Skirtumas tarp potencialios gravitacinės ir elastinės potencialų

Gravitacinė potenciali energija vs elastinė potencinė energija

Gravitacinė potencinė energija ir elastinė potencialo energija yra du svarbūs dydžiai, aptarti mechanikoje. Šiame straipsnyje bus bandoma palyginti ir sugretinti jų apibrėžimus, panašumus ir skirtumus.

Kas yra gravitacinė potencinė energija?

Norint suprasti gravitacinę potencialią energiją, reikalingos pagrindinės žinios apie gravitacinius laukus. Gravitacija yra jėga, atsirandanti dėl bet kurios masės. Mišios yra būtina ir pakankama sunkio sąlyga. Aplink bet kurią masę yra nustatytas gravitacinis laukas. Paimkite m1 ir m2 mases, išdėstytas atstumu r viena nuo kitos. Gravitacinė jėga tarp šių dviejų masių yra G.m1.m2 / r², kur G yra universali gravitacinė konstanta. Kadangi neigiamų masių nėra, gravitacinė jėga visada yra patraukli. Nėra atstumiančių gravitacinių jėgų. Reikia pažymėti, kad gravitacinės jėgos taip pat yra abipusės. Tai reiškia, kad jėga m1, veikianti m2, yra lygi ir priešinga jėgai m2, veikiančiai m1. Gravitacinis potencialas taške yra apibrėžiamas kaip masės vieneto, atlikto atliekant jį nuo begalybės iki nurodyto taško, kiekis. Kadangi gravitacinis potencialas begalybėje yra lygus nuliui, o reikia atlikti daug darbų, neigiamas, gravitacinis potencialas visada yra neigiamas. Objekto gravitacinė potencinė energija yra apibrėžiama kaip darbas, padarytas su objektu, kai objektas paimamas iš begalybės į minėtą tašką. Tai taip pat yra lygi gravitacinio potencialo ir objekto masės sandaugai. Kadangi objekto masė visada yra teigiama, o bet kurio taško gravitacinis potencialas yra neigiamas, bet kurio objekto gravitacinė potencialo energija taip pat yra neigiama.

Kas yra elastinė potenciali energija?

Elastingumas yra labai naudinga materijos savybė. Tai yra medžiagų sugebėjimas grįžti į savo pradinę formą pašalinus išorines jėgas. Pastebėta, kad jėga, reikalinga tam, kad elastingas strypas būtų ištemptas, yra proporcinga ištempto strypo ilgiui. Proporcingumo konstanta yra žinoma kaip spyruoklės konstanta ir žymima k. Tai suteikia mums lygtį F = -kx. Minuso ženklas reiškia priešingą x kryptį jėgai. Tamprioji potencialo energija yra darbo krūvis, kurio reikia tampriam daiktui ištempti tam tikru ilgiu x. Kadangi taikoma jėga F (x) = kx, atliktas darbas yra lygus F (x) integracijai nuo nulio iki x, atsižvelgiant į dx, tai yra lygus kx²/ 2. Todėl potenciali energija yra kx²/ 2. Reikia pažymėti, kad bet kokio daikto, pritvirtinto prie strypo galo, potenciali energija priklauso ne nuo daikto masės, o tik nuo spyruoklės konstantos ir ištempto ilgio..