طاقة وضع الجاذبية مقابل الطاقة الكامنة المرنة
طاقة الجاذبية الكامنة والطاقة الكامنة المرنة هما كميتان مهمتان تمت مناقشتهما في الميكانيكا. ستحاول هذه المقالة المقارنة والتباين بين تعريفاتهم وأوجه التشابه والاختلاف بينهم.
ما هي طاقة الجاذبية المحتملة؟
لفهم طاقة الجاذبية الكامنة ، يلزم وجود معرفة أساسية في مجالات الجاذبية. الجاذبية هي القوة التي تحدث بسبب أي كتلة. الكتلة هي الشرط الضروري والكافي للجاذبية.هناك مجال جاذبية محدد حول أي كتلة. خذ الكتل m1 و m2 الموضوعة على مسافة r من بعضهما البعض. قوة الجاذبية بين هاتين الكتلتين هي G.m1.m2 / r2، حيث G هو ثابت الجاذبية العام. نظرًا لعدم وجود كتل سالبة ، فإن قوة الجاذبية دائمًا ما تكون جذابة. لا توجد قوى جاذبية منفرة. يجب ملاحظة أن قوى الجاذبية متبادلة أيضًا. هذا يعني أن القوة m1 التي تمارس على m2 تساوي وتعاكس القوة m1 التي تمارسها على m1. يُعرَّف جهد الجاذبية عند نقطة ما على أنه مقدار الشغل المبذول على وحدة كتلة عند نقلها من اللانهاية إلى النقطة المحددة. نظرًا لأن جهد الجاذبية عند اللانهاية هو صفر ومقدار الشغل الذي يتعين القيام به هو سالب ، فإن جهد الجاذبية دائمًا سالب. تُعرَّف طاقة الجاذبية الكامنة لجسم ما على أنها الشغل المبذول على الجسم عندما يتم نقل الجسم من اللانهاية إلى النقطة المذكورة. هذا أيضًا يساوي حاصل ضرب جهد الجاذبية وكتلة الجسم.نظرًا لأن كتلة الجسم تكون دائمًا موجبة وأن جهد الجاذبية لأي نقطة يكون سالبًا ، فإن طاقة وضع الجاذبية لأي جسم تكون سالبة أيضًا.
ما هي الطاقة الكامنة المرنة؟
المرونة هي خاصية مفيدة للغاية للمادة. هي قدرة المواد على العودة إلى شكلها الأصلي بعد إزالة القوى الخارجية. يُلاحظ أن القوة المطلوبة للحفاظ على شد قضيب مرن تتناسب مع الطول الممتد للقضيب. يُعرف ثابت التناسب بثابت الزنبرك ويُرمز إليه باستخدام k. هذا يعطينا المعادلة F=-kx. تشير علامة الطرح إلى الاتجاه العكسي لـ x للقوة. الطاقة الكامنة المرنة هي مقدار الشغل المطلوب لتمديد الجسم المرن بطول معين x. نظرًا لأن القوة المطبقة F (x)=kx ، فإن الشغل المنجز يساوي تكامل F (x) من صفر إلى x ، فيما يتعلق بـ dx ، أي يساوي kx2/ 2. لذلك ، الطاقة الكامنة هي kx2/ 2.وتجدر الإشارة إلى أن الطاقة الكامنة لأي جسم متصل بنهاية القضيب لا تعتمد على كتلة الجسم ولكن فقط على ثابت الزنبرك وعلى الطول الممتد.
ما الفرق بين طاقة الوضع الجاذبية والمرنة؟
• طاقة الجاذبية الكامنة سلبية دائمًا بينما الطاقة الكامنة المرنة تكون دائمًا موجبة.
• تعتمد طاقة الجاذبية الكامنة على كتلة الجسم ، لكن الطاقة الكامنة المرنة لا تعتمد على الكتلة.
