સમાન ત્રિજ્યા $R$ ધરાવતા પરંતુ $M$ અને $4M$ દળ ધરાવતા બે સમાન ઘન ગોળાઓ વચ્ચેનું કેન્દ્રથી કેન્દ્રનું અંતર $6R$ છે,જે આકૃતિમાં દર્શાવેલ છે. બંને ગોળાઓ સ્થિર રાખવામાં આવ્યા છે. $m$ દળના એક પદાર્થને $M$ દળના ગોળાની સપાટી પરથી બીજા ગોળાના કેન્દ્ર તરફ સીધો ફેંકવામાં આવે છે. પદાર્થ બીજા ગોળાની સપાટી સુધી પહોંચી શકે તે માટે તેની લઘુત્તમ ઝડપ $v$ માટેનું સૂત્ર મેળવો.

Vedclass pdf generator app on play store
Vedclass iOS app on app store
(N/A) પદાર્થ પર બે ગોળાઓ દ્વારા પરસ્પર વિરુદ્ધ દિશામાં ગુરુત્વાકર્ષણ બળો લાગે છે. તટસ્થ બિંદુ $N$ એ એવી સ્થિતિ છે જ્યાં બંને બળો એકબીજાને સંપૂર્ણપણે નાબૂદ કરે છે. જો $ON = r$ હોય,તો:
$\frac{GMm}{r^2} = \frac{4GMm}{(6R - r)^2}$
$(6R - r)^2 = 4r^2$
$6R - r = \pm 2r$
$r = 2R$ અથવા $r = -6R$ (ઋણ કિંમતને અવગણતા કારણ કે તે ગોળાઓની વચ્ચેના વિસ્તારની બહાર છે).
આમ,તટસ્થ બિંદુ કેન્દ્ર $O$ થી $r = 2R$ અંતરે છે.
પદાર્થને એવી ઝડપથી ફેંકવો પૂરતો છે કે જેથી તે $N$ સુધી પહોંચી શકે. ત્યારબાદ,$4M$ દળના ગોળાનું પ્રબળ ગુરુત્વાકર્ષણ બળ તેને બીજા ગોળા તરફ ખેંચી લેશે.
$M$ દળના ગોળાની સપાટી પર યાંત્રિક ઉર્જા:
$E_i = \frac{1}{2}mv^2 - \frac{GMm}{R} - \frac{4GMm}{5R}$
તટસ્થ બિંદુ $N$ પર,ઝડપ શૂન્યની નજીક પહોંચે છે. $N$ પર યાંત્રિક ઉર્જા માત્ર સ્થિતિ ઉર્જા છે:
$E_N = -\frac{GMm}{2R} - \frac{4GMm}{4R} = -\frac{GMm}{2R} - \frac{GMm}{R} = -\frac{3GMm}{2R}$
યાંત્રિક ઉર્જા સંરક્ષણના સિદ્ધાંત મુજબ $(E_i = E_N)$:
$\frac{1}{2}mv^2 - \frac{GMm}{R} - \frac{4GMm}{5R} = -\frac{3GMm}{2R}$
$\frac{1}{2}v^2 = \frac{GM}{R} + \frac{4GM}{5R} - \frac{3GM}{2R} = \frac{GM}{R} \left( 1 + 0.8 - 1.5 \right) = \frac{GM}{R} (0.3) = \frac{3GM}{10R}$
$v^2 = \frac{6GM}{10R} = \frac{3GM}{5R}$
$v = \sqrt{\frac{3GM}{5R}}$

Explore More

Similar Questions

જો $g$ એ પૃથ્વીની સપાટી પર ગુરુત્વાકર્ષણને કારણે પ્રવેગ હોય, તો $m$ દળ ધરાવતા પદાર્થને પૃથ્વીની સપાટીથી પૃથ્વીની ત્રિજ્યા $R$ જેટલી ઊંચાઈ સુધી લઈ જવામાં સ્થિતિ ઊર્જામાં થતો વધારો કેટલો હશે?

$R$ ત્રિજ્યા ધરાવતી પૃથ્વીની સપાટી પરથી એક રોકેટને $V$ વેગથી શિરોલંબ ઉપરની દિશામાં છોડવામાં આવે છે. તો રોકેટ દ્વારા પ્રાપ્ત થતી મહત્તમ ઊંચાઈ કેટલી હશે?

Difficult
View Solution

$M$ દળ ધરાવતા રોકેટને પૃથ્વીની સપાટી પરથી $V$ જેટલી પ્રારંભિક ઝડપ સાથે ઉર્ધ્વ દિશામાં છોડવામાં આવે છે. પૃથ્વીની ત્રિજ્યા $R$ છે અને હવાના અવરોધને અવગણતા,રોકેટ દ્વારા પૃથ્વીની સપાટીથી પ્રાપ્ત કરવામાં આવતી મહત્તમ ઊંચાઈ કેટલી હશે?

Difficult
View Solution

એક પદાર્થને પૃથ્વીની ત્રિજ્યા $(R)$ જેટલી ઊંચાઈએથી મુક્ત કરવામાં આવે છે. જ્યારે તે પૃથ્વીની સપાટી સાથે અથડાય ત્યારે પદાર્થનો વેગ કેટલો હશે? (અહીં $g$ = પૃથ્વી પર ગુરુત્વાકર્ષણને કારણે પ્રવેગ છે.)

Difficult
View Solution

જો પૃથ્વીની સપાટી પર ગુરુત્વાકર્ષણ પ્રવેગ $g$ હોય,તો $m$ દળના પદાર્થને પૃથ્વીની સપાટીથી તેની ત્રિજ્યાના અડધા જેટલી ઊંચાઈ પર લઈ જવામાં સ્થિતિ ઊર્જામાં થતો વધારો કેટલો હશે?

Difficult
View Solution

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