Різниця між гравітаційною потенційною енергією та еластичною потенційною енергією

Гравітаційна потенційна енергія проти еластичної потенційної енергії

Гравітаційна потенціальна енергія та пружна потенціальна енергія - це дві важливі величини, що обговорюються в механіці. Ця стаття спробує порівняти та порівняти, які їх визначення, їх схожість та відмінності.

Що таке гравітаційна потенційна енергія?

Для розуміння потенціалу гравітаційного потенціалу необхідні знання в гравітаційних полях. Гравітація - це сила, яка виникає внаслідок будь-якої маси. Маса - необхідна і достатня умова сили тяжіння. Навколо будь-якої маси визначається гравітаційне поле. Візьміть маси m1 і m2, розміщені на відстані r одна від одної. Гравітаційна сила між цими двома масами становить G.m1.m2 / r², де G - універсальна гравітаційна константа. Оскільки негативних мас немає, гравітаційна сила завжди приваблива. Відштовхуючих гравітаційних сил немає. Слід зазначити, що гравітаційні сили також є взаємними. Це означає, що сила m1, що діє на m2, дорівнює і протилежна силі m2, яка діє на m1. Гравітаційний потенціал у точці визначається як обсяг роботи, виконаної на одиницю маси при доведенні її від нескінченності до заданої точки. Оскільки гравітаційний потенціал у нескінченності дорівнює нулю, а обсяг роботи, який потрібно виконати, негативний, гравітаційний потенціал завжди від'ємний. Гравітаційна потенціальна енергія об'єкта визначається як робота, що виконується на об'єкті, коли об'єкт відводиться від нескінченності до зазначеної точки. Це також дорівнює добутку гравітаційного потенціалу та масі об'єкта. Оскільки маса об'єкта завжди позитивна, а гравітаційний потенціал будь-якої точки негативний, енергія гравітаційного потенціалу будь-якого об'єкта також негативна.

Що таке еластична потенційна енергія?

Еластичність - дуже корисна властивість матерії. Це здатність матеріалів повертатися до початкової форми після зняття зовнішніх сил. Спостерігається, що сила, необхідна для збереження пружної прутки, розтягнута, пропорційна розтягнутій довжині стрижня. Константа пропорційності відома як пружинна константа і позначається за допомогою k. Це дає нам рівняння F = -kx. Знак мінус означає зворотний напрямок x до сили. Потенційна енергія пружності - це кількість роботи, яка потрібна для розтягування пружного предмета на задану довжину x. Оскільки сила, прикладена F (x) = kx, виконана робота дорівнює інтеграції F (x) від нуля до x по відношенню до dx, тобто kx²/ 2. Тому потенційна енергія становить kx²/ 2. Слід зазначити, що потенційна енергія будь-якого предмета, прикріпленого до кінця стрижня, залежить не від маси предмета, а лише від постійної пружини та протяжної довжини.