JEE Mains · Physics · STD 11 - कार्य, ऊर्जा और शक्ति
- JEE Mains 2015
- कठिन
- MCQ
किसी बल \(F =\alpha r ^{2}\) के कारण, एक कण \(r\) त्रिज्या के वृत्त में गति करता है। बल की दिशा वृत्त के केन्द्र की ओर है। यदि, \(r =0\) के लिये स्थितिज ऊर्जा को शून्य माना जाय तो, इस कण की कुल यांत्रिक ऊर्जा (गतिज ऊर्जा \(+\) स्थितिज ऊर्जा ) होगी :
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उत्तर और हल
सही उत्तर
(B) \(\frac{5}{6}\alpha {r^3}\)
चरण-दर-चरण हल
विस्तृत व्याख्या
As we Known, \(dU = F.dr\)
\(\begin{gathered}
U = \int\limits_0^r {\alpha {r^2}} dr = \frac{{a{r^3}}}{3}\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,...\left( i \right) \hfill \\
As,\,\,\frac{{m{v^2}}}{r} = \alpha {r^2} \hfill \\
\Rightarrow \,\frac{1}{2}m{v^2} = \frac{{\alpha \,{r^3}}}{2} \hfill \\
or,\,\,\left( {KE} \right) = \frac{1}{2}\,\alpha {r^3}\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,...\left( {ii} \right) \hfill \\
\end{gathered} \)
Total energy = Potential energy + kinetic energy
Now, from eqn \((i)\) and \((ii)\)
Total energy \(= K.E. + P.E.\)
\( = \frac{{\alpha {r^3}}}{3} + \frac{{\alpha {r^3}}}{2} = \frac{5}{6}\alpha {r^3}\)
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