4 Most SAQ’s of Gravitation Chapter in Inter 1st Year Physics (TS/AP)

4 Marks

SAQ-1 : What is geostationary satellite ? State its uses.

For Backbenchers 😎

Imagine there’s a special satellite way up in space that sits still and never moves. It’s like having a friend in the sky who’s always in the same spot above the Earth.

Now, this satellite is like a super helpful friend because it helps us with lots of things. First, when you make a call on your phone or use the internet, the signal goes up to this satellite and then back down to Earth. It’s like a magic connection that’s always strong because the satellite doesn’t move around.

Also, when you watch the weather report on TV, the pictures of clouds and storms come from this satellite. It helps weather experts tell us if it’s going to rain or be sunny.

Remember GPS, the thing that helps you find your way when you’re driving? Well, this satellite helps make GPS work perfectly. It tells your GPS device exactly where you are on Earth.

And guess what? This satellite takes pictures of our planet from way up high. It’s like having a camera in space. These pictures help scientists study the Earth, like how our cities grow and how the environment is changing.

Oh, and when you’re watching TV at home or listening to the radio in your car, this satellite helps send all those shows and music to you. It’s like having a friend in the sky who sends you entertainment!

Lastly, this special satellite helps bring the internet to places where it’s hard to get a connection. So, people in remote areas can use the internet too.

So, in the simplest terms, a geostationary satellite is like a super helpful friend in the sky who doesn’t move and helps with phones, TV, internet, weather, and finding your way. It’s like our space buddy!

మన తెలుగులో

అంతరిక్షంలో ఒక ప్రత్యేక ఉపగ్రహ మార్గం ఉందని ఊహించుకోండి, అది నిశ్చలంగా ఉంటుంది మరియు ఎప్పుడూ కదలదు. ఇది ఆకాశంలో ఎప్పుడూ భూమి పైన ఒకే ప్రదేశంలో ఉండే స్నేహితుడిని కలిగి ఉండటం లాంటిది.

ఇప్పుడు, ఈ ఉపగ్రహం చాలా సహాయకారిగా ఉన్న స్నేహితుడిలా ఉంది ఎందుకంటే ఇది చాలా విషయాలలో మాకు సహాయపడుతుంది. ముందుగా, మీరు మీ ఫోన్‌లో కాల్ చేసినప్పుడు లేదా ఇంటర్నెట్‌ని ఉపయోగించినప్పుడు, సిగ్నల్ ఈ ఉపగ్రహానికి వెళ్లి, ఆపై భూమికి తిరిగి వస్తుంది. ఉపగ్రహం చుట్టూ తిరగనందున ఇది ఎల్లప్పుడూ బలంగా ఉండే మాయా కనెక్షన్ లాంటిది.

అలాగే మీరు టీవీలో వాతావరణ నివేదికను చూసినప్పుడు, ఈ ఉపగ్రహం నుండి మేఘాలు మరియు తుఫానుల చిత్రాలు వస్తాయి. వర్షం పడుతుందా లేదా ఎండగా ఉంటుందా అని వాతావరణ నిపుణులు మాకు తెలియజేయడంలో ఇది సహాయపడుతుంది.

మీరు డ్రైవింగ్ చేస్తున్నప్పుడు మీ మార్గాన్ని కనుగొనడంలో మీకు సహాయపడే GPSని గుర్తుంచుకోవాలా? బాగా, ఈ ఉపగ్రహం GPSని ఖచ్చితంగా పని చేయడానికి సహాయపడుతుంది. మీరు భూమిపై ఎక్కడ ఉన్నారో అది మీ GPS పరికరానికి ఖచ్చితంగా తెలియజేస్తుంది.

మరియు ఏమి అంచనా? ఈ ఉపగ్రహం ఎత్తు నుండి మన గ్రహం యొక్క చిత్రాలను తీస్తుంది. అంతరిక్షంలో కెమెరా ఉన్నట్లే. మన నగరాలు ఎలా పెరుగుతాయి మరియు పర్యావరణం ఎలా మారుతోంది వంటి భూమిని అధ్యయనం చేయడానికి ఈ చిత్రాలు శాస్త్రవేత్తలకు సహాయపడతాయి.

