Energia potenziale gravitazionale vs energia potenziale elastica
L'energia potenziale gravitazionale e l'energia potenziale elastica sono due quantità importanti discusse in meccanica. Questo articolo cercherà di confrontare e confrontare quali sono le loro definizioni, le loro somiglianze e differenze.
Cos'è l'energia potenziale gravitazionale?
Per comprendere l'energia potenziale gravitazionale, è richiesta una conoscenza di base nei campi gravitazionali. La gravità è la forza che si verifica a causa di qualsiasi massa. La massa è la condizione necessaria e sufficiente per la gravità. C'è un campo gravitazionale definito attorno a qualsiasi massa. Prendere le masse m1 e m2 poste a distanza r l'una dall' altra. La forza gravitazionale tra queste due masse è G.m1.m2/r2, dove G è la costante gravitazionale universale. Poiché non sono presenti masse negative, la forza gravitazionale è sempre attrattiva. Non ci sono forze gravitazionali repulsive. Va notato che anche le forze gravitazionali sono reciproche. Ciò significa che la forza che m1 esercita su m2 è uguale e opposta alla forza che m2 esercita su m1. Il potenziale gravitazionale in un punto è definito come la quantità di lavoro svolto su un'unità di massa portandola dall'infinito al punto dato. Poiché il potenziale gravitazionale all'infinito è zero e la quantità di lavoro da fare è negativa, il potenziale gravitazionale è sempre negativo. L'energia potenziale gravitazionale di un oggetto è definita come il lavoro svolto sull'oggetto quando l'oggetto viene portato dall'infinito a detto punto. Questo è anche uguale al prodotto del potenziale gravitazionale e della massa dell'oggetto. Poiché la massa dell'oggetto è sempre positiva e il potenziale gravitazionale di qualsiasi punto è negativo, anche l'energia potenziale gravitazionale di qualsiasi oggetto è negativa.
Cos'è l'energia potenziale elastica?
L'elasticità è una proprietà molto utile della materia. È la capacità dei materiali di tornare alla loro forma originale dopo che le forze esterne sono state rimosse. Si osserva che la forza richiesta per mantenere tesa un'asta elastica è proporzionale alla lunghezza allungata dell'asta. La costante di proporzionalità è nota come costante elastica ed è indicata con k. Questo ci dà l'equazione F=-kx. Il segno meno sta per la direzione inversa di x alla forza. L'energia potenziale elastica è la quantità di lavoro necessaria per allungare l'oggetto elastico di una data lunghezza x. Poiché la forza applicata F(x)=kx, il lavoro svolto è uguale all'integrazione di F(x) da zero a x, rispetto a dx, cioè pari a kx2 /2. Pertanto, l'energia potenziale è kx2/2. Va notato che l'energia potenziale di qualsiasi oggetto attaccato all'estremità dell'asta non dipende dalla massa dell'oggetto ma solo dalla costante della molla e dalla lunghezza allungata.
Qual è la differenza tra energia potenziale gravitazionale ed elastica?
• L'energia potenziale gravitazionale è sempre negativa mentre l'energia potenziale elastica è sempre positiva.
• L'energia potenziale gravitazionale dipende dalla massa dell'oggetto, ma l'energia potenziale elastica non dipende dalla massa.
