Gravitační potenciální energie vs. Elastická potenciální energie
Gravitační potenciální energie a elastická potenciální energie jsou dvě důležité veličiny diskutované v mechanice. Tento článek se pokusí porovnat a porovnat, jaké jsou jejich definice, jejich podobnosti a rozdíly.
Co je gravitační potenciální energie?
Abyste porozuměli gravitační potenciální energii, jsou nutné základní znalosti o gravitačních polích. Gravitace je síla, která vzniká v důsledku jakékoli hmotnosti. Hmotnost je nezbytnou a postačující podmínkou pro gravitaci. Kolem jakékoli hmoty je definováno gravitační pole. Vezměte hmotnosti m1 a m2 umístěné ve vzdálenosti r od sebe. Gravitační síla mezi těmito dvěma hmotami je G.m1.m2/r2, kde G je univerzální gravitační konstanta. Protože záporné hmoty nejsou přítomny, gravitační síla je vždy přitažlivá. Neexistují žádné odpudivé gravitační síly. Je třeba poznamenat, že gravitační síly jsou také vzájemné. To znamená, že síla m1, kterou působí na m2, je stejná a opačná než síla, kterou m2 působí na m1. Gravitační potenciál v bodě je definován jako množství práce vykonané na jednotkové hmotnosti při jejím přivedení z nekonečna do daného bodu. Protože gravitační potenciál v nekonečnu je nulový a množství práce, kterou je třeba vykonat, je záporné, je gravitační potenciál vždy záporný. Gravitační potenciální energie objektu je definována jako práce vykonaná na objektu, když je objekt vzat z nekonečna do uvedeného bodu. To se také rovná součinu gravitačního potenciálu a hmotnosti objektu. Protože hmotnost objektu je vždy kladná a gravitační potenciál libovolného bodu záporný, gravitační potenciální energie jakéhokoli objektu je také záporná.
Co je elastická potenciální energie?
Elasticita je velmi užitečná vlastnost hmoty. Je to schopnost materiálů vrátit se do původního tvaru po odstranění vnějších sil. Je pozorováno, že síla potřebná k udržení pružné tyče natažené je úměrná natažené délce tyče. Konstanta úměrnosti je známá jako konstanta pružiny a označuje se pomocí k. To nám dává rovnici F=-kx. Znaménko mínus znamená opačný směr x vůči síle. Elastická potenciální energie je množství práce, která je potřeba k natažení pružného předmětu o danou délku x. Protože aplikovaná síla F(x)=kx, vykonaná práce se rovná integraci F(x) od nuly do x, s ohledem na dx, tedy kx2 /2. Proto je potenciální energie kx2/2. Je třeba poznamenat, že potenciální energie jakéhokoli předmětu připojeného ke konci tyče nezávisí na hmotnosti předmětu, ale pouze na konstantě pružiny a natažené délce.
Jaký je rozdíl mezi gravitační a elastickou potenciální energií?
• Gravitační potenciální energie je vždy záporná, zatímco pružná potenciální energie je vždy kladná.
• Gravitační potenciální energie závisí na hmotnosti předmětu, ale elastická potenciální energie nezávisí na hmotnosti.
