गुरुत्वाकर्षण ऊर्जा: Difference between revisions
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[[File:Gravitational field Earth lines equipotentials.svg|right|thumb|यह पृथ्वी के [[गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र]] को दर्शाने वाला चित्र है । वस्तुएँ पृथ्वी की ओर गति करती हैं, इस प्रकार उनकी गुरुत्वाकर्षण ऊर्जा खो जाती है और इसे [[गतिज ऊर्जा]] में बदल देती है।]][[गुरुत्वाकर्षण]] ऊर्जा या गुरुत्वाकर्षण [[संभावित ऊर्जा]] वह संभावित ऊर्जा है जो एक विशाल वस्तु गुरुत्वाकर्षण के कारण किसी अन्य विशाल वस्तु के संबंध में होती है। यह गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र से जुड़ी संभावित ऊर्जा है, जो | [[File:Gravitational field Earth lines equipotentials.svg|right|thumb|यह पृथ्वी के [[गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र]] को दर्शाने वाला चित्र है । वस्तुएँ पृथ्वी की ओर गति करती हैं, इस प्रकार उनकी गुरुत्वाकर्षण ऊर्जा खो जाती है और इसे [[गतिज ऊर्जा]] में बदल देती है।]][[गुरुत्वाकर्षण]] ऊर्जा या गुरुत्वाकर्षण [[संभावित ऊर्जा]] वह संभावित ऊर्जा है जो एक विशाल वस्तु के गुरुत्वाकर्षण के कारण किसी अन्य विशाल वस्तु के संबंध में होती है। यह गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र से जुड़ी संभावित ऊर्जा है, जो वस्तुओं के एक दूसरे की ओर गिरने पर जारी होती है। जब दो वस्तुओं को और दूर लाया जाता है तो गुरुत्वीय स्थितिज ऊर्जा बढ़ जाती है। | ||
दो परस्पर क्रिया करने वाले बिंदु कणों के लिए, गुरुत्वाकर्षण संभावित ऊर्जा <math>U</math> द्वारा | दो परस्पर क्रिया करने वाले बिंदु कणों के लिए, गुरुत्वाकर्षण संभावित ऊर्जा <math>U</math> द्वारा दी जाती है | ||
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जहाँ <math>M</math> तथा <math>m</math> दो कणों के द्रव्यमान हैं, <math>R</math> उनके बीच की दूरी है, और <math>G</math> [[गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक]] है।<ref name=gpe>{{cite web| title=गुरुत्वाकर्षण स्थितिज ऊर्जा| url=http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/gpot.html |website=hyperphysics.phy-astr.gsu.edu |access-date=10 January 2017}}</ref> | |||
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जहाँ <math>m</math> वस्तु का द्रव्यमान है, <math display="inline">g = {GM_{\oplus}} / {R_{\oplus}^2}</math> [[पृथ्वी का गुरुत्वाकर्षण]] है, और <math>h</math> किसी चुने हुए संदर्भ स्तर से ऊपर वस्तु के द्रव्यमान केंद्र की ऊंचाई है।<ref name="gpe" /> | |||
== न्यूटोनियन यांत्रिकी == | == न्यूटोनियन यांत्रिकी == | ||
[[शास्त्रीय यांत्रिकी]] में, दो या दो से अधिक द्रव्यमानों में | [[शास्त्रीय यांत्रिकी]] में, दो या दो से अधिक द्रव्यमानों में सदैव एक [[गुरुत्वाकर्षण क्षमता]] होती है। ऊर्जा के संरक्षण के लिए आवश्यक है कि यह गुरुत्वीय क्षेत्र ऊर्जा सदैव ऋणात्मक ऊर्जा हो, जिससे वस्तु के अनन्त रूप से दूर होने पर यह शून्य हो।<ref>For a demonstration of the negativity of gravitational energy, see [[Alan Guth]],'' The Inflationary Universe: The Quest for a New Theory of Cosmic Origins'' (Random House, 1997), {{ISBN|0-224-04448-6}}, Appendix A—Gravitational Energy.</ref> गुरुत्वीय स्थितिज ऊर्जा वह स्थितिज ऊर्जा है जो किसी वस्तु में होती है क्योंकि वह गुरुत्वीय क्षेत्र के भीतर होती है। | ||
