गुरुत्वीय स्थितिज ऊर्जा, ऊर्जा संरक्षण PYQ: JEE Mains Physics प्रश्न

28 में से 1–28 प्रश्न

1. 1. \(m\) द्रव्यमान के एक पिंड को पृथ्वी की सतह से पृथ्वी की त्रिज्या (\(R_e\)) के दोगुने के बराबर ऊँचाई तक ले जाया जाता है। स्थितिज ऊर्जा में वृद्धि _______ होगी।
   (\(g\) पृथ्वी की सतह पर गुरुत्वीय त्वरण है) 2026 मध्यम
2. 2. द्रव्यमान \(m\) के एक पिंड को पृथ्वी की सतह से अनंत तक प्रक्षेपित करने के लिए आवश्यक गतिज ऊर्जा _______ है। (मान लें, पृथ्वी की त्रिज्या \(R_E\) है, g= पृथ्वी की सतह पर गुरुत्वीय त्वरण) 2024 कठिन
3. 3. एक अंतरिक्ष यात्री द्रव्यमान \(m\) की एक गेंद पृथ्वी से अंतरिक्ष में ले जाता है। वह गेंद को पृथ्वी के परितः \(318.5 \mathrm{~km}\) की ऊँचाई पर एक वृत्ताकार कक्षा में फेंकता है। पृथ्वी की सतह से कक्षा तक, गेंद की कुल यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तन \(x \frac{\mathrm{GM}_e \mathrm{~m}}{21 R_e}\) है। \(x\) का मान _______ है। (जहाँ \(R_{\mathrm{e}}=6370 \mathrm{~km}\) है) 2024 कठिन
4. 4. एक उपग्रह जिसका द्रव्यमान \(10^3 \mathrm{~kg}\) है, त्रिज्या \(2 \mathrm{R}\) की वृत्ताकार कक्षा में चक्कर लगा रहा है। यदि उपग्रह को \(\frac{10^4 \mathrm{R}}{6} \mathrm{~J}\) ऊर्जा प्रदान की जाती है, तो वह _______ त्रिज्या की एक नई वृत्ताकार कक्षा में चक्कर लगाएगा।
   (उपयोग करें \(\mathrm{g}=10 \mathrm{~m} / \mathrm{s}^2, \mathrm{R}=\) पृथ्वी की त्रिज्या) 2024 कठिन
5. 5. पृथ्वी की सतह से एक उपग्रह की ऊँचाई के लिए सही सूत्र _______ है। 2024 कठिन
6. 6. सूची-\(I\) का सूची-\(II\) से मिलान कीजिए:

   सूची-\(I\)	सूची-\(II\)
   \((A)\) ग्रह की गतिज ऊर्जा	\((I)\) \(-\frac{\mathrm{GMm}}{\mathrm{a}}\)
   \((B)\) सूर्य-ग्रह निकाय की गुरुत्वाकर्षण स्थितिज ऊर्जा	\((II)\) \(\frac{\mathrm{GMm}}{2 \mathrm{a}}\)
   \((C)\) ग्रह की कुल यांत्रिक ऊर्जा	\((III)\) \(\frac{\mathrm{Gm}}{\mathrm{r}}\)
   \((D)\) इकाई द्रव्यमान वस्तु के लिए ग्रह की सतह पर पलायन ऊर्जा	\((IV)\) \(-\frac{\mathrm{GMm}}{2 \mathrm{a}}\)

   (जहाँ \(\mathrm{a}=\) ग्रह की कक्षा की त्रिज्या, \(\mathrm{r}=\) ग्रह की त्रिज्या, \(M=\) सूर्य का द्रव्यमान, \(m=\) ग्रह का द्रव्यमान)
   नीचे दिए गए विकल्पों में से सही उत्तर चुनिए: 2024 कठिन
7. 7. \(A\) एवं \(B\) दो उपग्रह, पृथ्वी के परितः समान कक्षा में परिक्रमण कर रहे हैं। \(\mathrm{A}\) का द्रव्यमान \(\mathrm{B}\) के द्रव्यमान से दोगुना है। दोनों उपग्रहों के लिए जो राशि समान रहेगी, वह है: 2023 मध्यम
