Kan potensiële energie negatief wees: gedetailleerde feite, voorbeelde en algemene vrae


Oor die algemeen, dink oor kan 'n liggaam negatiewe energie besit? Indien wel, wat word dan bedoel met negatiewe energie en is dit moontlik om negatiewe energie te kry?

Die totale energie van 'n stelsel negatief kan wees as die grootte van potensiële energie is groter as die grootte van die kinetiese energie. As u dit weet, ontstaan ​​'n vraag nou: Kan potensiële energie negatief wees? Die antwoord op hierdie vraag word in detail in hierdie artikel gegee.

Hoe kan potensiële energie negatief wees

Die negatiewe potensiële energie is 'n relatiewe konsep hang af van die verwysingsraamwerk.

Die potensiële energie kan negatief wees wanneer die liggaam by die verwysingspunt gehou word wat nul-energie besit. As die voorwerp onder die aarde se oppervlak gehou word, besit dit negatiewe potensiële energie.

Kom ons kyk na 'n voorwerp op drie verskillende hoogtes. As A 'n punt onder die aarde se oppervlak is, dan is B die punt op die aarde se oppervlak. C is die punt bokant die aarde se oppervlak. Nou is die voorwerp by punt B; aangesien punt B op die aarde se oppervlak is, het dit geen potensiële energie nie.

kan potensiële energie negatief wees
Illustrasie om potensiële energie te wys kan negatief wees

Wanneer die voorwerp opgelig word en punt C bereik, het dit die maksimum potensiële energie as gevolg van sy hoogte. Solank die voorwerp by punt C is, sal sy potensiële energie maksimum wees. Gestel die voorwerp val terug na punt B, sy potensiële energie verminder, en I-wins word nul.

As die voorwerp by B na punt A val, wat onder die aarde se oppervlak is, besit die voorwerp 'n mate van potensiële energie. Die potensiaal van die voorwerp by punt A is negatief omdat die verwysingsenergie onder die aarde se oppervlak is nul. Ons kan dus sê dat die werk wat deur die gravitasieveld gedoen word, die massa van oneindigheid na die aarde se oppervlak bring, die potensiaal energie is negatief. Net so, wanneer 'n bal in die lug gegooi word, verkry die bal positiewe potensiële energie terwyl die bal teen die gravitasiekrag beweeg.

Beeldkrediete: Beeld deur OpenClipart-vektore van Pixabay

Soos die bal terugval grond toe as gevolg van die gravitasie-aantrekking, is die kinetiese energie wat op die voorwerp besit word, maksimum. Ideologies kan ons sê dat die bal nou negatiewe potensiële energie verkry het.

Kan veerpotensiële energie negatief wees

Hoe kan potensiële energie negatief wees in die lente? Dit is 'n fundamentele vraag wat ontstaan ​​terwyl daar oor die veer gepraat word, aangesien die totale energie van die veer altyd positief is.

  • 'n Veer kan negatiewe potensiële energie besit, afhangende van die posisie van die veer.
  • Lente besit potensiële energie wanneer dit saamgepers of verleng word.

Oor die algemeen het 'n veer twee uiterste posisies en 'n ewewigsposisie. Lente beskik oor nul potensiële energie by die uiterste posisie.  

As ons die veer in die verwysingsnulpunt as die ewewigsposisie plaas, besit die veer negatiewe potensiële energie as

Waar; k is die veerkonstante; x is die verplasing van die veer. As die veer egter uit die kompressie losgelaat word, kry dit sy oorspronklike posisie terug. Tydens die proses het die lente sy potensiële energie verloor. Wanneer die veer terugkom na sy aanvanklike posisie, herwin dit sy verlore potensiële energie. Maar daar sal 'n effense verskil in die potensiële energie wees.

kan potensiële energie negatief wees
Illustrasie om te wys dat veerpotensiële energie negatief is

Nou is die verandering in die potensiële energie wees

Om te kompenseer vir die potensiële energie, is ons vry om 'n konstante by te voeg. Laat V0 'n konstante wees; dan sal die potensiële energie wees

Uit bogenoemde uitdrukking weet ons dat al het die veer negatiewe potensiële energie, die verandering in die veer se potensiële energie altyd positief is, want die krag wat ooreenstem met verandering in die potensiële energie van die veer is gelyk aan die eenvoudige harmoniese beweging.