ఓహ్, మరియు మీరు ఇంట్లో టీవీ చూస్తున్నప్పుడు లేదా మీ కారులో రేడియో వింటున్నప్పుడు, ఈ ఉపగ్రహం మీకు ఆ షోలు మరియు సంగీతాన్ని పంపడంలో సహాయపడుతుంది. మీకు వినోదాన్ని పంపే స్నేహితుడు ఆకాశంలో ఉన్నట్లే!

చివరగా, ఈ ప్రత్యేక ఉపగ్రహం కనెక్షన్‌ని పొందడం కష్టంగా ఉన్న ప్రదేశాలకు ఇంటర్నెట్‌ని తీసుకురావడంలో సహాయపడుతుంది. కాబట్టి, మారుమూల ప్రాంతాల ప్రజలు కూడా ఇంటర్నెట్‌ని ఉపయోగించవచ్చు.

కాబట్టి, సరళంగా చెప్పాలంటే, జియోస్టేషనరీ శాటిలైట్ అనేది ఆకాశంలో కదలకుండా మరియు ఫోన్‌లు, టీవీ, ఇంటర్నెట్, వాతావరణం మరియు మీ మార్గాన్ని కనుగొనడంలో సహాయం చేసే సూపర్ సహాయక స్నేహితుడు లాంటిది. ఇది మన అంతరిక్ష మిత్రుడిలా ఉంది!


A geostationary satellite is a satellite that orbits the Earth at the same rotational rate as the Earth on its axis. This unique orbit results in the satellite appearing stationary relative to a fixed point on the Earth’s surface. Positioned approximately 35,786 kilometers above the equator, these satellites provide continuous and stable coverage of a specific region on Earth.

Uses of Geostationary Satellite

  1. Telecommunications and Broadcasting: Geostationary satellites are crucial for telecommunications and broadcasting. They enable long-distance communication, including television broadcasting, internet services, phone calls, and data transmission. Their fixed position relative to the Earth allows for stable connections without needing to reorient antennas.
  2. Weather Monitoring: These satellites play a vital role in weather monitoring and forecasting. They provide real-time images and data on weather patterns, cloud movements, and atmospheric conditions, aiding meteorologists in tracking storms and predicting weather changes.
  3. Navigation and Global Positioning System (GPS): While geostationary satellites are not typically used for navigation, they complement a network of low Earth orbit (LEO) satellites for systems like GPS, enabling accurate positioning, navigation, and timing services.
  4. Earth Observation: Geostationary satellites are powerful tools for Earth observation, capturing high-resolution images of the Earth’s surface. They monitor environmental changes and provide data for applications in agriculture, forestry, urban planning, disaster management, and environmental studies.
  5. Satellite TV and Radio Broadcasting: A common use of geostationary satellites is for direct-to-home (DTH) satellite television and radio broadcasting, broadcasting TV channels and radio signals directly to homes and vehicles.
  6. Internet Connectivity in Remote Areas: These satellites provide internet connectivity in remote and underserved areas. They facilitate broadband internet access and help bridge the digital divide in remote regions.


Geostationary Satellites orbit the Earth in sync with the Earth’s rotation, appearing stationary relative to the Earth’s surface. Their applications are diverse, encompassing telecommunications, broadcasting, weather monitoring, Earth observation, satellite TV, radio broadcasting, and internet connectivity in remote areas. Their unique capability to remain fixed above a specific location on Earth makes them invaluable for a wide range of essential services and technologies.

SAQ-2 : What is Orbital velocity? Obtain an expression for it.

For Backbenchers 😎

Imagine you have a super fast spaceship, and you want it to stay in space, going around the Earth or the Sun, like in a circle. But you don’t want it to fall down or fly away. You need to figure out just the right speed for it to stay in this perfect circle path. That’s what we call Orbital Velocity.

Now, think about how when you jump, you come back down because of gravity. Well, in space, there’s still gravity, but your spaceship is zooming sideways super fast. It’s like a superhero balancing act! The speed has to be just perfect so that gravity keeps pulling your spaceship towards the planet or star, but your speed also pushes it sideways, making it go around in a circle.

To find this perfect speed, we use a special math formula. We look at how big the planet or star is (its mass), how far your spaceship is from it, and a number that helps with gravity stuff. We put all these numbers into the formula, and ta-da! It tells us the Orbital Velocity.