8. 8. एक वस्तु को पृथ्वी तल से \(\mathrm{h}\) ऊँचाई ऊपर से गिराया जाता है, जहाँ \(\mathrm{R}\) पृथ्वी की त्रिज्या है। वायु का प्रतिरोध नगण्य मानकर पृथ्वी से टकराते समय इसका वेग होगा : 2023 मध्यम
9. 9. नीचे दो कथन दिये गये है। कथन \(I\) : पृथ्वी के परितः घूमते हुए एक उपग्रह की कुल ऊर्जा यदि \(\mathrm{E}\) हो, तो इसकी स्थितिज ऊर्जा \(\frac{\mathrm{E}}{2}\) होगी। कथन \(II\): एक कक्षा में घूमते हुए एक उपग्रह की गतिज ऊर्जा कुल उर्जा \(\mathrm{E}\) के परिमाण के आधे के बराबर होती है। उपरोक्त कथनों के संदर्भ में, नीचे दिये गये विकल्पों में से सर्वाधिक उपयुक्त उत्तर चुनिए। 2023 मध्यम
10. 10. पृथ्वी की त्रिज्या \((\mathrm{R})\) के बराबर ऊँचाई से एक पिण्ड छोड़ा जाता है। पृथ्वी के तल से टकराते समय पिण्ड का वेग होगा: (दिया है \(\mathrm{g}=\) पृथ्वी पर गुरुत्वीय त्वरण) 2023 मध्यम
11. 11. \(1\,kg\) की वस्तु को पृथ्वी के धरातल से पृथ्वी की त्रिज्या की तीन गुना ऊँचाई तक उठाने में उसकी स्थितिज ऊर्जा में हुई वृद्धि \(.......\,MJ\) होगी [यदि \(g =10\,ms ^{-2}\) एवं पृथ्वी की त्रिज्या \(=6400\,km\) ] 2022 मध्यम
12. 12. दो उपग्रह \(A\) एवं \(B\) जिनके द्रव्यमानों का अनुपात \(4: 3\) है, ये पृथ्वी के चारों तरफ अपनी-अपनी वृत्तीय कक्षाओं में घूम रहे हैं, जिनकी त्रिज्यायें क्रमशः \(3r\) एवं \(4r\) हैं। \(A\) एवं \(B\) की कुल यांत्रिक ऊर्जाओं का अनुपात है : 2022 मध्यम
13. 13. प्रत्येक द्रव्यमान \(m\) वाले चार गोले मिलकर चित्रानुसार भुजा \(d\) वाला एक वर्ग बनाते है। एक द्रव्यमान \(M\) का पांचवा गोला वर्ग के केन्द्र पर रिथत है। इस निकाय की कुल गुरुत्वीय स्थितिज ऊर्जा होगी-
    2022 मध्यम
14. 14. एक \((2 M )\) द्रव्यमान की वस्तु चार द्रव्यमानों \(\{ m , M\) \(- m , m , M - m \}\) में टूटती है, तो चित्रानुसार एक वर्ग के रूप में व्यवस्थित किए जाते हैं। \(\frac{ M }{ m }\) का अनुपात, जिसके लिए निकाय की गुरूत्वीय र्थितिज ऊर्जा अधिकतम हो जाती है \(x : 1\) होता है। \(x\) का मान \(........\) है।
    2021 कठिन
15. 15. किसी पिण्ड को पृथ्वी के पष्ठ से ऊर्ध्वाधर उपरिमुखी उस वेग से फेंका गया है जो उसे अनन्त तक ले जाने के लिए पर्याप्त है। ऊँचाई \(h\) तक पहुँचने में इस पिण्ड द्वारा लिया गया समय सेकण्डो में होगा। 2021 कठिन
16. 16. पृथ्वी तथा चन्द्रमा के द्रव्यमान तथा त्रिज्याएँ क्रमशः \(\left( M _{1}, R _{1}\right)\) और \(\left( M _{2}, R _{2}\right)\) है। उनके केन्द्र \('r'\) दूरी पर है। दोनों द्रव्यमानों के मध्य से \('m'\) द्रव्यमान को प्रक्षेपित करने के लिए न्यूनतम पलायन वेग ज्ञात कीजिए। 2021 कठिन
