Poznaj 11 rzeczywistych przykładów energii potencjalnej grawitacji, żywo ilustrujących tę podstawową koncepcję fizyki w codziennych sytuacjach
Interesuje nas grawitacyjna energia potencjalna ciężaru, która jest utrzymywana w obiekcie w wyniku jego pionowego położenia lub grawitacyjnego przyciągania obiektu do Ziemi. Masa obiektu i jego wysokość nad zerowym punktem odniesienia są czynnikami decydującymi o grawitacyjnej energii potencjalnej. W tym artykule wymieniono kilka typowych przykładów grawitacji energia potencjalna w naszym codziennym życiu.
Obiekt podniesiony na wysokość
Już samo wprowadzenie daje przesłankę do tego przykładu.
Rozważmy masę m, która jest podnoszona pionowo przez wysokość h wbrew grawitacji, przez system krążków. Tutaj siła wywierana przez podnoszenie pudła i siła wywierana przez grawitację, Fg, są równe. Zatem wykonana praca netto jest równa grawitacyjnej energii potencjalnej i jest obliczana przez pomnożenie wielkości siły grawitacyjnej, Fg, o odległość w pionie, h, jaką przebył ciężar.
Wycofanie tych wojska powoduje upadek obiektu z powrotem na ziemię, przekształcając w ten sposób grawitacyjną energię potencjalną w energię kinetyczną. Grawitacyjne energia potencjalna na określonej wysokości Zakłada się, że h pozostaje stały. Zero grawitacyjnej energii potencjalnej jest intrygująco wartością arbitralną. Ujemna grawitacja energia potencjalna może być obserwowana poniżej punktu zerowego, który jest również określany jako punkt odniesienia.
Woda za tamą
Pośrednie sposoby wykorzystania grawitacyjnej energii potencjalnej można zaobserwować w przemyśle hydroenergetycznym.
Akumulacja grawitacyjnej energii potencjalnej spowodowana jest różnicą wysokości wody za zaporą hydroelektryczną i wody po przeciwnej stronie. Spadająca woda z wysokości zamienia jej energię potencjalną w energię kinetyczną, która obraca turbinę wytwarzając prąd.
Pojazd zaparkowany na szczycie wzgórza
Pojazd przenosi energię kinetyczną na energię potencjalną podczas wspinania się na wzgórze.
Podniesienie pojazdu na określoną wysokość nad poziomem gruntu umożliwiło osiągnięcie grawitacyjnej energii potencjalnej mgh, gdzie m to masa pojazdu, g to stała grawitacyjna, a h to osiągnięta wysokość nad podłożem.
Gdy pojazd zaczyna zjeżdżać ze wzgórza, rozwija prędkość, która przekształca energię potencjalną w energię kinetyczną. Energia potencjalna zmagazynowana w położeniu pojazdu na szczycie skarpy jest przekształcana na energia kinetyczna.
Yo-jo czeka na uwolnienie
Yo-jo jest świadkiem akumulacji pewnej energii potencjalnej przed jej uwolnieniem.
Jo-jo posiada potencjalną energię grawitacyjną, gdy jest utrzymywane nad ziemią, ponieważ grawitacja już ściąga je w dół. Ta potencjalna energia w jojo jest przekształcana w energię kinetyczną po upuszczeniu, która rośnie wraz ze zmniejszaniem się odległości między jojo a podłożem. Gdy jojo jest ponownie unoszone, ponownie przekształca energię kinetyczną i przechowuje ją jako energię potencjalną.
Woda w rzece na szczycie wodospadu
Energia potencjalna grawitacji istnieje w wodzie na szczycie naprawdę wysokiego wodospadu.
Duża prędkość wody spadającej ze szczytu wodospadu zamienia energię potencjalną grawitacji w energię kinetyczną. Kiedy woda płynąca z góry zderza się z masą wody u podstawy wodospadu, woda rozpryskuje się gwałtownie i chaotycznie we wszystkich obszarach.
Część energii kinetycznej uzyskanej przez woda jest teraz zamieniany na energię kinetyczną równowagi dynamicznej. Podnosi to wewnętrzną energię wody i ogrzewa ją na dnie wodospadu.
Książka na stole tuż przed upadkiem
Książka na skraju stołu, zaledwie kilka chwil od upadku, również wykazuje grawitacyjną energię potencjalną.
Przyciąganiu grawitacyjnemu przeciwdziałają pewne siły zewnętrzne, gdy książka jest uniesiona nad ziemię, aby utrzymać ją na stole. Przyciąganie grawitacyjne zapewnia książce atrakcyjną energię, jeśli spadnie z powrotem na podłogę. Akcja książki spadającej ze stołu przyspieszenie grawitacyjne co powoduje zamianę energii potencjalnej na energię kinetyczną.
