$1959$ માં,લિટલટન અને બોન્ડીએ સૂચવ્યું કે જો દ્રવ્ય પર ચોખ્ખો વિદ્યુતભાર હોય તો બ્રહ્માંડના વિસ્તરણને સમજાવી શકાય છે. ધારો કે બ્રહ્માંડ હાઇડ્રોજન પરમાણુઓનું બનેલું છે જેની સંખ્યા ઘનતા $N$ અચળ જાળવવામાં આવે છે. પ્રોટોન પરનો વિદ્યુતભાર $e_p = -(1 + y)e$ છે,જ્યાં $e$ એ ઇલેક્ટ્રોનિક વિદ્યુતભાર છે.
$(a)$ $y$ નું ક્રાંતિક મૂલ્ય શોધો જેથી વિસ્તરણ શરૂ થઈ શકે.
$(b)$ દર્શાવો કે વિસ્તરણનો વેગ કેન્દ્રથી અંતરના પ્રમાણમાં છે.

Vedclass pdf generator app on play store
Vedclass iOS app on app store
(A) ધારો કે બ્રહ્માંડની ત્રિજ્યા $R$ છે. ધારો કે હાઇડ્રોજન પરમાણુઓ સમાન રીતે વિતરિત થયેલા છે. જો $R$ અંતરે રહેલા હાઇડ્રોજન પરમાણુ પરનું કુલંબ અપાકર્ષણ ગુરુત્વાકર્ષણ આકર્ષણ કરતા વધારે હોય તો બ્રહ્માંડનું વિસ્તરણ શરૂ થશે.
હાઇડ્રોજન પરમાણુમાં એક પ્રોટોન અને એક ઇલેક્ટ્રોન હોય છે. દરેક હાઇડ્રોજન પરમાણુ પરનો ચોખ્ખો વિદ્યુતભાર:
$q = e_p + e = -(1 + y)e + e = -ye$.
ગોળાની સપાટી પર $R$ અંતરે વિદ્યુતક્ષેત્રની તીવ્રતા $E$ છે. ગૌસના પ્રમેય મુજબ:
$\oint \vec{E} \cdot d\vec{S} = \frac{q_{enclosed}}{\epsilon_0}$
$E(4\pi R^2) = \frac{1}{\epsilon_0} \left( \frac{4}{3} \pi R^3 N |ye| \right)$
$E = \frac{N|ye|R}{3\epsilon_0}$.
$R$ અંતરે હાઇડ્રોજન પરમાણુ પરનું કુલંબ બળ:
$F_C = qE = (ye) \left( \frac{NyeR}{3\epsilon_0} \right) = \frac{y^2 e^2 N R}{3\epsilon_0}$.
$R$ અંતરે ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્ર $G_R$:
$G_R = \frac{4}{3} \pi G m_p N R$.
પરમાણુ પરનું ગુરુત્વાકર્ષણ બળ:
$F_G = m_p G_R = \frac{4}{3} \pi G m_p^2 N R$.
વિસ્તરણ ત્યારે શરૂ થાય છે જ્યારે $F_C > F_G$:
$\frac{y^2 e^2 N R}{3\epsilon_0} > \frac{4}{3} \pi G m_p^2 N R$
$y^2 > \frac{4 \pi G m_p^2 \epsilon_0}{e^2}$.
આમ,ક્રાંતિક મૂલ્ય $y = \sqrt{\frac{4 \pi G m_p^2 \epsilon_0}{e^2}}$ છે.
$(b)$ પરમાણુ પરનું ચોખ્ખું બળ $F_{net} = F_C - F_G = kR$ છે,જ્યાં $k = \frac{y^2 e^2 N}{3\epsilon_0} - \frac{4}{3} \pi G m_p^2 N$. $F = ma$ હોવાથી,પ્રવેગ $a = \frac{k}{m_p} R$. $a = \frac{dv}{dt} = v \frac{dv}{dR}$ હોવાથી,$v dv = \frac{k}{m_p} R dR$ નું સંકલન કરતા $v^2 \propto R^2$ મળે છે,તેથી $v \propto R$.

Explore More

Similar Questions

મુક્ત અવકાશમાં,$1\,\mu C$ ના વીજભાર ધરાવતો કણ $A$ બિંદુ $P$ પર સ્થિર રાખવામાં આવ્યો છે. સમાન વીજભાર અને $4\,\mu g$ દળ ધરાવતો બીજો કણ $B$,$P$ થી $1\,mm$ ના અંતરે રાખવામાં આવ્યો છે. જો $B$ ને મુક્ત કરવામાં આવે,તો $P$ થી $9\,mm$ ના અંતરે તેનો વેગ કેટલો હશે? [ $\frac{1}{4\pi \varepsilon_0} = 9 \times 10^9\,N m^2 C^{-2}$ લો ]

આકૃતિમાં $a$ આંતરિક ત્રિજ્યા અને $b$ બાહ્ય ત્રિજ્યા ધરાવતો એક ખાલી જાડો વાહક ગોળો દર્શાવેલ છે. અવલોકન કરવામાં આવ્યું છે કે ગોળાની અંદરની સપાટી પર સમાન વિદ્યુતભાર ઘનતા $-\sigma$ અને બહારની સપાટી પર સમાન વિદ્યુતભાર ઘનતા $+\sigma$ છે. જો કેન્દ્ર પર એક બિંદુવત વિદ્યુતભાર $q_A$ અને ગોળાના કેન્દ્રથી $c (> b)$ અંતરે બીજો બિંદુવત વિદ્યુતભાર $q_B$ મૂકવામાં આવે,તો સાચું વિધાન પસંદ કરો.

Difficult
View Solution

આકૃતિમાં દર્શાવ્યા મુજબ જ્યારે બે ગોળાઓને સેટેલાઇટમાં લટકાવવામાં આવે છે,ત્યારે દોરીઓ વચ્ચેનો ખૂણો અને દોરીમાં ઉદ્ભવતું તણાવ કેટલું હશે?

બે સમાન વિદ્યુતભારો '$+q$' અને '$+q$' ને જોડતી રેખાના કેન્દ્ર પર એક બિંદુવત વિદ્યુતભાર '$Q$' મૂકવામાં આવે છે. જ્યારે તંત્ર સંતુલનમાં હોય ત્યારે '$Q$' નું મૂલ્ય કેટલું હશે?

બે ધાતુની પ્લેટો $(A, B)$ ને $(\frac{12}{\pi}) \text{ cm}$ ના અંતરે આડી રાખવામાં આવી છે, જેમાં પ્લેટ $A$ ઉપર છે. એક એટમાઈઝર જેટ $1 \text{ mm}$ ત્રિજ્યાના તેલના (ઘનતા $1.5 \text{ g/cm}^3$) ટીપાં આડા છાંટે છે. બધા તેલના ટીપાં પર $5 \text{ nC}$ નો વીજભાર છે. ટીપાં નીચે ન પડે તે માટે પ્લેટ $A$ અને $B$ પર અનુક્રમે $V_A$ અને $V_B$ સ્થિતિમાનની જરૂર છે. $V_A$ અને $V_B$ ના મૂલ્યો . . . . . . છે. (ટીપાં પરના હવાના અવરોધને અવગણો અને $g = 10 \text{ m/s}^2$ લો)

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