17. 17. यदि पथ्वी को पूर्णतः तोड़ने के लिए कोई उसका सभी द्रव्यमान हटाना चाहता है, तो इसके लिए आपूर्ति की जाने वाली आवश्यक ऊर्जा की मात्रा होगी \(\frac{ x }{5} \frac{ GM ^{2}}{ R }\), जहाँ \(x=.......\) है। (निकटतम पूर्णांक तक पूर्णांकित) (यहाँ \(M\) पथ्वी का द्रव्यमान, \(R\) पथ्वी की त्रिज्या तथा \(G\) गुरुत्वीय नियतांक है) 2021 कठिन
18. 18. द्रव्यमान \(m\) के एक उपग्रह को पृथ्वी की सतह से ऊर्ध्वाधर दिशा में ऊपर की ओर \(u\) गति से प्रक्षेपित किया जाता है। जब यह उपग्रह \(R ( R =\) पृथ्वी की त्रिज्या \()\) की ऊँचाई पर पहुँचता है, तो यह \(\frac{ m }{10}\) द्रव्यमान के एक रॉकेट का उत्क्षेपण (rejection) इस प्रकार से करता है कि उपग्रह तत्पश्चात् एक वृत्तीय कक्षा में चलने लगता है। उत्क्षेपित रॉकेट की गतिज ऊर्जा है ( \(G\) गुरूत्त्वाकर्षण स्थिरांक व \(M\) पृथ्वी का द्रव्यमान है): 2020 कठिन
19. 19. दो ग्रहों के द्रव्यमान \(M\) तथा \(16 M\) और उनकी त्रिज्यायें क्रमशः \(a\) तथा \(2 a\) है। इन दों ग्रहों के केन्द्रों के बीच की दूरी \(10 a\) हैं बड़े ग्रह से छोटे ग्रह की ओर, \(m\) द्रव्यमान के एक पिण्ड को, उनके केन्द्रों को जोड़ने वाली दिशा में दागा जाता है। तो, छोटे ग्रह के पृष्ठ पर पहुंच पाने के लिये, उस पिण्ड के दांये जाने की न्यूनतम चाल होनी चाहिए ? 2020 कठिन
20. 20. एक क्षुदग्रह (asteroid) पृथ्वी के केन्द्र से \(10 \,R\) ( \(R\) पृथ्वी की त्रिज्या है) दूरी पर है और पृथ्वी के केन्द्र की ओर \(12\, km / s\) गति से आ रहा है। यदि पृथ्वी से पलायन गति का मान \(11.2\, km / s ^{-1}\) है तो पृथ्वी के वातावरण के प्रभाव को नगण्य मानते हुए इस क्षुद्रग्रह की पृथ्वी की सतह से टकराते समय गति कितनी होगी ? (अपना उत्तर \(kms ^{-1}\) में निकटतम पूर्णाक में दें) 2020 कठिन
21. 21. दो उपग्रह \(A\) व \(B\) के द्रव्यमान क्रमश: \(m\) तथा \(2 \,m\) है। \(A\) पृथ्वी के चारों ओर \(R\) त्रिज्या की वृत्ताकार कक्षा में तथा \(B , 2 R\) त्रिज्या की वृत्ताकार कक्षा में है। इनकी गतिज ऊर्जाओं का अनुपात \(T _{ A } / T _{ B }\) है। 2019 मध्यम
22. 22. एक रॉकेट को पृथ्वी से इस तरह प्रक्षेपित करते हैं कि वह वापस नहीं आता है। यदि इसके लिये रॉकेट प्रक्षेपक (launcher) द्वारा दी गयी न्यूनतम ऊर्जा \(E\) है तो उसी रॉकेट को चन्द्रमा की सतह से प्रक्षेपित करने के लिए प्रक्षेपक द्वारा दी गयी न्यूनतम ऊर्जा क्या होगी? मानिये कि पृथ्वी तथा चन्द्रमा का घनत्व समान है तथा पृथ्वी का आयतन चन्द्रमा से \(64\) गुना ज्यादा है। 2019 कठिन
