Razlika između gravitacijske potencijalne energije i elastične potencijalne energije

Gravitacijska potencijalna energija vs elastična potencijalna energija

Gravitaciona potencijalna energija i elastična potencijalna energija su dvije važne količine koje se raspravljaju u mehanici. Ovaj će članak pokušati usporediti i usporediti što su njihove definicije, njihove sličnosti i razlike.

Što je gravitacijska potencijalna energija?

Za razumijevanje gravitacijske potencijalne energije potrebno je znanje o pozadini gravitacijskih polja. Gravitacija je sila koja nastaje zbog bilo koje mase. Masa je potreban i dovoljan uvjet za gravitaciju. Oko bilo koje mase definirano je gravitacijsko polje. Uzmimo mase m1 i m2 smještene na udaljenosti r jedna od druge. Gravitaciona sila između ove dvije mase je G.m1.m2 / r², gdje je G univerzalna gravitaciona konstanta. Budući da negativne mase nisu prisutne, gravitaciona sila uvijek je privlačna. Nema odbojnih gravitacijskih sila. Valja napomenuti da su gravitacijske sile također međusobne. To znači da sila m1 koja djeluje na m2 jednaka je i suprotno od sile m2 koja djeluje na m1. Gravitacijski potencijal u točki definira se kao količina posla obavljenog na jedinici mase kada ga dovodi iz beskonačnosti u zadanu točku. Kako je gravitacijski potencijal u beskonačnosti jednak nuli, a količina posla koji se mora obaviti je negativna, gravitacijski potencijal je uvijek negativan. Gravitaciona potencijalna energija objekta definira se kao rad koji se obavlja na objektu kad se objekt odvede iz beskonačnosti do navedene točke. Ovo je također jednako proizvodu gravitacijskog potencijala i masi predmeta. Budući da je masa objekta uvijek pozitivna, a gravitacijski potencijal bilo koje točke negativan, gravitaciona potencijalna energija bilo kojeg predmeta je također 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 ispruži proporcionalna razvučenoj duljini štapa. Konstanta proporcionalnosti poznata je kao konstanta opruge i označava se upotrebom k. To nam daje jednadžbu F = -kx. Znak minus označava obrnuti smjer x prema sili. Potencijalna energija elastičnosti je količina rada koja je potrebna da bi se elastični objekt rastegnuo za zadanu duljinu x. Budući da je sila primijenjena F (x) = kx, obavljeni rad jednak je integraciji F (x) od nule do x, s obzirom na dx, koja je jednaka kx²/ 2. Stoga je potencijalna energija kx²/ 2. Valja napomenuti da potencijalna energija bilo kojeg predmeta pričvršćenog na kraju štapa ne ovisi o masi predmeta već samo o konstantu opruge i duljini istezanja.