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Class 11
PHYSICS
चित्र में कुछ एकविमीय स्थितिज ऊर्जा -...

चित्र में कुछ एकविमीय स्थितिज ऊर्जा - फलनों के उदाहरण दिए गए है। कण की कुल ऊर्जा कोटि - अक्ष पर क्रॉस द्वारा निर्देशित की गई है। प्रत्येक स्थिति में , कोई ऐसे क्षेत्र बताइये , यदि कोई है तो , जिनमे दी गई ऊर्जा के लिए , कण को नहीं पाया जा सकता । इसके अतिरिक्त , कण की कुल न्यूनतम ऊर्जा भी निर्देशित कीजिये। कुछ ऐसे भौतिक संदर्भो के विषय में सोचिये जिनके लिए ये स्थितिज ऊर्जा आकृतियाँ प्रासंगिक हो।

लिखित उत्तर

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हम जानते है की पिण्ड की कुल ऊर्जा `E = K.E + P.E`
या ` K.E = E.P.E = 1/2mv^(2)`
` :' K.E ` कभी भी ऋणात्मक नहीं हो सकती , अतःP.E का मान सदैव E से कम ही होगा।
(i) x = a और x = 0 के बीच क्षेत्र P.E में शून्य है अतः गतिज ऊर्जा (K.E) धनात्मक है ।
इस स्थिति में कण में न्यूनतम कुल ऊर्जा शून्य है
(ii) x = a और ` x gt b ` के लिए `P.E (V_(0)) gt E`
` :. K.E ` का मान ऋणात्मक होगा। इस कारण से वस्तु `x lt a` और ` x gt b ` के क्षेत्र में उपस्थित नहीं रह सकती । क्षेत्र ` x gt a ` तथा ` x lt b ` में ऋणात्मक है। इसका अर्थ है की गतिज ऊर्जा का मान धनात्मक है इसीलिए क्षेत्र ` x gt a ` और `x lt a ` में कण पाया जा सकता है। इस स्थिति में जो कुल ऊर्जा कण में हो सकती है , वह `V_(1)` है।
(iii) कण किसी भी क्षेत्र में दिखाई नहीं देगा चूँकि प्रत्येक क्षेत्र में `P.E (V_(0)) gt E` है।
अतः क्षेत्र `- oo lt x lt oo` में कण उपस्थित नहीं हो सकता है।
इस स्थिति में कण की न्यूनतम ऊर्जा `- V_(1)` हो सकती है ।
(iv) इस स्थिति में कण की कुल ऊर्जा उसकी कुल ऊर्जा P.E से अधिक है ।
इसी आधार से क्षेत्र `-b/2 lt x lt -a/2 ,a/2 lt x lt b/2 ` में कण उपस्थित नहीं हो सकता है।
इस प्रकार तीनो क्षेत्रो में गतिज ऊर्जा ऋणात्मक होगी।
इस प्रकार कण इन क्षेत्रो में उपस्थित नहीं होगा।
` -b/2 , x lt - a/2 ` तथा ` a/2lt x lt b/2 `
इस स्थिति में कण की न्यूनतम कुल ऊर्जा ` - V_(1)` हो सकती है ।
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