Gravitacijska potencijalna energija u odnosu na elastičnu potencijalnu energiju
Gravitacijska potencijalna energija i elastična potencijalna energija dvije su važne veličine o kojima se raspravlja u mehanici. Ovaj će članak pokušati usporediti i usporediti njihove definicije, njihove sličnosti i razlike.
Što je gravitacijska potencijalna energija?
Za razumijevanje gravitacijske potencijalne energije potrebno je osnovno znanje o gravitacijskim poljima. Gravitacija je sila koja se javlja uslijed bilo koje mase. Masa je nužan i dovoljan uvjet za gravitaciju. Oko svake mase postoji definirano gravitacijsko polje. Uzmite mase m1 i m2 postavljene na međusobnoj udaljenosti r. Gravitacijska sila između ove dvije mase je G.m1.m2/r2, gdje je G univerzalna gravitacijska konstanta. Budući da negativne mase nisu prisutne, gravitacijska sila je uvijek privlačna. Nema odbojnih gravitacijskih sila. Treba napomenuti da su gravitacijske sile također uzajamne. To znači da je sila kojom m1 djeluje na m2 jednaka i suprotna sili kojom m2 djeluje na m1. Gravitacijski potencijal u točki definiran je kao količina rada obavljenog na jedinici mase kada se ona dovede iz beskonačnosti u zadanu točku. Budući da je gravitacijski potencijal u beskonačnosti jednak nuli, a količina rada koji se mora obaviti negativna, gravitacijski je potencijal uvijek negativan. Gravitacijska potencijalna energija objekta definirana je kao rad izvršen na objektu kada se objekt odnese iz beskonačnosti u navedenu točku. To je također jednako umnošku gravitacijskog potencijala i mase tijela. Budući da je masa tijela uvijek pozitivna, a gravitacijski potencijal bilo koje točke negativan, gravitacijska potencijalna energija bilo kojeg tijela također je negativna.
Što je elastična potencijalna energija?
Elastičnost je vrlo korisno svojstvo materije. To je sposobnost materijala da se vrate u svoj izvorni oblik nakon uklanjanja vanjskih sila. Uočeno je da je sila potrebna da se elastična šipka drži rastegnutom proporcionalna rastegnutoj duljini šipke. Konstanta proporcionalnosti poznata je kao konstanta opruge i označava se pomoću k. To nam daje jednadžbu F=-kx. Znak minus označava obrnuti smjer x od sile. Elastična potencijalna energija je količina rada koja je potrebna da se rastegne elastični objekt za zadanu duljinu x. Budući da je primijenjena sila F(x)=kx, obavljeni rad jednak je integraciji F(x) od nule do x, s obzirom na dx, što je jednako kx2 /2. Stoga je potencijalna energija kx2/2. Mora se primijetiti da potencijalna energija bilo kojeg predmeta pričvršćenog na kraj šipke ne ovisi o masi predmeta, već samo o konstanti opruge i istegnutoj duljini.
Koja je razlika između gravitacijske i elastične potencijalne energije?
• Gravitacijska potencijalna energija je uvijek negativna dok je elastična potencijalna energija uvijek pozitivna.
• Gravitacijska potencijalna energija ovisi o masi tijela, ali elastična potencijalna energija ne ovisi o masi.
