কৃত্রিম উপগ্রহের গতিশক্তি ও বিভবশক্তির অনুপাত কত?
সঠিক উত্তরঃ
C.
1:√2
Another Explanation (5):
কৃত্রিম উপগ্রহের গতিশক্তি ও বিভবশক্তির অনুপাত
কৃত্রিম উপগ্রহের গতিশক্তি ও বিভবশক্তির অনুপাত
কৃত্রিম উপগ্রহের গতি (Tangential velocity) \(v\) এবং বিভবশক্তি (Radial or gravitational potential energy) \(U\) এর মধ্যে সম্পর্ক বোঝাতে গেলে, নিম্নলিখিত সূত্রগুলি প্রযোজ্য:
- গতিশক্তি (Kinetic energy):
- বিভবশক্তি বা গ্রavitেশনের শক্তি (Potential energy):
KE = \frac{1}{2} m v^2
PE = - \frac{G M m}{r}
এখানে,
- \(m\) = উপগ্রহের massa,
- \(M\) = কেন্দ্রীয় কক্ষপথের উপাদান বা পৃথিবীর massa,
- \(r\) = উপগ্রহের কক্ষপথের অক্ষাংশ বা দূরত্ব,
- \(G\) = মহাকর্ষীয় ধ্রুবক।
উপগ্রহের কক্ষপথের সমতলে স্থিতিশীলতা ও শক্তির বিশ্লেষণে, কৃত্রিম উপগ্রহের গতিশক্তি ও বিভবশক্তির অনুপাত নির্ণয় করা হয়।
সাধারণত, কক্ষপথে স্থির থাকাকালে, উপগ্রহের শক্তির মোট মান হয়:
E = KE + PE = \frac{1}{2} m v^2 - \frac{G M m}{r}
কিন্তু, কক্ষপথের একদিক থেকে দেখা যায়, উপগ্রহের গতিশক্তি ও বিভবশক্তির অনুপাত হয়:
\frac{KE}{|PE|} = \frac{\frac{1}{2} m v^2}{\frac{G M m}{r}} = \frac{1}{2} \times \frac{v^2 r}{G M}
উপগ্রহের কক্ষপথে, কেন্দ্রীয় শক্তির জন্য গতি নির্ণয় করা হয়:
v = \sqrt{\frac{G M}{r}}
অতএব,
\frac{KE}{|PE|} = \frac{1}{2} \times \frac{\frac{G M}{r} \times r}{G M} = \frac{1}{2}
অর্থাৎ,
KE : |PE| = 1 : 2
অর্থাৎ, কৃত্রিম উপগ্রহের গতি ও বিভবশক্তির অনুপাত হয়:
1 : √2
এটি প্রমাণ করে যে, কক্ষপথে থাকা উপগ্রহের গতি ও বিভবশক্তির অনুপাত হল 1 : √2.