23. 23. एक उपग्रह को पृथ्वी की सतह से ऊँचाई \(h\) तक लाने में \(E _{1}\) ऊर्जा लगती है तथा इस उपग्रह को इस ऊँचाई की वृत्ताकार कक्षा में रखने के लिए \(E _{2}\) ऊर्जा की आवश्यकता होती है। \(h\) का वह मान, जिसके लिए \(E _{1}\) तथा \(E _{2}\) बराबर है, होगा। (दिया है: पृथ्वी की त्रिज्या \(\left.=6.4 \times 10^{3}\, km \right)\) 2019 कठिन
24. 24. एक उपग्रह पृथ्वी के परितः वृत्ताकार कक्षा में एक नियत गति \(v\) से घूम रहा है। उपग्रह से द्रव्यमान ' \(m\) ' का एक पिण्ड इस तरह उत्क्षेपित होता है कि वह पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण से ठीक पलायन कर जाता है। उत्क्षेपण के समय पिण्ड की गतिज ऊर्जा का मान होगा। 2019 मध्यम
25. 25. प्रत्येक द्रव्यमान \(3 \times 10^{31} \,kg\) वाले दो तारों के मध्य दूरी \(2 \times 10^{11}\, m\) है। ये उभयनिष्ठ द्रव्यमान केन्द्र \(O\) के सापेक्ष एक तल में घूर्णन करते हैं। एक उल्का पिण्ड तारे के घूर्णन तल के लम्बवत् गतिशील होकर \(O\) से गुजरता है। इस द्वितारे के गुरूत्वाकर्षण क्षेत्र से पलायन के लिये \(O\) पर उल्कापिण्ड की न्यूनतम चाल क्या होनी चाहिये ? (गुरूत्वाकर्षण नियतांक \(G =6.67 \times 10^{-11}\, Nm ^{2} kg ^{-2}\) ) 2019 मध्यम
26. 26. द्रव्यमान \(m\) का एक पिण्ड द्रव्यमान \(M\) के एक ग्रह के परितः \(R\) त्रिज्या के वृत्ताकार कक्षा में घूम रहा है। किसी क्षण पिण्ड दो बराबर हिस्सों में टूट जाता है। पहला हिस्सा \(\frac{R}{2}\) की वृत्ताकार कक्षा में घूमता है तथाा दूसरा हिस्सा \(\frac{3 R}{2}\) की कक्षा में घूमता है। प्रारम्भिक एवं अन्तिम कुल ऊर्जा में अन्तर का मान होगा 2018 कठिन
27. 27. द्रव्यमान \(m _{1}\) एवं \(m _{2}\) के दो परिकल्पित उपग्रह विश्राम अवस्था में हैं जब वे एक दूसरे से अनन्त दूरी पर हैं। गुरुत्वाकर्षण बल के कारण उनके केन्द्रों को मिलाने वाली रेखा पर एक दूसरे की ओर गति करना प्रारम्भ करते हैं। जब उनके बीच दूरी \('d '\) है, तब उनकी चाल क्या है ? \(\left( m _{1}\right.\) की चाल \(v_{1}\) एवं \(m _{2}\) की चाल \(v_{2}\) है )
    2014 कठिन
28. 28. किसी ग्रह जिसका द्रव्यमान \(M\) तथा क्रिज्या \(R\) है से \(2 R\) ऊँचाई पर वृतीय कक्ष में एक उपग्रह जिसका द्रव्यमान \(m\) है को प्रमोंचन के लिये छोड़ने के लिये आवश्यक न्यूनतम ऊर्जा कितनी होगी ? 2013 मध्यम

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