Kan elastiese potensiële energie negatief wees: gedetailleerde feite en algemene vrae


Ons is bekend met die term elastiese potensiële energie, wat gedefinieer kan word as die energie wat deur 'n elastiese liggaam besit word as gevolg van 'n verandering in sy oriëntasie.

Deur die definisie van elastiese potensiële energie, is die oriëntasie verantwoordelik vir die verandering daarvan in die vorm van die liggaam. Kan 'n voorwerp dan 'n negatiewe oriëntasie hê? Dan kan elastiese potensiële energie negatief wees as die oriëntasie daarvan negatief is? Wat beteken dit?

Die term negatiewe potensiële energie word in die vorige pos bespreek. Kom ons bespreek nou negatiewe elastiese potensiële energie.

Die potensiële energie wat deur 'n elastiese liggaam besit word, word deur die vergelyking gegee.

Waar k die elastiese konstante is, en x die hoeveelheid vervorming is.

PE=(1/2)kx2

Deur bogenoemde uitdrukking, die potensiële energie gestoor in die elastiese liggaam kan nie negatief wees nie aangesien die elastiese konstante 'n hoeveelheid is wat altyd positief is, en die vervorming kan verhoog of verminder word. Tog neem ons die kwadraatwaarde van die vervorming; die kwadraat van 'n negatiewe getal is ook positief. Dus, 'n elastiese liggaam kan nie besit nie negatiewe potensiële energie terwyl die elastiese potensiële energie in klassieke teorie behandel word.



Image krediete: Image deur Peggy en Marco Lachmann-Anke van Pixabay

As jy dus die grafiek van elastiese potensiële energie as 'n funksie van verplasing plot, sal jy 'n kwadratiese funksie kry, wat maksimum is by x=0.

'n Grafiek van potensiële energie vs. verplasing

Kan elastiese potensiële energie negatief wees? Dit is 'n vraag met baie verwarring; dit kan beantwoord word deur Schrodinger se kat se baie bekende kwantumteorie te oorweeg.

Schrodinger se kat sê dat enige potensiële energie vry is om die arbitrêre konstante te aanvaar, wat nie sy fisiese entiteit verander nie.

Vir elke elastiese liggaam moet ons die werk doen om hulle te laat rek of saam te druk. Die werk wat aan die liggaam gedoen word, is verantwoordelik vir die hoeveelheid vervorming van die liggaam.

In kwantummeganika balanseer die verwysing nul energie toestand-vlak altyd die verandering in potensiële energie en kinetiese energie. In daardie geval kan die elastiese potensiële energie na strek negatief wees.

Dit is dus van kardinale belang om 'n sisteem te kies om 'n fisiese hoeveelheid as negatief of positief te beskryf.

Wanneer kan elastiese potensiële energie negatief wees

Daar is 'n teenstrydigheid vir bogenoemde stelling; in sekere materiale soos veer, is die elastiese potensiële energie negatief.

Wanneer die veer teen homself strek, dan is die potensiaal energie gestoor binne die veer negatief kan wees.

Strek en saampers is die leidende eienskap van die veer. 'n Veer word saamgepers wanneer 'n eksterne krag daarop uitgeoefen word. 'n Saamgeperste veer moet sy oorspronklike vorm herwin deur te strek, want 'n elastiese krag is 'n herstelkrag.

Maar wanneer die lente beperk word om sy oorspronklike vorm te herwin, word die potensiële energie gestoor in die lente word negatief.

Nog 'n gevolg wat kan veroorsaak dat elastiese potensiële energie negatief is, is wanneer die verwysingspunt meer potensiële energie besit as die werklike punt waar die elastiese liggaam geleë is; dan, die elastiese liggaam besit die negatiewe potensiële energie.

Hoe kan elastiese potensiële energie negatief wees

Die verwysingspuntenergie speel 'n belangrike rol in die negatiewe potensiële energie. By die verwysingspunt besit elke voorwerp 'n sekere hoeveelheid potensiële energie. As ons die verwysingspunt in ag neem, kan ons die antwoord kry vir hoe elastiese potensiële energie negatief kan wees.

kan elastiese potensiële energie negatief wees
'n Illustrasie om te wys hoe kan elastiese potensiaal energie negatief wees

Die elastiese liggaam druk slegs saam wanneer 'n eksterne krag op hulle geaktiveer word. As die elastiese liggaam saamgepers word en dit maak seker verplasing vanaf sy oorspronklike posisie onder die verwysingspuntenergie, sal die potensiële energie wat gestoor word na die saampersing van die liggaam negatief wees.

