Гравитационната потенциална енергия е енергията, притежавана от тялото поради определена гравитационна сила, с която то взаимодейства с друго тяло. По отношение на планетата Земя, гравитационната потенциална енергия е енергията, притежавана от тяло, разположено на определена височина спрямо повърхността на планетата Земя. Гравитационната потенциална енергия често се нарича къса потенциална енергия.
Гравитационно – потенциална енергия
За да разберете от кои физически величини зависи този вид енергия, разгледайте следните ситуации:
- Представете си две еднакви тела, разположени на различна височина спрямо повърхността на планетата Земя. Нека първото тяло е на височина 1m, а второто тяло на височина 50m. Много е логично тялото, разположено на по-голяма височина, да има повече енергия. Тяло, падащо от по-голяма височина, може да причини повече щети. Този пример показва, че гравитационната енергия зависи правопропорционално от височината на тялото.
- Представете си две тела с различна маса, разположени на еднаква височина спрямо планетата Земя. Нека първото тяло има маса 1 kg, а второто тяло 500 kg. Ясно е, че тяло с по-голяма маса има повече енергия. Тяло с по-голяма маса може да причини повече щети при падане. Този пример показва, че гравитационната потенциална енергия зависи пряко от масата на тялото.
- Поради различното разстояние на различните места на повърхността на планетата Земя от нейния център, действието на гравитационната сила между Земята и тялото може да бъде различно. Следователно, колкото по-близо е тялото до центъра на Земята, толкова по-голяма ще бъде гравитационната сила между тях. Поради този факт, гравитационната енергия зависи от земното ускорение, което е различно в различните места на планетата Земя.
Примерите, изброени по-горе в текста, показват, че гравитационната потенциална енергия зависи от масата на тялото, височината, на която се намира (спрямо повърхността на планетата Земя) и точното място, където се намира.
Формула за потенциална енергия
Формулата за изчисляване на гравитационната потенциална енергия гласи:
От самата формула се вижда, че едно тяло не може да притежава този вид енергия, ако е прикрепено към повърхността на планетата Земя (h=0, умножавайки по 0 дава 0). За да се изчисли този вид енергия, е достатъчно да се изчисли произведението на масата на тялото, земното ускорение и височината, на която се намира тялото.
Пример номер 1. Изчислете гравитационната потенциална енергия, притежавана от тяло с маса 7 kg, намиращо се на височина 4 m от повърхността на Земята, ако се намира в България. Земното ускорение в България е 9,81 метра в секунда на квадрат.
Чрез заместване на дадените стойности от задачата в основната формула се получава изразът:
След пресмятане на произведението на трите числа се получава, че потенциалната енергия, която притежава тялото от задача 1 е 274,68J.
Трансформиране на формулата
Чрез трансформиране на формулата се получават останалите три варианта на формулата за гравитационна потенциална енергия.
Можем да изчислим масата чрез енергия, височина и земно ускорение с формулата:
Ускорението на Земята чрез енергия, височина и маса може да се изчисли по формулата:
Можем да изчислим височината чрез енергия, маса и земно ускорение с формулата:
Тези варианти ни позволяват да изчислим масата, земното ускорение или височината, ако ни бъдат дадени всички други стойности на физическите величини, с изключение на необходимата.
Последвайте www.mathematikazasite.com/bg!
Следете информацията и материалите, които ще бъдат публикувани в бъдеще, като свържете профилите на www.matematikazavsicki.com във Facebook, Instagram, Twitter и Youtube чрез бутоните по-долу.
Tags: Гравитационна, Енергияа, Задача, Потенциална, Формула
Моля Изчакай...