एक बिंदु द्रव्यमान के बीच बल, <math>M</math>, और अन्य बिंदु द्रव्यमान, <math>m</math>, न्यूटन के सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के नियम द्वारा दिया गया है | न्यूटन के गुरुत्वाकर्षण के नियम:<ref>{{cite book |title=न्यूटन का गुरुत्वाकर्षण: ब्रह्मांड के यांत्रिकी के लिए एक परिचयात्मक मार्गदर्शिका|edition=illustrated |first1=Douglas W. |last1=MacDougal |publisher=Springer Science & Business Media |year=2012 |isbn=978-1-4614-5444-1 |page=10 |url=https://books.google.com/books?id=t77juT326MYC}} [https://books.google.com/books?id=t77juT326MYC&pg=PA10 Extract of page 10]</ref> | एक बिंदु द्रव्यमान के बीच बल, <math>M</math>, और अन्य बिंदु द्रव्यमान, <math>m</math>, न्यूटन के सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के नियम द्वारा दिया गया है | न्यूटन के गुरुत्वाकर्षण के नियम:<ref>{{cite book |title=न्यूटन का गुरुत्वाकर्षण: ब्रह्मांड के यांत्रिकी के लिए एक परिचयात्मक मार्गदर्शिका|edition=illustrated |first1=Douglas W. |last1=MacDougal |publisher=Springer Science & Business Media |year=2012 |isbn=978-1-4614-5444-1 |page=10 |url=https://books.google.com/books?id=t77juT326MYC}} [https://books.google.com/books?id=t77juT326MYC&pg=PA10 Extract of page 10]</ref> | ||
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इसलिये <math display="inline">\lim_{r\to \infty} \frac{1}{r} = 0</math>, वस्तु पर किए गए कुल कार्य को इस प्रकार लिखा जा सकता है:<ref>{{cite book |title=आईबी डिप्लोमा पूर्ण रंग के लिए भौतिकी|edition=revised |first1=K. A. |last1=Tsokos |publisher=[[Cambridge University Press]] |year=2010 |isbn=978-0-521-13821-5 |page=143 |url=https://books.google.com/books?id=uWVQIaZqz_MC}} [https://books.google.com/books?id=uWVQrIZqz_MC&pg=PA143 Extract of page 143]</ref> | इसलिये <math display="inline">\lim_{r\to \infty} \frac{1}{r} = 0</math>, वस्तु पर किए गए कुल कार्य को इस प्रकार लिखा जा सकता है:<ref>{{cite book |title=आईबी डिप्लोमा पूर्ण रंग के लिए भौतिकी|edition=revised |first1=K. A. |last1=Tsokos |publisher=[[Cambridge University Press]] |year=2010 |isbn=978-0-521-13821-5 |page=143 |url=https://books.google.com/books?id=uWVQIaZqz_MC}} [https://books.google.com/books?id=uWVQrIZqz_MC&pg=PA143 Extract of page 143]</ref> | ||
{{Equation box 1 |title=''' | {{Equation box 1 |title='''गुरुत्वाकर्षण स्थितिज ऊर्जा''' |equation=<math>U = -\frac {GMm}{R}</math>}} | ||
सामान्य स्थिति में जहां बहुत छोटा द्रव्यमान होता है <math>m</math> द्रव्यमान के साथ एक बहुत बड़ी वस्तु की सतह के निकट चल रहा है <math>M</math>, गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र लगभग स्थिर है और इसलिए गुरुत्वाकर्षण ऊर्जा के लिए अभिव्यक्ति को | सामान्य स्थिति में जहां बहुत छोटा द्रव्यमान होता है <math>m</math> द्रव्यमान के साथ एक बहुत बड़ी वस्तु की सतह के निकट चल रहा है <math>M</math>, गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र लगभग स्थिर है और इसलिए गुरुत्वाकर्षण ऊर्जा के लिए अभिव्यक्ति को अधिक सरल बनाया जा सकता है। सतह से (एक दूरी <math>R</math> केंद्र से) ऊँचाई <math>h</math> की सतह से ऊपर जाने पर स्थितिज ऊर्जा में परिवर्तन होता है | ||