Algemene vrae

Wat is die verskille tussen elastiese en gravitasie potensiële energie?

Elasties en gravitasie potensiële energie is die twee tipes potensiële energie; daar is 'n paar verskille tussen hulle, gelys in die onderstaande tabel.

Elastiese potensiële energieGravitasie potensiële energie
Die voorwerp beïnvloed elastiese potensiële energie as gevolg van verlenging of kompressie.Gravitasie potensiële energie word beïnvloed deur die voorwerp wat vertikaal geplaas is.
Elastiese potensiële energie word nie deur die voorwerp se hoogte en massa beïnvloed nie.Gravitasie potensiële energie word hoofsaaklik beïnvloed deur die hoogte waarop die voorwerp geplaas word en die massa wat die voorwerp besit
Elastiese potensiële energie hang af van die verplasing, wat die hoeveelheid kompressie en verlenging definieer.Gravitasie potensiële energie word nie versteur deur die verplasing wanneer die voorwerp horisontaal beweeg. Maar as die voorwerp vertikaal beweeg teen swaartekrag, word die hoeveelheid verplasing as hoogte beskou.
Ten einde negatief te verduidelik elastiese potensiële energie, saam met die nulpunt-energie, moet die kwantumteorie by die proses betrokke wees.Die nulpunttoestand is groot genoeg om die negatiewe gravitasiepotensiaal te verduidelik energie as die middelpunt van massa in die gravitasieveld word as die verwysingspunt beskou.

Beïnvloed negatiewe potensiële energie die elastisiteit van die materiaal?

Elastisiteit hang slegs af van die aard van die materiaal, soos hoeveel die liggaam saamgepers of verleng is.

Wanneer die liggaam gestrek of saamgepers word, is die potensiële energie maksimum solank die liggaam in 'n vervormde toestand is. As jy dit aanhou strek of saamdruk, strek of druk die liggaam nooit wanneer dit sy versadigingsvlak bereik nie. So die elastisiteit word nie beïnvloed deur die negatiewe of positiewe potensiële energie.

Die elastiese potensiële energie neem kwadraties toe; hoekom?

Elastiese energie is 'n tipe energie wat wissel met verlenging en kompressie.

Die eienskap om nie konstant te wees nie, is te wyte aan die aard daarvan. Vir 'n elastiese liggaam, as jy 'n klein krag om uit te oefen beweging, sal daar gestoor energie wees wat dubbele terugtrekafstand op die elastiese liggaam veroorsaak. So vir 'n effense trek reis die liggaam dubbel die afstand; dit is verantwoordelik vir die kwadratiese toename van elastiese potensiële energie.

Beïnvloed die styfheid van 'n elastiese liggaam die elastiese potensiële energie?

Ja, die styfheid en potensiële energie is twee proporsionele hoeveelhede.

As 'n elastiese liggaam stywer is, beteken dit dat dit redelik moeiliker is om dit saam te druk of te rek. Om die stywer liggaam te rek, moet meer krag op die liggaam uitgeoefen word. Dit beteken dat die gestoorde potensiële energie meer is. Dit is dus duidelik dat styfheid die potensiële energie beïnvloed. Wanneer die styfheid meer is, het die elastiese liggaam meer potensiële energie.

Bly die elastiese potensiële energie behoue?

Die elastiese potensiële energie verander van vorm na die toepassing van eksterne krag. Soms gaan die potensiële energie verlore as gevolg van die vrystelling van hitte wat deur die werk veroorsaak word.

Sedert die toepassing van eksterne agentskap veroorsaak dat die potensiële energie om sy vorm na kinetiese energie te verander, sal die totale energie behoue ​​bly omdat kinetiese energie en wok altyd kompenseer vir die verlies aan potensiële energie. Dus, al is elastiese potensiële energie nie-konserwatief, word die totale elastiese potensiële energie bewaar.

Keerthi Murthi

Ek is Keerthi K Murthy, ek het nagraadse studie in Fisika voltooi, met die spesialisasie in die veld van vastestoffisika. Ek beskou fisika nog altyd as 'n fundamentele vak wat aan ons daaglikse lewe gekoppel is. As 'n wetenskapstudent geniet ek dit om nuwe dinge in fisika te verken. As skrywer is my doel om die lesers op die vereenvoudigde wyse deur my artikels te bereik. Bereik my – keerthikmurthy24@gmail.com

Onlangse plasings