$\mathrm{m}$ દળ ધરાવતા સેટેલાઈટને પૃથ્વીની સપાટીથી શિરોલંબ દિશામાં $u$ વેગથી લોન્ચ કરવામાં આવે છે. $\mathrm{R}$ ($R =$ પૃથ્વીની ત્રિજ્યા) ઊંચાઈ પર પહોચ્યા પછી તે $\frac{\mathrm{m}}{10}$ દળના રોકેટમાથી બહાર આવીને વર્તુળાકાર કક્ષામાં પહોચે છે તો રોકેટની ગતિઉર્જા કેટલી થશે?

($G$ ગુરુત્વાકર્ષણનો અચળાંક ; $\mathrm{M}$પૃથ્વીનું દળ)

  • A$\frac{\mathrm{m}}{20}\left(\mathrm{u}-\sqrt{\frac{2 \mathrm{GM}}{3 \mathrm{R}}}\right)^{2}$
  • B$5 \mathrm{m}\left(\mathrm{u}^{2}-\frac{119}{200} \frac{\mathrm{GM}}{\mathrm{R}}\right)$
  • C$\frac{3 m}{8}\left(u+\sqrt{\frac{5 G M}{6 R}}\right)^{2}$
  • D$\frac{m}{20}\left(u^{2}+\frac{113}{200} \frac{G M}{R}\right)$
JEE MAIN 2020, Diffcult
Download our app for free and get startedPlay store
b
Applying energy conservation

Applying energy conservation

\({\mathrm{K}_{1}+\mathrm{U}_{\mathrm{i}}=\mathrm{K}_{\mathrm{f}}+\mathrm{U}_{\mathrm{f}}}\)

\({\frac{1}{2} \mathrm{mu}^{2}+\left(-\frac{\mathrm{GMm}}{\mathrm{R}}\right)=\frac{1}{2} \mathrm{mv}^{2}-\frac{\mathrm{GMm}}{2 \mathrm{R}}}\)

\(\mathrm{v}=\sqrt{\mathrm{u}^{2}-\frac{\mathrm{GM}}{\mathrm{R}}}\)

By momentum conservation, we have

\(\frac{\mathrm{m}}{10} \mathrm{v}_{\mathrm{T}}=\frac{9 \mathrm{m}}{10} \sqrt{\frac{\mathrm{GM}}{2 \mathrm{R}}}\)

and \(\frac{\mathrm{m}}{10} \mathrm{v}_{\mathrm{r}}=\mathrm{mv}\)

\(\Rightarrow \frac{\mathrm{m}}{10} \mathrm{v}_{\mathrm{r}}=\mathrm{m} \sqrt{\mathrm{u}^{2}-\frac{\mathrm{GM}}{\mathrm{R}}}\)

Kinetic energy of rocket

\({=\frac{1}{2} \mathrm{m}\left(\mathrm{v}_{\mathrm{T}}^{2}+\mathrm{v}_{\mathrm{r}}^{2}\right)}\)

\({=\frac{\mathrm{m}}{20}\left(81 \frac{\mathrm{GM}}{2 \mathrm{R}}+100 \mathrm{u}^{2}-100 \frac{\mathrm{GM}}{\mathrm{R}}\right)}\)

\({=\frac{\mathrm{m}}{20}\left(100 \mathrm{u}^{2}-\frac{119 \mathrm{GM}}{2 \mathrm{R}}\right)}\)

\({=5 \mathrm{m}\left(\mathrm{u}^{2}-\frac{119 \mathrm{GM}}{200 \mathrm{R}}\right)}\)

art

Download our app
and get started for free

Experience the future of education. Simply download our apps or reach out to us for more information. Let's shape the future of learning together!No signup needed.*

Similar Questions

  • 1
    નીચેનામાથી ક્યો ગુરુત્વસ્થિતિમાન અને પૃથ્વીના કેન્દ્રથી અંતર વચ્ચેનો ગ્રાફ છે
    View Solution
  • 2
    $M$ દળ અને $R$ ત્રિજ્યાનો નિયમિત ગોળો એ એજ દળના પરંતુ $2 R$ ત્રિજ્યાના સમકેન્દ્રીય ગોળાકાર કવચથી આવરિત થયેલો છે. જો બિંદુવત દળ $m$ ને ગોળા દ્વારા આવરીત થયેલા ક્ષેત્રની અંદર આકૃતિમાં દર્શાવ્યા મૂજબ $x(>R)$ અંતરે મૂકેલો છે. તો કણ પરનું પરિણમી ગુરુત્વાકર્ષણ બળ કેટલું છે ?
    View Solution
  • 3
    જો $M$ દળ ના ગ્રહ ની ફરતે એક $m$ દળનો અને $r$ ત્રિજ્યા ની કક્ષામાં ઉપગ્રહ ફરતો હોય તો તે ઉપગ્રહનો વેગ કેટલો થાય?
    View Solution
  • 4
    પૃથ્વીની સપાટીથી (પૃથ્વીની ત્રિજ્યા $6.4 \times 10^3 \,km$) $h$ ઊંચાઈ પર એક ઉપગ્રહને રાખવા માટેની જરૂરી ઊર્જા $E_1$ છે અને આ ઉપગ્રહને આ ઊંચાઈ પર વર્તુળાકાર કક્ષામાં રાખવા જરૂરી ગતિ ઊર્જા $E_2$ છે. $E_1$ અને $E_2$ સમાન થાય તેવી ઊંચાઈ $h$ નું મૂલ્ય છે
    View Solution
  • 5
    બે ગ્રહો $A$ અને $B$ ની ત્રિજ્યાઓ અનુક્રમે $R$ તથા $4 R$ અને તેમની ધનતા અનુક્રમે $\rho$ અને $\rho / 3$ છે. તેઓની સપાટી ઉપર ગુરૂત્વાકર્ષીનું મૂલ્ય $\left(g_A: g_B\right)$ ............. થશે. 
    View Solution
  • 6
    પૃથ્વીની સપાટી પર $g$ નું મૂલ્ય $980 cm/sec^2 $ તો $64\, km$ ઊંચાઈએ $g$ નું મૂલ્ય ........ $cm/{\sec ^2}$ થાય? (પૃથ્વી નીં ત્રિજ્યા $R= 6400 \,km$ )
    View Solution
  • 7
    $m$ દળનો ઉપગ્રહ પૃથ્વીની સપાટી થી $h$ ઊંચાઈ પર ભ્રમણ કરે છે. જો પૃથ્વીની ત્રિજ્યા $R$ અને ગુરુત્વપ્રવેગ $g$ હોય તો ઉપગ્રહનો વેગ કેટલો થાય ?
    View Solution
  • 8
    કક્ષામાં જો ઉપગ્રહનો  પરિભ્રમણનો સમય $T$ છે તો સ્થિતિઉર્જા એ શેના સમપ્રમાણમાં હશે ?
    View Solution
  • 9
    પૃથ્વીની સપાટી પરથી પ્ર્ક્ષિપ્ત કરેલ રોકેટની નિષ્ક્રમણ ઝડપ......
    View Solution
  • 10
    વિધાન : વાતાવરણ વગરની પૃથ્વી ખૂબ જ ઠંડી હોય.

    કારણ : વાતાવરણ વગર બધી જ ઉષ્મા છટકી જાય.

    View Solution