Разлика между гравитационната потенциална енергия и еластичната потенциална енергия

Гравитационна потенциална енергия срещу еластична потенциална енергия

Гравитационната потенциална енергия и еластичната потенциална енергия са две важни величини, обсъждани в механиката. Тази статия ще се опита да сравни и да съпостави какви са техните определения, техните прилики и разлики.

Какво е гравитационната потенциална енергия?

За да се разбере гравитационната потенциална енергия, са необходими познания в гравитационните полета. Гравитацията е силата, която възниква поради всяка маса. Масата е необходимото и достатъчно условие за гравитацията. Има гравитационно поле, определено около всяка маса. Вземете маси m1 и m2, поставени на разстояние r една от друга. Гравитационната сила между тези две маси е G.m1.m2 / r², където G е универсалната гравитационна константа. Тъй като отрицателните маси не присъстват, гравитационната сила винаги е привлекателна. Няма отблъскващи гравитационни сили. Трябва да се отбележи, че гравитационните сили също са взаимни. Това означава, че силата m1, която упражнява върху m2, е равна и противоположна на силата m2, която упражнява върху m1. Гравитационният потенциал в дадена точка се определя като количеството работа, извършена върху единица маса при пренасянето му от безкрайността в дадената точка. Тъй като гравитационният потенциал в безкрайността е нула и количеството работа трябва да се свърши е отрицателно, гравитационният потенциал винаги е отрицателен. Гравитационната потенциална енергия на даден обект се определя като работата, извършена върху обекта, когато обектът е отведен от безкрайността до споменатата точка. Това също е равно на произведението на гравитационния потенциал и масата на обекта. Тъй като масата на обекта е винаги положителна и гравитационният потенциал на всяка точка е отрицателен, гравитационната потенциална енергия на всеки обект също е отрицателна.

Какво е еластична потенциална енергия?

Еластичността е много полезно свойство на материята. Това е способността на материалите да се върнат в първоначалната си форма след отстраняване на външните сили. Наблюдава се, че силата, необходима за поддържане на еластичен прът, е пропорционална на опъната дължина на пръта. Константата на пропорционалност е известна като пружинна константа и се обозначава с помощта на k. Това ни дава уравнението F = -kx. Знакът минус означава обратната посока на x към силата. Еластичната потенциална енергия е количеството работа, което е необходимо за разтягане на еластичния обект с дадена дължина x. Тъй като приложената сила F (x) = kx, извършената работа е равна на интегрирането на F (x) от нула в x по отношение на dx, което е равно на kx²/ 2. Следователно потенциалната енергия е kx²/ 2. Трябва да се отбележи, че потенциалната енергия на всеки предмет, прикрепен към края на пръта, не зависи от масата на обекта, а само от константата на пружината и опъната дължина.