So, Orbital Velocity is like the speed dial for your spaceship to stay in a circle around a planet or star. It’s like a dance between gravity and speed, and math helps us find the right moves. This speed is the key to exploring space and making sure your spaceship doesn’t go off course!

మన తెలుగులో

మీరు ఒక సూపర్ ఫాస్ట్ స్పేస్‌షిప్‌ని కలిగి ఉన్నారని ఊహించుకోండి మరియు అది అంతరిక్షంలో ఉండాలని మీరు కోరుకుంటారు, భూమి లేదా సూర్యుని చుట్టూ, ఒక వృత్తంలో ఉన్నట్లు. కానీ అది కింద పడడం లేదా ఎగిరిపోవడం మీకు ఇష్టం లేదు. ఈ ఖచ్చితమైన సర్కిల్ మార్గంలో ఉండటానికి మీరు సరైన వేగాన్ని గుర్తించాలి. దాన్నే మనం ఆర్బిటల్ వెలాసిటీ అంటాం.

ఇప్పుడు, మీరు దూకినప్పుడు, గురుత్వాకర్షణ కారణంగా మీరు ఎలా తిరిగి వస్తారో ఆలోచించండి. బాగా, అంతరిక్షంలో, ఇప్పటికీ గురుత్వాకర్షణ ఉంది, కానీ మీ స్పేస్‌షిప్ చాలా వేగంగా పక్కకు జూమ్ చేస్తోంది. ఇది సూపర్ హీరో బ్యాలెన్సింగ్ యాక్ట్ లాంటిది! వేగం ఖచ్చితంగా ఉండాలి, తద్వారా గురుత్వాకర్షణ మీ అంతరిక్ష నౌకను గ్రహం లేదా నక్షత్రం వైపు లాగుతుంది, కానీ మీ వేగం కూడా దానిని పక్కకు నెట్టివేస్తుంది, అది ఒక వృత్తంలో తిరుగుతుంది.

ఈ ఖచ్చితమైన వేగాన్ని కనుగొనడానికి, మేము ప్రత్యేక గణిత సూత్రాన్ని ఉపయోగిస్తాము. మేము గ్రహం లేదా నక్షత్రం ఎంత పెద్దది (దాని ద్రవ్యరాశి), మీ అంతరిక్ష నౌక దాని నుండి ఎంత దూరంలో ఉంది మరియు గురుత్వాకర్షణ అంశాలకు సహాయపడే సంఖ్యను పరిశీలిస్తాము. మేము ఈ సంఖ్యలన్నింటినీ ఫార్ములాలో ఉంచాము మరియు టా-డా! ఇది మనకు కక్ష్య వేగాన్ని చెబుతుంది.

కాబట్టి, ఆర్బిటల్ వెలాసిటీ అనేది మీ స్పేస్‌షిప్ గ్రహం లేదా నక్షత్రం చుట్టూ ఒక సర్కిల్‌లో ఉండటానికి స్పీడ్ డయల్ లాంటిది. ఇది గురుత్వాకర్షణ మరియు వేగం మధ్య నృత్యం వంటిది మరియు సరైన కదలికలను కనుగొనడంలో గణిత మాకు సహాయపడుతుంది. ఈ వేగం స్పేస్‌ను అన్వేషించడానికి మరియు మీ స్పేస్‌షిప్ కోర్సు నుండి బయటపడకుండా చూసుకోవడానికి కీలకం!


Orbital Velocity is the velocity required for an object to enter and maintain a stable orbit around a celestial body, such as a planet or a star. It is the speed at which the gravitational pull of the body and the inertia of the object are balanced, allowing the object to follow a circular path without falling into the body or escaping into space.

