JEE Mains · Physics · STD 11 - गुरुत्वाकर्षण
- JEE Mains 2014
- कठिन
- MCQ
त्रिज्या \(R\) एवं द्रव्यमान \(M\) के एक गोले से, त्रिज्या \(R / 2\) का एक छोटा गोला इस प्रकार निकाल लिया जाता है कि मूल गोले में बनी गुहा इसके केन्द्र एवं परिधि के बीच है (चित्र देखें)। चित्र के विन्यास के अनुसार जब मूल गोले के केन्द्र और हटाये गये गोले के केन्द्र के बीच दूरी \(3 R\) है, तब दोनो गोलों के बीच गुरुत्वाकर्षण बल है

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उत्तर और हल
सही उत्तर
(A) \(\frac{{41G{M^2}}}{{3600{R^2}}}\)
चरण-दर-चरण हल
विस्तृत व्याख्या
Volume of removed sphere
\({V_{remo}} = \frac{4}{3}\pi {\left( {\frac{R}{2}} \right)^3} = \frac{4}{3}\pi {R^3}\left( {\frac{1}{8}} \right)\)
Volume of the sphere (remaining)
\({V_{remain}} = \frac{4}{3}\pi {R^3} - \frac{4}{3}\pi {R^3}\left( {\frac{1}{8}} \right)\)
\( = \frac{4}{3}\pi {R^3}\left( {\frac{7}{8}} \right)\)
Therefore mass of sphere carved and remaining sphere are at respectively \(\frac{1}{8}\,M\,and\,\frac{7}{8}\,M.\)
Therefore, gravitational force between these two sphere
\(F = \frac{{GMm}}{{{r^2}}}\)
\( = \frac{{G\frac{{7M}}{8} \times \frac{1}{8}M}}{{{{\left( {3R} \right)}^2}}} = \frac{7}{{64 \times 9}}\frac{{G{M^2}}}{{{R^2}}}\)
\( = \frac{{41}}{{3600}}\frac{{G{M^2}}}{{{R^2}}}\)
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