Rozdiel medzi gravitačnou potenciálnou energiou a elastickou potenciálnou energiou

Gravitačná potenciálna energia vs elastická potenciálna energia

Gravitačná potenciálna energia a elastická potenciálna energia sú dve dôležité veličiny diskutované v mechanike. Tento článok sa bude snažiť porovnať a porovnať, aké sú ich definície, ich podobnosti a rozdiely.

Čo je gravitačná potenciálna energia?

Na pochopenie energie gravitačného potenciálu sú potrebné základné znalosti v gravitačných poliach. Gravitácia je sila, ktorá vzniká v dôsledku akejkoľvek hmoty. Hmotnosť je nevyhnutnou a dostatočnou podmienkou gravitácie. Okolo akejkoľvek hmoty je definované gravitačné pole. Zoberte si hmotnosti m1 a m2 umiestnené vo vzdialenosti r od seba. Gravitačná sila medzi týmito dvoma hmotami je G.m1.m2 / r², kde G je univerzálna gravitačná konštanta. Pretože záporné masy nie sú prítomné, gravitačná sila je vždy atraktívna. Neexistujú žiadne odpudivé gravitačné sily. Je potrebné poznamenať, že gravitačné sily sú tiež vzájomné. To znamená, že sila m1 pôsobiaca na m2 je rovnaká a na rozdiel od sily m 2 pôsobí na m1. Gravitačný potenciál v bode je definovaný ako množstvo práce vykonanej na jednotkovej hmote pri jej prenose z nekonečna do daného bodu. Pretože gravitačný potenciál v nekonečne je nula a množstvo práce, ktorú je potrebné urobiť, je záporné, gravitačný potenciál je vždy negatívny. Gravitačná potenciálna energia objektu je definovaná ako práca vykonaná na objekte, keď je objekt prijatý z nekonečna do uvedeného bodu. To sa tiež rovná produktu gravitačného potenciálu a hmotnosti predmetu. Pretože hmotnosť objektu je vždy pozitívna a gravitačný potenciál ktoréhokoľvek bodu je negatívny, gravitačná potenciálna energia ktoréhokoľvek objektu je tiež negatívna.

Čo je to elastická potenciálna energia?

Elasticita je veľmi užitočná vlastnosť hmoty. Je to schopnosť materiálov vrátiť sa do pôvodného tvaru po odstránení vonkajších síl. Je pozorované, že sila potrebná na udržanie napnutej elastickej tyče je úmerná napnutej dĺžke tyče. Konštancia proporcionality sa nazýva jarná konštanta a označuje sa pomocou k. Toto nám dáva rovnicu F = -kx. Znak mínus znamená opačný smer x k sile. Elastická potenciálna energia je množstvo práce, ktoré je potrebné na napnutie elastického predmetu danou dĺžkou x. Pretože použitá sila F (x) = kx, vykonaná práca sa rovná integrácii F (x) od nuly do x, vzhľadom na dx, ktorá sa rovná kx²/ 2. Preto je potenciálna energia kx²/ 2. Je potrebné poznamenať, že potenciálna energia akéhokoľvek predmetu pripevneného na koniec tyče nezávisí od hmotnosti predmetu, ale iba od pružinovej konštanty a natiahnutej dĺžky..