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जैसा गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र है <math>g = GM / R^2</math>, यह कम हो जाता है | जैसा गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र है <math>g = GM / R^2</math>, यह कम हो जाता है | ||
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सतह पर <math>U = 0</math> लेने पर, गुरुत्वीय संभावित ऊर्जा के लिए परिचित अभिव्यक्ति उभरती है:<ref>{{cite web |last1=Fitzpatrick |first1=Richard |title=गुरुत्वाकर्षण स्थितिज ऊर्जा|url=https://farside.ph.utexas.edu/teaching/301/lectures/node153.html |website=farside.ph.utexas.edu |publisher=The University of Texas at Austin |date=2006-02-02}}</ref> | |||
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[[File:Spacetime lattice analogy.svg|thumb|right|घुमावदार भूगर्भ विज्ञान (विश्व रेखाएं) का एक 2 आयामी | }} | ||
[[File:Spacetime lattice analogy.svg|thumb|right|यह घुमावदार भूगर्भ विज्ञान (विश्व रेखाएं) का एक 2 आयामी चित्रण है । [[सामान्य सापेक्षता]] के अनुसार, द्रव्यमान दिक्-समय को विकृत करता है और गुरुत्वाकर्षण न्यूटन के प्रथम नियम का स्वाभाविक परिणाम है। द्रव्यमान [[अंतरिक्ष समय]] को बताता है कि कैसे झुकना है, और स्पेसटाइम द्रव्यमान को बताता है कि कैसे चलना है।]]सामान्य सापेक्षता में गुरुत्वाकर्षण ऊर्जा अत्यंत जटिल है, और अवधारणा की परिभाषा पर कोई सहमति नहीं है। इसे कभी-कभी तनाव-ऊर्जा-संवेग स्यूडोटेन्सर लैंडौ-लिफ्शिट्ज़ स्यूडोटेन्सर के माध्यम से प्रतिरूपित किया जाता है<ref>[[Lev Davidovich Landau]] & [[Evgeny Mikhailovich Lifshitz]], ''The Classical Theory of Fields'', (1951), Pergamon Press, {{ISBN|7-5062-4256-7}}</ref> जो शास्त्रीय यांत्रिकी के ऊर्जा-संवेग संरक्षण कानूनों के प्रतिधारण की अनुमति देता है। लैंडौ-लिफ्शिट्ज़ स्यूडो[[टेन्सर]] में मैटर स्ट्रेस-एनर्जी टेन्सर को जोड़ने से एक संयुक्त मैटर प्लस ग्रेविटेशनल एनर्जी स्यूडोटेन्सर का परिणाम होता है, जिसमें सभी फ्रेमों में गायब होने वाला [[चार-वेक्टर]]-डाइवर्जेंस होता है-संरक्षण कानून सुनिश्चित करता है। कुछ लोग इस आधार पर इस व्युत्पत्ति पर आक्षेप करते हैं कि [[स्यूडोटेंसर]] सामान्य सापेक्षता में अनुपयुक्त हैं, लेकिन संयुक्त पदार्थ और गुरुत्वाकर्षण ऊर्जा स्यूडोटेन्सर का [[विचलन]] एक टेन्सर है। | |||
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Latest revision as of 21:34, 7 December 2022
गुरुत्वाकर्षण ऊर्जा या गुरुत्वाकर्षण संभावित ऊर्जा वह संभावित ऊर्जा है जो एक विशाल वस्तु के गुरुत्वाकर्षण के कारण किसी अन्य विशाल वस्तु के संबंध में होती है। यह गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र से जुड़ी संभावित ऊर्जा है, जो वस्तुओं के एक दूसरे की ओर गिरने पर जारी होती है। जब दो वस्तुओं को और दूर लाया जाता है तो गुरुत्वीय स्थितिज ऊर्जा बढ़ जाती है।
दो परस्पर क्रिया करने वाले बिंदु कणों के लिए, गुरुत्वाकर्षण संभावित ऊर्जा द्वारा दी जाती है