Wysokość, masa i siła obiektu wpływają na całą jego energię grawitacji bardziej niż na punkt odniesienia. Książka na stole ma więc mniejszą energię grawitacji niż książka na czubku większego biura i mniej energii grawitacji niż cięższa książka na pojedynczym stole.
Dziecko na szczycie zjeżdżalni
Grawitacyjna energia potencjalna to każda zmagazynowana energia, która może spaść lub się poruszać.
Każda istota na skraju upadku doświadcza grawitacyjnej energii potencjalnej. Na początku młodzik ma potencjalną energię grawitacyjną na szczycie zjeżdżalni. Ponieważ część energii została zamieniona na ciepło w wyniku tarcia o zjeżdżalnię, gdy maluch dociera na dno, posiada zarówno energię kinetyczną, jak i termiczną.
Gigantyczna kula maszyny burzącej
Grawitacyjna energia potencjalna kuli burzącej zależy od dużej masy kuli i wysokości, na jaką jest uniesiona.
Istnieje bezpośredni związek między grawitacyjną energią potencjalną a masą obiektu oraz jego wysokością nad punktem odniesienia. Wzniesienie powoduje wzrost grawitacyjnej energii potencjalnej obiektu.
Dziecko na huśtawce
Dziecko bawiące się na huśtawce w ruchu tam iz powrotem rozwija energię potencjalną grawitacji dzięki swojej wysokości nad ziemią.
Energię potencjalną grawitacji dziecka można obliczyć, mierząc jego masę i wysokość nad ziemią. Energia potencjalna grawitacji obiektu wzrasta wraz ze wzrostem wysokości nad poziomem gruntu.
Dojrzały owoc, zanim oderwie się od gałęzi
Zmienia się kinetyczna i grawitacyjna energia potencjalna dowolnego obiektu, który wznosi się lub opada.
Siła grawitacji to przyciąganie między dwoma lub więcej punktami lub ogromnymi masami, podobne do przyciągania między masami a ziemią. Jest to decydujący czynnik w waga identyfikacja, a zatem owoc posiada energię grawitacyjną w tym stanie.
Ptak siedzący na gałęzi drzewa
Ptak siedzący na gałęzi drzewa ma potencjalną energię grawitacyjną.
Wynika to z faktu, że gdy jest na drzewie, jest dalej od ziemi niż na ziemi.
Doniczka zwisająca z pokładu
Innym przykładem jest doniczka zwisająca z referencji.
Wisząca doniczka posiada grawitacyjną energię potencjalną dzięki swojej masie na pewnej wysokości od podłoża lub od podłoża.
Samolot lecący nad głową
Kiedy samolot startuje, silniki emitują energię chemiczną w postaci paliwa, która podczas lotu zamienia się w energię mechaniczną, która napędza operacje mechaniczne, takie jak wirowanie łopatek wentylatora lub śmigła itp.
Energia mechaniczna wytwarza ciąg, który zwiększa prędkość samolotu. Energia mechaniczna zamieniana jest na energię kinetyczną gdy prędkość samolotu wzrasta. Kiedy samolot zaczyna wznosić się na wysokość, ta energia mechaniczna zaczyna przekształcać się w potencjalną energię grawitacyjną.
Przeczytaj także:
- Przykład energii kinetycznej na dźwiękową
- Energia mechaniczna na energię promieniowania
- Czy energia potencjalna sprężystości może być ujemna?
- Energia słoneczna do ogrzewania energii
- Czy energia kinetyczna jest zachowana podczas zderzenia sprężystego
- Przykład energii mechanicznej na kinetyczną
- Przykład zamiany energii promieniowania na energię elektryczną
- Energia potencjalna a różnica potencjałów
- Czy energia potencjalna może być ujemna?
- Wykorzystanie energii kinetycznej
Mam doświadczenie w inżynierii lotniczej i kosmicznej, obecnie pracuję nad zastosowaniem robotyki w przemyśle obronnym i kosmicznym. Ciągle się uczę, a moja pasja do sztuk kreatywnych skłania mnie do projektowania nowatorskich koncepcji inżynieryjnych.
Ponieważ w przyszłości roboty zastąpią prawie wszystkie ludzkie działania, lubię przybliżać moim czytelnikom podstawowe aspekty tego tematu w łatwy, ale pouczający sposób. Lubię też być na bieżąco z postępem w przemyśle lotniczym.