एक कण x-अक्ष के अनुदिश गति के लिए बाध्य है

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एक कण x-अक्ष के अनुदिश गति के लिए बाध्य है। उस पर $x$ दिशा में ही परिवर्ती बल $F(x) =  - kx + a{x^3}$ लगाया जाता हे जहाँ $x$ मूल बिन्दु से कण की दूरी तथा $k$ व $a$ धनात्मक नियतांक है। $x \ge 0$ के लिए, स्थितिज ऊर्जा $U(x)$ का क्रियात्मक रूप होगा

A

B

C

D

एक कण x-अक्ष के अनुदिश गति के लिए बाध्य है। उस पर $x$ दिशा में ही परिवर्ती बल $F(x) =  - kx + a{x^3}$ लगाया जाता हे जहाँ $x$ मूल बिन्दु से कण की दूरी तथा $k$ व $a$ धनात्मक नियतांक है। $x \ge 0$ के लिए, स्थितिज ऊर्जा $U(x)$ का क्रियात्मक रूप होगा

$F = \frac{{ - dU}}{{dx}} \Rightarrow dU =  - F\,\,dx$

$ \Rightarrow U =  - \int_0^x {( - Kx\, + \,a{x^3})dx} $$ = \frac{{k{x^2}}}{2} - \frac{{a{x^4}}}{4}$

$\therefore $ अत: $x = 0$  तथा x = $\sqrt {2k/a} $ पर हमें $U = 0 $ प्राप्त होता है तथा $U =$ ऋणात्मक, जब $x > \sqrt {2k/a} $

अत: $F = 0$ पर  $x = 0$

अर्थात् $x = 0$ पर $U -x$ ग्राफ का ढाल शून्य है।