Gravitasjonspotensialenergi vs elastisk potensiell energi
Gravitasjonspotensialenergi og elastisk potensiell energi er to viktige størrelser som diskuteres i mekanikk. Denne artikkelen vil prøve å sammenligne og kontrastere hva som er deres definisjoner, deres likheter og forskjeller.
Hva er gravitasjonspotensialenergi?
For å forstå den gravitasjonspotensiale energien kreves bakgrunnskunnskap i gravitasjonsfelt. Tyngdekraften er kraften som oppstår på grunn av en hvilken som helst masse. Masse er den nødvendige og tilstrekkelige betingelsen for tyngdekraften. Det er et gravitasjonsfelt definert rundt enhver masse. Ta massene m1 og m2 plassert i en avstand r fra hverandre. Gravitasjonskraften mellom disse to massene er G.m1.m2/r2, der G er den universelle gravitasjonskonstanten. Siden negative masser ikke er tilstede, er gravitasjonskraften alltid attraktiv. Det er ingen frastøtende gravitasjonskrefter. Det må bemerkes at gravitasjonskrefter også er gjensidige. Det betyr at kraften m1 utøver på m2 er lik og motsatt av kraften m2 utøver på m1. Gravitasjonspotensialet i et punkt er definert som mengden arbeid utført på en enhetsmasse når den bringes fra uendelig til det gitte punktet. Siden gravitasjonspotensialet ved uendelig er null og mengden arbeid som må gjøres er negativ, er gravitasjonspotensialet alltid negativt. Den gravitasjonspotensiale energien til et objekt er definert som arbeidet som gjøres på objektet når objektet tas fra uendelig til nevnte punkt. Dette er også lik produktet av gravitasjonspotensialet og massen til objektet. Siden massen til objektet alltid er positiv og gravitasjonspotensialet til ethvert punkt er negativt, er gravitasjonspotensialenergien til ethvert objekt også negativ.
Hva er elastisk potensiell energi?
Elastisitet er en svært nyttig egenskap ved materie. Det er materialenes evne til å gå tilbake til sin opprinnelige form etter at de ytre kreftene er fjernet. Det er observert at kraften som kreves for å holde en elastisk stang strukket er proporsjonal med den strakte lengden av stangen. Proporsjonalitetskonstanten er kjent som fjærkonstanten og er betegnet med k. Dette gir oss ligningen F=-kx. Minustegnet står for motsatt retning av x til kraften. Den elastiske potensielle energien er mengden arbeid som kreves for å strekke den elastiske gjenstanden med en gitt lengde x. Siden kraften påført F(x)=kx, er arbeidet som utføres lik integrasjonen av F(x) fra null til x, med hensyn til dx, som er lik kx2 /2. Derfor er den potensielle energien kx2/2. Det må bemerkes at den potensielle energien til en gjenstand festet til enden av stangen ikke avhenger av gjenstandens masse, men bare av fjærkonstanten og den strakte lengden.
Hva er forskjellen mellom gravitasjons- og elastisk potensiell energi?
• Gravitasjonspotensialenergi er alltid negativ mens den elastiske potensielle energien alltid er positiv.
• Gravitasjonspotensialenergi avhenger av massen til objektet, men elastisk potensiell energi avhenger ikke av massen.
