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

$m$ દળ ધરાવતો એક પદાર્થ પૃથ્વીની સપાટીથી $h = R/5$ ઊંચાઈ સુધી જાય છે,જ્યાં $R$ એ પૃથ્વીની ત્રિજ્યા છે. જો $g$ એ પૃથ્વીની સપાટી પર ગુરુત્વપ્રવેગ હોય,તો સ્થિતિઊર્જામાં થતો વધારો કેટલો હશે?

$m$ દળ ધરાવતા પદાર્થને પૃથ્વીની સપાટીથી $h$ જેટલી નાની ઊંચાઈ પર રાખવામાં આવે છે. જો પૃથ્વીની ત્રિજ્યા $R$ અને તેનું દળ $M$ હોય,તો પદાર્થ અને પૃથ્વીના તંત્રની સ્થિતિઊર્જા ($h = \infty$ ને સંદર્ભ બિંદુ ગણીને) કેટલી થશે?

Difficult
View Solution

એક પૃથ્વી ઉપગ્રહને એક સ્થિર વર્તુળાકાર કક્ષામાંથી બીજી મોટી અને સ્થિર વર્તુળાકાર કક્ષામાં ખસેડવામાં આવે છે. આ ફેરફારના પરિણામે ઉપગ્રહ માટે નીચેનામાંથી કઈ રાશિમાં વધારો થાય છે?

કોઈક વિસ્તારમાં ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્ર શૂન્ય છે. આ વિસ્તારમાં ગુરુત્વાકર્ષણ સ્થિતિમાન

$M$ દળ અને $a$ ત્રિજ્યા ધરાવતો એક સમાન નક્કર ગોળો,$0.5 M$ દળ અને $1.5 a$ ત્રિજ્યા ધરાવતી એક કેન્દ્રીય સમાન પાતળી ગોળાકાર કવચથી ઘેરાયેલો છે. કેન્દ્રથી $2.5 a$ અંતરે રાખેલા એકમ દળની ગુરુત્વાકર્ષણીય સ્થિતિ ઉર્જા કેટલી હશે?

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