે.

Explore More

Similar Questions

એક ગ્રહને તારાની આસપાસ લંબગોળ કક્ષામાં $T$ આવર્તકાળ સાથે ફરતો ધ્યાનમાં લો. લંબગોળ કક્ષાનું ક્ષેત્રફળ ........... ના પ્રમાણમાં છે.

Difficult
View Solution

વિધાન $(A)$: સૂર્યની આસપાસ ભ્રમણ કરતા ગ્રહ માટે કોણીય ઝડપ,રેખીય ઝડપ અને ગતિઊર્જા સમય સાથે બદલાય છે,પરંતુ કોણીય વેગમાન અચળ રહે છે.
કારણ $(R)$: કોણીય વેગમાન અચળ રહે છે કારણ કે ગ્રહ પર કોઈ બાહ્ય ટોર્ક લાગતું નથી.

કેપ્લરના નિયમ મુજબ, ગ્રહનો પરિભ્રમણ સમય $(T)$ અને સૂર્યથી તેનું સરેરાશ અંતર $(r)$ કયા સમીકરણ દ્વારા સંબંધિત છે?

લંબગોળ કક્ષામાં પરિભ્રમણ કરતા ગ્રહ માટે:
$(A)$ પરિભ્રમણનો વેગ અચળ હોય છે.
$(B)$ જ્યારે તે સૂર્યની સૌથી નજીક હોય ત્યારે તેનો વેગ ન્યૂનતમ હોય છે.
$(C)$ તેનો ક્ષેત્રીય વેગ તેના વેગના સમપ્રમાણમાં હોય છે.
$(D)$ ક્ષેત્રીય વેગ તેના વેગના વ્યસ્ત પ્રમાણમાં હોય છે.
$(E)$ તેનો ગતિપથ એવો હોય છે કે જેથી ક્ષેત્રીય વેગ અચળ રહે છે.
નીચે આપેલા વિકલ્પોમાંથી સાચો જવાબ પસંદ કરો:

નીચે બે વિધાનો આપેલા છે: એકને વિધાન $(A)$ તરીકે અને બીજાને કારણ $(R)$ તરીકે લેબલ કરવામાં આવ્યું છે.
વિધાન $(A):$ સૂર્યથી ગ્રહ સુધીનો ત્રિજ્યા સદિશ સમાન સમયગાળામાં સમાન ક્ષેત્રફળ કાપે છે અને તેથી ગ્રહનો ક્ષેત્રીય વેગ અચળ રહે છે.
કારણ $(R):$ કેન્દ્રીય બળ ક્ષેત્ર માટે કોણીય વેગમાન અચળ હોય છે.
ઉપરોક્ત વિધાનોના પ્રકાશમાં,નીચે આપેલા વિકલ્પોમાંથી સૌથી યોગ્ય જવાબ પસંદ કરો:

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