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

એક કણને કેટલી વેગથી ફેંકવો જોઈએ જેથી તેની ઊંચાઈ પૃથ્વીની ત્રિજ્યા જેટલી થાય?

$m$ દળ ધરાવતો એક પદાર્થ પૃથ્વીની સપાટી પર મૂકવામાં આવ્યો છે. તેને પૃથ્વીની સપાટી પરથી $h = 3R$ ઊંચાઈ પર લઈ જવામાં આવે છે. પદાર્થની ગુરુત્વીય સ્થિતિઊર્જામાં થતો ફેરફાર કેટલો હશે?

$m$ દળ ધરાવતા પદાર્થને $2R$ ત્રિજ્યાની ભ્રમણકક્ષામાંથી $3R$ ત્રિજ્યાની ભ્રમણકક્ષામાં લઈ જવા માટે જરૂરી ઉર્જા કેટલી છે?

એક પદાર્થને પૃથ્વીની સપાટી પરથી $u = \sqrt{Rg}$ વેગ સાથે શિરોલંબ ઉપરની તરફ ફેંકવામાં આવે છે,જ્યાં $R$ એ પૃથ્વીની ત્રિજ્યા છે અને $g$ એ પૃથ્વીની સપાટી પર ગુરુત્વપ્રવેગ છે. પદાર્થ દ્વારા પ્રાપ્ત કરવામાં આવતી મહત્તમ ઊંચાઈ શોધો.

Difficult
View Solution

એક મિસાઇલને નિષ્ક્રમણ વેગ (escape velocity) કરતા ઓછા વેગ સાથે છોડવામાં આવે છે. તેની ગતિઊર્જા અને સ્થિતિઊર્જાનો સરવાળો કેટલો 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