Derivation of the Expression for Orbital Velocity

  1. Gravitational Force and Centripetal Force:
    • In a stable orbit, the gravitational force acting on the orbiting object provides the necessary centripetal force to keep it in orbit.
    • The gravitational force is given by $$F_{\text{gravity}} = \frac{GmM}{r^2}$$ where G is the gravitational constant, m is the mass of the orbiting object, M is the mass of the central body, and r is the radius of the orbit.
  2. Centripetal Force for Circular Motion: The centripetal force required for circular motion is given by $$F_{\text{centripetal}} = \frac{mv^2}{r}$$ where v is the orbital velocity.
  3. Equating Gravitational and Centripetal Forces: Setting Fgravity​ = Fcentripetal​ leads to the equation $$\frac{GmM}{r^2} = \frac{mv^2}{r}$$
  4. Solving for Orbital Velocity:
    • Simplifying the equation, we get $$G\frac{M}{r} = v^2$$
    • Therefore, the orbital velocity v is obtained as $$v = \sqrt{\frac{GM}{r}}$$


Orbital Velocity is crucial for an object to maintain a stable orbit around a celestial body. The expression for orbital velocity is derived by equating the gravitational force to the centripetal force required for circular motion, resulting in the formula $$v = \sqrt{\frac{GM}{r}}$$ This formula highlights the relationship between the mass of the central body, the radius of the orbit, and the velocity required to maintain the orbit.

SAQ-3 : What is escape velocity? Obtain an expression for it.

For Backbenchers 😎

Imagine you have a powerful rocket, and you want to fly it into space. But there’s a catch – Earth’s gravity is like a big magnet pulling everything down. To break free from this pull and reach space, your rocket needs to be really, really fast. We call this super-speed the Escape Velocity.

Now, here’s the trick: Imagine you’re jumping on a trampoline. When you jump at a regular speed, you go up and come back down because of gravity. But what if you could jump incredibly fast? You’d go up, up, and up, and you wouldn’t come back down; you’d escape the trampoline’s pull. Escape Velocity is like that super-speed jump you need to make to escape Earth’s pull and enter space.

To figure out this special speed, we use a math formula. We look at how big Earth is (its mass), how far your rocket is from it, and a special number that helps us with gravity stuff. We plug all these numbers into the formula, and it tells us the Escape Velocity.

In simple terms, Escape Velocity is the super-fast speed your rocket must reach to break free from Earth’s gravity and explore outer space. It’s like the secret code to open the door to the universe! This formula helps scientists plan space missions and understand how objects move in space. It’s the key to discovering the wonders of the cosmos!

మన తెలుగులో

మీరు శక్తివంతమైన రాకెట్‌ని కలిగి ఉన్నారని ఊహించుకోండి మరియు మీరు దానిని అంతరిక్షంలోకి ఎగురవేయాలనుకుంటున్నారు. కానీ ఒక క్యాచ్ ఉంది – భూమి యొక్క గురుత్వాకర్షణ ఒక పెద్ద అయస్కాంతం వంటిది, ప్రతిదీ క్రిందికి లాగుతుంది. ఈ పుల్ నుండి బయటపడి అంతరిక్షాన్ని చేరుకోవడానికి, మీ రాకెట్ నిజంగా వేగంగా ఉండాలి. మేము ఈ సూపర్-స్పీడ్‌ని ఎస్కేప్ వెలాసిటీ అని పిలుస్తాము.

ఇప్పుడు, ఇక్కడ ట్రిక్ ఉంది: మీరు ట్రామ్పోలిన్ మీద దూకుతున్నట్లు ఊహించుకోండి. మీరు ఒక సాధారణ వేగంతో దూకినప్పుడు, మీరు గురుత్వాకర్షణ కారణంగా పైకి వెళ్లి తిరిగి క్రిందికి వస్తారు. కానీ మీరు చాలా వేగంగా దూకగలిగితే? మీరు పైకి, పైకి మరియు పైకి వెళ్తారు మరియు మీరు తిరిగి క్రిందికి రాలేరు; మీరు ట్రామ్పోలిన్ యొక్క పుల్ నుండి తప్పించుకుంటారు. ఎస్కేప్ వెలాసిటీ అనేది భూమి యొక్క పుల్ నుండి తప్పించుకుని అంతరిక్షంలోకి ప్రవేశించడానికి మీరు చేయవలసిన సూపర్-స్పీడ్ జంప్ లాంటిది.

ఈ ప్రత్యేక వేగాన్ని గుర్తించడానికి, మేము గణిత సూత్రాన్ని ఉపయోగిస్తాము. మేము భూమి ఎంత పెద్దది (దాని ద్రవ్యరాశి), మీ రాకెట్ దాని నుండి ఎంత దూరంలో ఉంది మరియు గురుత్వాకర్షణ అంశాలతో మాకు సహాయపడే ప్రత్యేక సంఖ్యను పరిశీలిస్తాము. మేము ఈ సంఖ్యలన్నింటినీ ఫార్ములాలోకి ప్లగ్ చేస్తాము మరియు అది మాకు ఎస్కేప్ వెలాసిటీని చెబుతుంది.