पृथ्वी की सतह के निकट , गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र लगभग स्थिर है, और किसी भी वस्तु की गुरुत्वाकर्षण संभावित ऊर्जा कम हो जाती है
न्यूटोनियन यांत्रिकी
शास्त्रीय यांत्रिकी में, दो या दो से अधिक द्रव्यमानों में सदैव एक गुरुत्वाकर्षण क्षमता होती है। ऊर्जा के संरक्षण के लिए आवश्यक है कि यह गुरुत्वीय क्षेत्र ऊर्जा सदैव ऋणात्मक ऊर्जा हो, जिससे वस्तु के अनन्त रूप से दूर होने पर यह शून्य हो।[2] गुरुत्वीय स्थितिज ऊर्जा वह स्थितिज ऊर्जा है जो किसी वस्तु में होती है क्योंकि वह गुरुत्वीय क्षेत्र के भीतर होती है।
एक बिंदु द्रव्यमान के बीच बल, , और अन्य बिंदु द्रव्यमान, , न्यूटन के सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के नियम द्वारा दिया गया है | न्यूटन के गुरुत्वाकर्षण के नियम:[3]
सामान्य स्थिति में जहां बहुत छोटा द्रव्यमान होता है द्रव्यमान के साथ एक बहुत बड़ी वस्तु की सतह के निकट चल रहा है , गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र लगभग स्थिर है और इसलिए गुरुत्वाकर्षण ऊर्जा के लिए अभिव्यक्ति को अधिक सरल बनाया जा सकता है। सतह से (एक दूरी केंद्र से) ऊँचाई की सतह से ऊपर जाने पर स्थितिज ऊर्जा में परिवर्तन होता है
सामान्य सापेक्षता
सामान्य सापेक्षता में गुरुत्वाकर्षण ऊर्जा अत्यंत जटिल है, और अवधारणा की परिभाषा पर कोई सहमति नहीं है। इसे कभी-कभी तनाव-ऊर्जा-संवेग स्यूडोटेन्सर लैंडौ-लिफ्शिट्ज़ स्यूडोटेन्सर के माध्यम से प्रतिरूपित किया जाता है[6] जो शास्त्रीय यांत्रिकी के ऊर्जा-संवेग संरक्षण कानूनों के प्रतिधारण की अनुमति देता है। लैंडौ-लिफ्शिट्ज़ स्यूडोटेन्सर में मैटर स्ट्रेस-एनर्जी टेन्सर को जोड़ने से एक संयुक्त मैटर प्लस ग्रेविटेशनल एनर्जी स्यूडोटेन्सर का परिणाम होता है, जिसमें सभी फ्रेमों में गायब होने वाला चार-वेक्टर-डाइवर्जेंस होता है-संरक्षण कानून सुनिश्चित करता है। कुछ लोग इस आधार पर इस व्युत्पत्ति पर आक्षेप करते हैं कि स्यूडोटेंसर सामान्य सापेक्षता में अनुपयुक्त हैं, लेकिन संयुक्त पदार्थ और गुरुत्वाकर्षण ऊर्जा स्यूडोटेन्सर का विचलन एक टेन्सर है।
यह भी देखें
- गुरुत्वाकर्षण बाध्यकारी ऊर्जा
- गुरुत्वाकर्षण क्षमता
- गुरुत्वाकर्षण संभावित ऊर्जा भंडारण
संदर्भ
- ↑ 1.0 1.1 "गुरुत्वाकर्षण स्थितिज ऊर्जा". hyperphysics.phy-astr.gsu.edu. Retrieved 10 January 2017.
- ↑ For a demonstration of the negativity of gravitational energy, see Alan Guth, The Inflationary Universe: The Quest for a New Theory of Cosmic Origins (Random House, 1997), ISBN 0-224-04448-6, Appendix A—Gravitational Energy.
- ↑ MacDougal, Douglas W. (2012). न्यूटन का गुरुत्वाकर्षण: ब्रह्मांड के यांत्रिकी के लिए एक परिचयात्मक मार्गदर्शिका (illustrated ed.). Springer Science & Business Media. p. 10. ISBN 978-1-4614-5444-1. Extract of page 10
- ↑ Tsokos, K. A. (2010). आईबी डिप्लोमा पूर्ण रंग के लिए भौतिकी (revised ed.). Cambridge University Press. p. 143. ISBN 978-0-521-13821-5. Extract of page 143
- ↑ Fitzpatrick, Richard (2006-02-02). "गुरुत्वाकर्षण स्थितिज ऊर्जा". farside.ph.utexas.edu. The University of Texas at Austin.
- ↑ Lev Davidovich Landau & Evgeny Mikhailovich Lifshitz, The Classical Theory of Fields, (1951), Pergamon Press, ISBN 7-5062-4256-7