Разница между гравитационной потенциальной энергией и упругой потенциальной энергией

Гравитационная потенциальная энергия против упругой потенциальной энергии

Гравитационная потенциальная энергия и упругая потенциальная энергия являются двумя важными величинами, обсуждаемыми в механике. В этой статье мы попытаемся сравнить и сопоставить их определения, сходства и различия..

Что такое гравитационная потенциальная энергия?

Чтобы понять потенциальную гравитационную энергию, требуются базовые знания в гравитационных полях. Гравитация - это сила, возникающая из-за любой массы. Масса является необходимым и достаточным условием гравитации. Вокруг любой массы существует гравитационное поле. Возьмем массы m1 и m2, расположенные на расстоянии r друг от друга. Гравитационная сила между этими двумя массами G.m1.m2 / r², где G - универсальная гравитационная постоянная. Поскольку отрицательных масс нет, гравитационная сила всегда привлекательна. Там нет отталкивающих гравитационных сил. Следует отметить, что гравитационные силы также взаимны. Это означает, что сила m1, действующая на m2, равна и противоположна силе m2, действующей на m1. Гравитационный потенциал в точке определяется как объем работы, выполненной на единицу массы при переносе его из бесконечности в данную точку. Поскольку гравитационный потенциал на бесконечности равен нулю, а объем работы, которую необходимо выполнить, отрицателен, гравитационный потенциал всегда отрицателен. Потенциальная гравитационная энергия объекта определяется как работа, выполняемая над объектом, когда объект перемещается из бесконечности в указанную точку. Это также равно произведению гравитационного потенциала и массы объекта. Поскольку масса объекта всегда положительна, а гравитационный потенциал любой точки отрицателен, потенциальная энергия гравитации любого объекта также отрицательна..

Что такое упругая потенциальная энергия?

Эластичность - очень полезное свойство материи. Это способность материалов возвращаться к своей первоначальной форме после устранения внешних сил. Наблюдается, что сила, необходимая для поддержания эластичного стержня в вытянутом состоянии, пропорциональна растянутой длине стержня. Константа пропорциональности известна как постоянная пружины и обозначается через k. Это дает нам уравнение F = -kx. Знак минус обозначает обратное направление x к силе. Потенциальная энергия упругости - это объем работы, необходимый для растяжения упругого объекта на заданную длину x. Поскольку приложенная сила F (x) = kx, проделанная работа равна интегрированию F (x) от нуля до x по dx, что равно kx²/ 2. Следовательно, потенциальная энергия kx²/ 2. Следует отметить, что потенциальная энергия любого предмета, прикрепленного к концу стержня, зависит не от массы предмета, а только от постоянной пружины и растянутой длины..