Question 21 of 22intermediate🔧 ApplyNumerical3 marks

चंद्रमा की सतह (चंद्रतल) पर गुरुत्वाकर्षण पृथ्वी की सतह के गुरुत्वाकर्षण का लगभग 16\frac{1}{6} भाग है। एक अंतरिक्ष यात्री पृथ्वी की सतह से किसी गेंद को 8 m8 \text{ m} की ऊँचाई तक फेंक सकता है। यदि उसी गेंद को उतने ही ऊर्ध्व वेग से चंद्रमा की सतह से ऊपर की ओर फेंका जाए तो गेंद चंद्रमा की सतह पर कितनी ऊँचाई तक जाएगी?

Correct Answer

चंद्रमा की सतह पर गेंद 48 m48 \text{ m} की ऊँचाई तक जाएगी।

Exercise: अभ्यास प्रश्न | Q: 12 | (Page 138)
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Explanation

पृथ्वी पर गेंद को फेंकने पर उसकी गतिज ऊर्जा अधिकतम ऊँचाई पर पूरी तरह से स्थितिज ऊर्जा में बदल जाती है। चूँकि चंद्रमा पर गुरुत्वाकर्षण पृथ्वी का 16\frac{1}{6} भाग है, इसलिए उसी वेग से फेंकी गई गेंद पृथ्वी की तुलना में 6 गुना अधिक ऊँचाई तक जाएगी।

Solution Steps

  1. चरण 1: पृथ्वी पर गेंद द्वारा प्राप्त अधिकतम ऊँचाई he=8 mh_e = 8 \text{ m} है। अधिकतम ऊँचाई पर गेंद की गतिज ऊर्जा स्थितिज ऊर्जा में बदल जाती है, अतः 12mv2=mghe\frac{1}{2}mv^2 = mgh_e।

  2. चरण 2: चंद्रमा पर गुरुत्वीय त्वरण gm=16geg_m = \frac{1}{6}g_e है, जहाँ geg_e पृथ्वी का गुरुत्वीय त्वरण है।

  3. चरण 3: चंद्रमा पर गेंद द्वारा प्राप्त अधिकतम ऊँचाई hmh_m होगी। उसी वेग vv के लिए, 12mv2=mghm\frac{1}{2}mv^2 = mgh_m।

  4. चरण 4: दोनों समीकरणों से, hm=v22gm=v22×(16ge)=6×v22ge=6×heh_m = \frac{v^2}{2g_m} = \frac{v^2}{2 \times (\frac{1}{6}g_e)} = 6 \times \frac{v^2}{2g_e} = 6 \times h_e।

  5. चरण 5: hm=6×8 m=48 mh_m = 6 \times 8 \text{ m} = 48 \text{ m}। अतः गेंद चंद्रमा की सतह पर 48 m48 \text{ m} की ऊँचाई तक जाएगी।