Rozdíl mezi gravitační potenciální energií a elastickou potenciální energií

Gravitační potenciální energie vs. elastická potenciální energie

Gravitační potenciální energie a elastická potenciální energie jsou dvě důležitá veličiny diskutovaná v mechanice. Tento článek se bude snažit porovnat a porovnat, jaké jsou jejich definice, jejich podobnosti a rozdíly.

Co je gravitační potenciální energie?

K pochopení energie gravitačního potenciálu je nutná znalost pozadí v gravitačních polích. Gravitace je síla, ke které dochází v důsledku jakékoli hmoty. Hmotnost je nezbytnou a dostatečnou podmínkou pro gravitaci. Kolem jakékoli hmoty je definováno gravitační pole. Vezměte si 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 negativní masy nejsou přítomny, je gravitační síla vždy přitažlivá. Neexistují žádné odpudivé gravitační síly. Je třeba poznamenat, že gravitační síly jsou také vzájemné. To znamená, že síla m1 vyvíjející se na m2 je stejná a na rozdíl od síly m2 vyvíjí na m1. Gravitační potenciál v bodě je definován jako množství práce vykonané na hmotě jednotky, když je přivedl z nekonečna do daného bodu. Protože gravitační potenciál v nekonečnu je nulový a množství práce, kterou je třeba vykonat, je záporné, gravitační potenciál je vždy záporný. Gravitační potenciální energie objektu je definována jako práce na objektu, když je objekt odebrán z nekonečna do uvedeného bodu. Rovněž se rovná součinu gravitačního potenciálu a hmotnosti předmětu. Protože hmotnost objektu je vždy kladná a gravitační potenciál libovolného bodu je 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 napnuté pružné tyče je úměrná protažené délce tyče. Konstanta proporcionality je známa jako jarní konstanta a je označena pomocí k. To nám dává rovnici F = -kx. Znaménko minus znamená opačný směr x vůči síle. Elastická potenciální energie je množství práce, které je zapotřebí k natažení elastického předmětu o danou délku x. Protože síla aplikovaná F (x) = kx, vykonaná práce se rovná integraci F (x) od nuly do x, s ohledem na dx, která se rovná 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 pružinové konstantě a na natažené délce..