సరళంగా చెప్పాలంటే, ఎస్కేప్ వెలాసిటీ అనేది భూమి యొక్క గురుత్వాకర్షణ నుండి విముక్తి పొందడానికి మరియు బాహ్య అంతరిక్షాన్ని అన్వేషించడానికి మీ రాకెట్ చేరుకోవలసిన అతి-వేగవంతమైన వేగం. ఇది విశ్వానికి తలుపులు తెరవడానికి రహస్య కోడ్ లాంటిది! ఈ ఫార్ములా శాస్త్రవేత్తలకు అంతరిక్ష మిషన్లను ప్లాన్ చేయడంలో మరియు అంతరిక్షంలో వస్తువులు ఎలా కదులుతాయో అర్థం చేసుకోవడంలో సహాయపడుతుంది. కాస్మోస్ యొక్క అద్భుతాలను కనుగొనడంలో ఇది కీలకం!


Escape Velocity is the minimum velocity required for an object to break free from the gravitational pull of a celestial body, such as a planet or a moon, without further propulsion. It is the speed needed to overcome the gravitational potential energy and escape into space.

Derivation of the Expression for Escape Velocity

  1. Gravitational Potential Energy: The gravitational potential energy of an object at a distance r from the center of a celestial body (of mass M) is given by $$U = -\frac{GmM}{r}$$ where G is the gravitational constant, and m is the mass of the object.
  2. Kinetic Energy for Escape: To escape the gravitational pull, an object needs sufficient kinetic energy equal to its gravitational potential energy at that point. The kinetic energy is given by $$K = \frac{1}{2}mv^2$$ where v is the escape velocity.
  3. Equating Kinetic and Potential Energies: Setting the kinetic energy equal to the magnitude of the gravitational potential energy, we get $$\frac{1}{2}mv^2 = \frac{GmM}{r}$$
  4. Solving for Escape Velocity: Solving for v, the escape velocity is obtained as $$v = \sqrt{\frac{2GM}{r}}$$


Escape Velocity is the critical velocity required for an object to escape a celestial body’s gravitational field without additional propulsion. The formula for escape velocity is derived by equating the kinetic energy needed to escape with the gravitational potential energy, resulting in the expression $$v = \sqrt{\frac{2GM}{r}}$$ This formula is pivotal in understanding the energy requirements for space missions and celestial mechanics.

SAQ-4 : State Kepler’s Laws of Planetary motion.

For Backbenchers 😎

Imagine you’re watching a planet like Earth as it goes around the Sun. Johannes Kepler figured out three important things about how this works.

First, planets don’t move in perfect circles around the Sun. Instead, they move in stretched-out circle shapes called ellipses. It’s like if you squished a round cookie into an oval shape. So, that’s Kepler’s First Law – planets follow oval paths.

Next, there’s Kepler’s Second Law. Imagine drawing a line from the planet to the Sun. This law says that this line sweeps out the same amount of space in the same amount of time, no matter where the planet is on its journey. When the planet is closer to the Sun, it moves faster, and when it’s farther away, it goes slower.

Lastly, there’s Kepler’s Third Law. It’s like a magic rule. This law connects how long it takes for a planet to go around the Sun (its year) and how far it is from the Sun. The farther a planet is, the longer its year. It’s like saying if you have to walk a long way, it’ll take more time.

So, thanks to Kepler, we know planets follow oval paths, they speed up and slow down, and there’s a special link between how far they are from the Sun and how long their year is. These laws are like the secret code to understanding how our solar system works!

మన తెలుగులో

మీరు భూమి వంటి గ్రహం సూర్యుని చుట్టూ తిరుగుతున్నట్లు చూస్తున్నారని ఊహించుకోండి. జోహన్నెస్ కెప్లర్ ఇది ఎలా పని చేస్తుందనే దాని గురించి మూడు ముఖ్యమైన విషయాలను కనుగొన్నాడు.

