Razlika med gravitacijsko potencialno energijo in elastično potencialno energijo

2024 Avtor: Alex Aldridge | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-17 13:49

Gravitacijska potencialna energija v primerjavi z elastično potencialno energijo

Gravitacijska potencialna energija in elastična potencialna energija sta dve pomembni količini, o katerih razpravlja mehanika. Ta članek bo poskušal primerjati in primerjati njihove definicije, podobnosti in razlike.

Kaj je gravitacijska potencialna energija?

Za razumevanje gravitacijske potencialne energije je potrebno osnovno znanje o gravitacijskih poljih. Gravitacija je sila, ki se pojavi zaradi katere koli mase. Masa je nujni in zadostni pogoj za gravitacijo. Okoli vsake mase je definirano gravitacijsko polje. Vzemite masi m1 in m2, postavljeni na razdalji r druga od druge. Gravitacijska sila med tema dvema masama je G.m1.m2/r^{2, kjer je G univerzalna gravitacijska konstanta. Ker negativne mase niso prisotne, je gravitacijska sila vedno privlačna. Ni odbojnih gravitacijskih sil. Opozoriti je treba, da so gravitacijske sile tudi medsebojne. To pomeni, da je sila m1 na m2 enaka in nasprotna sili, s katero m2 deluje na m1. Gravitacijski potencial v točki je definiran kot količina dela, opravljenega na enoto mase, ko jo pripeljemo iz neskončnosti v dano točko. Ker je gravitacijski potencial v neskončnosti nič in je količina dela, ki ga je treba opraviti, negativna, je gravitacijski potencial vedno negativen. Gravitacijska potencialna energija predmeta je opredeljena kot delo, opravljeno na predmetu, ko je predmet vzet iz neskončnosti v omenjeno točko. To je tudi enako produktu gravitacijskega potenciala in mase predmeta. Ker je masa telesa vedno pozitivna in je gravitacijski potencial katere koli točke negativen, je tudi gravitacijska potencialna energija katerega koli predmeta negativna.}

Kaj je elastična potencialna energija?

Elastičnost je zelo uporabna lastnost snovi. Je sposobnost materialov, da se po odstranitvi zunanjih sil vrnejo v prvotno obliko. Ugotovljeno je, da je sila, ki je potrebna za ohranjanje raztegnjene elastične palice, sorazmerna raztegnjeni dolžini palice. Konstanta sorazmernosti je znana kot vzmetna konstanta in je označena s k. To nam daje enačbo F=-kx. Znak minus pomeni obratno smer x glede na silo. Elastična potencialna energija je količina dela, ki je potrebna, da se elastični predmet raztegne za dano dolžino x. Ker je uporabljena sila F(x)=kx, je opravljeno delo enako integraciji F(x) od nič do x glede na dx, kar je enako kx² /2. Zato je potencialna energija kx^{2/2. Upoštevati je treba, da potencialna energija katerega koli predmeta, pritrjenega na konec palice, ni odvisna od mase predmeta, ampak samo od konstante vzmeti in raztegnjene dolžine.}

Kakšna je razlika med gravitacijsko in elastično potencialno energijo?

• Gravitacijska potencialna energija je vedno negativna, medtem ko je elastična potencialna energija vedno pozitivna.

• Gravitacijska potencialna energija je odvisna od mase predmeta, prožna potencialna energija pa ni odvisna od mase.