Τι είναι η βαρυτική δυναμική ενέργεια

Η ενέργεια που έχει ένα αντικείμενο λόγω της θέσης του σε ένα βαρυτικό πεδίο είναι γνωστή ως βαρυτική δυναμική ενέργεια. Η πιο κοινή εφαρμογή της βαρυτικής δυναμικής ενέργειας είναι στην επιτάχυνση της επιφάνειας της Γης, η οποία έχει δυναμική τιμή 9,8 m/s2.

Επειδή η βαρυτική δυναμική ενέργεια μηδέν μπορεί να επιλεγεί σε οποιαδήποτε θέση (ακριβώς όπως το σύστημα συντεταγμένων μηδέν), η δυναμική ενέργεια σε ύψος h πάνω από αυτό το σημείο είναι ίση με το έργο που απαιτείται για την ανύψωση του αντικειμένου σε αυτό το ύψος χωρίς καθαρή αλλαγή στην κινητική ενέργεια.

Η βαρυτική δυναμική ενέργεια είναι ίση με το βάρος της επί το ύψος στο οποίο ανυψώνεται, καθώς η δύναμη που απαιτείται για την ανύψωσή της είναι ίση με το βάρος της.

Η βαρυτική δυναμική ενέργεια, κυρίως βάσει του νόμου της βαρύτητας, χρησιμοποιείται για να κάνει εργασία ενάντια στη βαρύτητα για να φέρει μια μάζα σε μια συγκεκριμένη θέση στο διάστημα. Η βαρυτική δύναμη είναι αντίστροφη ή αντίστροφη του τετραγώνου της. Βοηθά στο να φτάσετε στο μηδέν σε μεγάλες αποστάσεις.

Χρησιμοποιείται επίσης για μηδενική βαρυτική δυναμική ενέργεια σε απροσδιόριστη απόσταση. Κυρίως η βαρύτητα χρησιμοποιείται για θετική εργασία, αλλά η ενέργεια που σχετίζεται με τη βαρύτητα παρουσιάζει αρνητικά αποτελέσματα. Οι αρνητικές του ιδιότητες ορίζουν επίσης τη «δεσμευμένη κατάστασή» του, όταν τα μεγάλα σώματα ενώνονται με τις μάζες τους γίνονται ένα και καθώς απομακρύνονται, απελευθερώνεται ενέργεια από αυτά.

Η τιμή μάζας του m αυτής της βαρυτικής δυναμικής ενέργειας μπορεί να γραφτεί με αυτόν τον τρόπο.

G είναι η σταθερά βαρύτητας, M είναι η μάζα του σώματος που έλκει και r είναι ο διαχωρισμός μεταξύ των κέντρων τους. Η βαρυτική δυναμική ενέργεια χρησιμοποιείται για την εκτίμηση της ταχύτητας διαφυγής από τη βαρύτητα της Γης.

Η βαρυτική δυναμική ενέργεια χρησιμοποιείται για τη μεταφορά μάζας από το άπειρο στην προσπάθεια που ασκείται ενάντια στη βαρύτητα, οι τύποι της οποίας είναι οι εξής.

Αυτή η έκφραση μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον υπολογισμό της ταχύτητας διαφυγής, της τροχιακής ενέργειας και άλλων πραγμάτων. Η βαρύτητα είναι ένα σημαντικό μέρος της έλξης για ή κοντά στην επιφάνεια της Γης, όπου η επιτάχυνση παίζει επίσης σημαντικό ρόλο. Υποτίθεται ότι είναι σχεδόν σταθερό εδώ, καθώς και ότι χρησιμοποιείται για δυναμική ενέργεια σε σχέση με την επιφάνεια της Γης.

U =mgh

όπου, h=ύψος πάνω από την επιφάνεια και 

g =επιτάχυνση της βαρύτητας στην επιφάνεια.

Παράδειγμα καθημερινής ζωής

Το νερό από έναν καταρράκτη ποταμού καταλήγει στην κορυφή ενός καταρράκτη.

Η βαρυτική δυναμική ενέργεια μπορεί να φανεί παντού, καθώς και σε περίπτωση πτώσης νερού από υψηλή πηγή. Όταν παρατηρούμε τη ροή του νερού από πάνω προς τα κάτω, διαπιστώνουμε ότι σε υψηλή ταχύτητα η βαρυτική δυναμική ενέργεια μετατρέπεται σε κινητική ενέργεια, λόγω της οποίας αλλάζει και η μάζα του νερού.

