$l$ બાજુવાળા ચોરસના શિરોબિંદુઓ પર મૂકવામાં આવેલા $m$ દળના ચાર કણોની સિસ્ટમની સ્થિતિઊર્જા શોધો. ચોરસના કેન્દ્ર પર ગુરુત્વીય સ્થિતિમાન પણ મેળવો.

Vedclass pdf generator app on play store
Vedclass iOS app on app store
(N/A) ધારો કે $l$ બાજુવાળા ચોરસના ખૂણાઓ પર $m$ દળના ચાર પદાર્થો મૂકેલા છે. કુલ ગુરુત્વીય સ્થિતિઊર્જા $U$ એ તમામ અલગ-અલગ દળની જોડીઓની સ્થિતિઊર્જાનો સરવાળો છે.
અહીં $l$ અંતરે રહેલી દળની $4$ જોડીઓ (ચોરસની બાજુઓ) અને $\sqrt{2}l$ અંતરે રહેલી દળની $2$ જોડીઓ (ચોરસના વિકર્ણો) છે.
$r$ અંતરે રહેલા $m_1$ અને $m_2$ દળની જોડીની સ્થિતિઊર્જા $U = -\frac{G m_1 m_2}{r}$ છે.
તેથી,કુલ સ્થિતિઊર્જા:
$U = -4 \left( \frac{G m^2}{l} \right) - 2 \left( \frac{G m^2}{\sqrt{2} l} \right)$
$U = -\frac{G m^2}{l} \left( 4 + \frac{2}{\sqrt{2}} \right) = -\frac{G m^2}{l} (4 + \sqrt{2}) \approx -5.414 \frac{G m^2}{l}$.
ચોરસના કેન્દ્ર પર ગુરુત્વીય સ્થિતિમાન $V$ એ ચારેય દળોને કારણે ઉદ્ભવતા સ્થિતિમાનનો સરવાળો છે. કેન્દ્રથી દરેક દળનું અંતર $r = \frac{\sqrt{2}l}{2} = \frac{l}{\sqrt{2}}$ છે.
$V = 4 \times \left( -\frac{G m}{r} \right) = 4 \times \left( -\frac{G m}{l/\sqrt{2}} \right) = -4\sqrt{2} \frac{G m}{l}$.

Explore More

Similar Questions

દળના વિતરણને કારણે ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્ર $X$-દિશામાં $E = K/x^3$ છે ($K$ એક અચળાંક છે). અનંત અંતરે ગુરુત્વાકર્ષણ સ્થિતિમાન શૂન્ય લેતા,$x$ અંતરે તેનું મૂલ્ય કેટલું હશે?

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?

ગ્રહની સપાટી અને તેની સપાટીથી $20\,m$ ઊંચાઈએ આવેલા બિંદુ વચ્ચેનો ગુરુત્વીય સ્થિતિમાનનો તફાવત $2\,J/kg$ છે. જો ગુરુત્વીય ક્ષેત્ર સમાન (uniform) હોય,તો $5\,kg$ ના પદાર્થને સપાટીથી $4\,m$ ઊંચાઈએ લઈ જવા માટે કરવું પડતું કાર્ય ........ $J$ હશે.

જો પૃથ્વીનું દળ $M$,ત્રિજ્યા $R$ અને ગુરુત્વાકર્ષણનો સાર્વત્રિક અચળાંક $G$ હોય,તો $1 \, kg$ દળના પદાર્થને પૃથ્વીની સપાટી પરથી અનંત અંતરે લઈ જવા માટે કરવું પડતું કાર્ય કેટલું હશે?

$R$ ત્રિજ્યા ધરાવતા પોલા ગોળાના કેન્દ્રથી $r$ અંતર સાથે ગુરુત્વાકર્ષણીય સ્થિતિમાન $V$ માં થતા ફેરફારને કયો આલેખ દર્શાવે 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