మొదటిది, గ్రహాలు సూర్యుని చుట్టూ ఖచ్చితమైన వృత్తాలలో కదలవు. బదులుగా, అవి ఎలిప్స్ అని పిలువబడే సాగిన-అవుట్ సర్కిల్ ఆకారాలలో కదులుతాయి. మీరు ఒక గుండ్రని కుక్కీని ఓవల్ ఆకారంలో స్క్విష్ చేసినట్లే. కాబట్టి, ఇది కెప్లర్ యొక్క మొదటి నియమం – గ్రహాలు అండాకార మార్గాలను అనుసరిస్తాయి.

తరువాత, కెప్లర్ యొక్క రెండవ నియమం ఉంది. గ్రహం నుండి సూర్యునికి ఒక గీతను గీయడం గురించి ఆలోచించండి. ఈ రేఖ గ్రహం తన ప్రయాణంలో ఎక్కడ ఉన్నా, అదే సమయంలో ఒకే మొత్తంలో ఖాళీని తుడిచివేస్తుందని ఈ చట్టం చెబుతోంది. గ్రహం సూర్యుడికి దగ్గరగా ఉన్నప్పుడు, అది వేగంగా కదులుతుంది మరియు దూరంగా ఉన్నప్పుడు, అది నెమ్మదిగా వెళుతుంది.

చివరగా, కెప్లర్ యొక్క మూడవ నియమం ఉంది. ఇది మాయా నియమం లాంటిది. ఒక గ్రహం సూర్యుని చుట్టూ తిరగడానికి ఎంత సమయం పడుతుంది (దాని సంవత్సరం) మరియు అది సూర్యుని నుండి ఎంత దూరంలో ఉందో ఈ చట్టం కలుపుతుంది. ఒక గ్రహం ఎంత దూరం ఉంటే దాని సంవత్సరం అంత ఎక్కువ. మీరు చాలా దూరం నడవవలసి వస్తే, దానికి ఎక్కువ సమయం పడుతుందని చెప్పడం లాంటిది.

కాబట్టి, కెప్లర్‌కి కృతజ్ఞతలు, గ్రహాలు అండాకార మార్గాలను అనుసరిస్తాయని మాకు తెలుసు, అవి వేగాన్ని పెంచుతాయి మరియు నెమ్మదిస్తాయి మరియు అవి సూర్యుని నుండి ఎంత దూరంలో ఉన్నాయి మరియు వాటి సంవత్సరం ఎంత పొడవుగా ఉన్నాయి అనే దాని మధ్య ప్రత్యేక లింక్ ఉంది. ఈ చట్టాలు మన సౌర వ్యవస్థ ఎలా పనిచేస్తుందో అర్థం చేసుకోవడానికి రహస్య కోడ్ లాంటివి!


Johannes Kepler, a notable German mathematician and astronomer, formulated three fundamental laws that describe the motion of planets around the Sun. These laws were pivotal in revolutionizing our understanding of the solar system and significantly contributed to the development of Isaac Newton’s law of universal gravitation.

  1. Kepler’s First Law (Law of Ellipses): According to Kepler’s First Law, each planet orbits the Sun in an elliptical path, with the Sun located at one of the two foci of the ellipse. This law highlights that the orbits of planets are ellipses rather than perfect circles, with the Sun occupying one of the focal points.
  2. Kepler’s Second Law (Law of Equal Areas): Kepler’s Second Law states that the line segment joining a planet to the Sun sweeps out equal areas in equal time intervals. This implies that a planet’s orbital speed varies; it moves faster when closer to the Sun (perihelion) and slower when farther away (aphelion).
  3. Kepler’s Third Law (Law of Harmonies): The Third Law, also known as the Law of Harmonies, establishes that the square of the orbital period (T) of a planet is directly proportional to the cube of the semi-major axis (a) of its elliptical orbit. Mathematically, this is represented as T2 ∝ a3. It indicates that the farther a planet is from the Sun, the longer its orbital period.


Kepler’s laws significantly advanced the heliocentric model of the solar system proposed by Nicolaus Copernicus. They provided empirical evidence supporting the elliptical motion of planets around the Sun, challenging the earlier belief in perfect circular orbits. These laws laid the foundation for future discoveries in celestial mechanics and were instrumental in formulating Newton’s law of universal gravitation.