Ο λόγος για αυτό είναι η ροή του νερού και η τυχαία κίνηση προς τα εμπρός. Επίσης ένα μέρος της κινητικής ενέργειας μετατρέπεται σε κινητική ενέργεια ισορροπίας, η οποία βοηθά στην αύξηση της εσωτερικής ενέργειας αυτού του νερού.

Στο επάνω μέρος μιας διαφάνειας, ένα παιδί

Οποιαδήποτε αποθηκευμένη ενέργεια που μπορεί να πέσει ή να κινηθεί αναφέρεται ως βαρυτική δυναμική ενέργεια. Όταν παρατηρούμε τη ροή του νερού από πάνω προς τα κάτω, διαπιστώνουμε ότι σε υψηλή ταχύτητα η βαρυτική δυναμική ενέργεια μετατρέπεται σε κινητική ενέργεια. Στην αρχή της διαφάνειας, ο νεαρός έχει βαρυτική δυναμική ενέργεια.

Όταν βρισκόμαστε σε διαδικασία ολίσθησης, βιώνουμε επίσης τριβή λόγω της οποίας και αυτή η τριβή μετατρέπεται σε θερμότητα, λόγω της οποίας δημιουργείται τόσο κινητική όσο και θερμική ενέργεια.

Πριν ο καρπός αποκολληθεί από το κλαδί, πρέπει να είναι ώριμος.

Κάθε στοιχείο που ανεβαίνει ή πέφτει αλλάζει την κινητική και βαρυτική του δυναμική ενέργεια. Η έλξη μπορεί να βιωθεί ανάμεσα σε δύο ή περισσότερα σημεία ή μάζες, όπου μπορεί επίσης να παρατηρηθεί η βαρύτητα. Ακόμα κι αν μετρήσουμε το βάρος ενός φρούτου, τότε και η μάζα και η βαρύτητα θα είναι αποτελεσματικές εκεί. Λέει επίσης τη Βαρυτική Δύναμη.

Παραγωγή της εξίσωσης βαρυτικής δυναμικής ενέργειας

Εξετάστε το ακόλουθο σενάριο:Μια μάζα πηγής «M» τοποθετείται σε μια θέση κατά μήκος του άξονα x και μια δοκιμαστική μάζα «m» είναι αρχικά στο άπειρο. Δίνεται από μια μικρή εργασία που έχει γίνει για τη μεταφορά του σε μια πολύ μικρή απόσταση (dx) χωρίς επιτάχυνση.

Fdx =dW

Το F είναι μια δύναμη έλξης και η μετατόπιση είναι προς την κατεύθυνση του αρνητικού άξονα x, επομένως τα F και dx βρίσκονται στην ίδια κατεύθυνση. Στη συνέχεια,

Επειδή το έργο που γίνεται αποθηκεύεται ως δυναμική ενέργεια U, η βαρυτική δυναμική ενέργεια σε απόσταση «r» από τη μάζα της πηγής υπολογίζεται ως εξής:

Εάν μια δοκιμαστική μάζα μετακινηθεί από ένα σημείο μέσα στο βαρυτικό πεδίο σε άλλο σημείο εντός του ίδιου βαρυτικού πεδίου με τη μάζα της πηγής, η δυναμική ενέργεια της δοκιμαστικής μάζας αλλάζει ως εξής:

Συμπέρασμα

Αυτό το άρθρο εξηγεί τη βαρυτική δυναμική ενέργεια. Η ενέργεια που έχει ένα αντικείμενο λόγω της θέσης του σε ένα βαρυτικό πεδίο είναι γνωστή ως βαρυτική δυναμική ενέργεια. Η βαρυτική δυναμική ενέργεια είναι ίση με το βάρος της επί το ύψος στο οποίο ανυψώνεται, αφού η δύναμη που απαιτείται για την ανύψωσή της είναι ίση με το βάρος της. Η βαρυτική δυναμική ενέργεια μπορεί να φανεί παντού, για παράδειγμα, σε περίπτωση πτώσης νερού από υψηλή πηγή.