Razlika med gravitacijsko potencialno energijo in elastično potencialno energijo

Gravitacijska potencialna energija proti elastični potencialni energiji

Gravitacijska potencialna energija in elastična potencialna energija sta dve pomembni veličini, o katerih govorimo v mehaniki. Ta članek bo poskušal primerjati in primerjati, kaj so njihove definicije, njihove podobnosti in razlike.

Kaj je gravitacijska potencialna energija?

Za razumevanje gravitacijske potencialne energije je potrebno znanje v gravitacijskih poljih. Gravitacija je sila, ki nastane zaradi katere koli mase. Masa je nujen in zadosten pogoj za težnost. Okoli katere koli mase je definirano gravitacijsko polje. Vzemite mase m1 in m2, nameščene v razdalji r drug od drugega. Gravitacijska sila med tema dvema masama je G.m1.m2 / r², kjer je G univerzalna gravitacijska konstanta. Ker negativne mase niso prisotne, je gravitacijska sila vedno privlačna. Ni odbojnih gravitacijskih sil. Upoštevati je treba, da so tudi gravitacijske sile medsebojne. To pomeni, da sila m1, ki deluje na m2, je enaka in nasprotno od sile m2, ki deluje na m1. Gravitacijski potencial v točki je opredeljen kot količina dela, opravljenega na enoto mase, ko jo pripeljemo iz neskončnosti v dano točko. Ker je gravitacijski potencial v neskončnosti enak nič, količina dela pa mora biti negativna, je gravitacijski potencial vedno negativen. Gravitacijska potencialna energija predmeta je opredeljena kot delo, ki ga na objektu opravimo, ko se objekt odpelje od neskončnosti do omenjene točke. Ta je enak tudi produktu gravitacijskega potenciala in masi predmeta. Ker je masa predmeta vedno pozitivna in je gravitacijski potencial katere koli točke negativen, je tudi gravitacijska potencialna energija katerega koli predmeta negativna.

Kaj je elastična potencialna energija?

Elastičnost je zelo uporabna lastnost materije. To je sposobnost materialov, da se po odstranitvi zunanjih sil vrnejo v prvotno obliko. Opazimo, da je sila, ki je potrebna, da se elastična palica raztegne, sorazmerna z raztegnjeno dolžino palice. Konstanta sorazmernosti je znana kot vzmetna konstanta in je označena s k. Tako dobimo enačbo F = -kx. Znak minus pomeni obratno smer x proti sili. Potencialna energija elastike je količina dela, ki je potrebna za raztezanje elastičnega predmeta za določeno dolžino x. Ker je uporabljena sila F (x) = kx, je opravljeno delo enako integraciji F (x) od nič do x glede na dx, ki je enako kx²/ 2. Zato je potencialna energija kx²/ 2. Upoštevati je treba, da potencialna energija katerega koli predmeta, pritrjenega na konec palice, ni odvisna od mase predmeta, temveč samo od vzmetne konstante in raztegnjene dolžine.