Kan gravitasie potensiële energie negatief wees?

As die liggaam onder die verwysingsenergievlak moet beweeg of dit op 'n groter hoogte weg van die swaartekrag gehou word, is die gravitasiepotensiële energie negatief.

Gestel die liggaam beweeg op 'n sekere hoogte; swaartekrag wil die liggaam daarheen lok. Maar die liggaam benodig 'n sekere hoeveelheid gravitasie potensiële energie om teen swaartekrag te reis deur die werk wat deur die swaartekrag gedoen word, negatief te maak. Gevolglik word die gravitasie potensiële energie negatief namate die liggaam na oneindige hoogte beweeg.

Normaalweg, wanneer die liggaam opgelig word, besit dit óf nul óf maksimum hoeveelheid potensiële energie. Maar in die geval van gravitasie potensiële energie, sal die arbeid wat deur die swaartekrag verrig word, altyd negatief wees.

Deur die vergelyking van gravitasie potensiële energie,

Net so, PE2 = -Fd cosθ = mgh

Die PE1 en PE2 beide is in 'n ander verwysingsraamwerk, so die gravitasie potensiële energie is beide positiewe en negatiewe waarde.

Algemene vrae

Beïnvloed die negatiewe potensiële energie die kinetiese energie?

Die kinetiese energie word deur 'n bewegende liggaam besit as gevolg van werk wat deur die potensiële energie op die liggaam gedoen word.

Die kinetiese energie is altyd positief omdat die hoeveelheid betrokke by die kinetiese energie, maw massa en snelheid, altyd positief is omdat die kwadraat van enige getal altyd positief is. Die kinetiese energie bly dus positief, selfs al is die potensiële energie negatief.

Wat het die negatiewe werk wat op die voorwerp gedoen is veroorsaak?

Daar word gesê dat die werk wat deur die voorwerp verrig word, slegs negatief is wanneer die voorwerp teen die toegepaste krag verplaas word.

Die wrywingskrag is een rede vir die negatiewe werk wat gedoen is. Die wrywingskrag vertraag altyd die beweging in die teenoorgestelde rigting van die toegepaste krag, wat veroorsaak dat die werk wat op die voorwerp gedoen word, negatief is. Nog 'n rede is die swaartekrag; as die voorwerp wegbeweeg van die gravitasietrek, dan veroorsaak swaartekrag werk gedoen op die voorwerp negatief.

Gee voorbeelde van negatiewe potensiële energie.

Sommige van die voorbeelde vir negatiewe potensiële energie word hieronder gelys:

  • As ons die verwysingspunt as 'n tabel beskou, dan het die boek op die vloer negatiewe potensiële energie.
  • Die planete op die sonnestelsel beskik oor negatiewe potensiële energie.
  • 'n Rot in 'n gat in die grond beskik oor negatiewe potensiële energie.

Wat word bedoel met negatiewe veerpotensiële energie?

Die negatiewe veerpotensiële energie word gedefinieer in terme van die rigting van die herstelkrag en die toegepaste krag.

In 'n elastiese liggaam is die werk verrig op die voorwerp wat veroorsaak word deur die herstellende krag teenoor die krag van toediening, dan word gestoorde potensiële energie gesê dat dit negatief is lente potensiële energie.

Watter faktor beïnvloed die veerpotensiële energie?

Die potensiële energie van die veer word beïnvloed deur die faktore soos;

  • Vervorming – samedrukking of verlenging van die veer gee die hoeveel potensiële energie die veer verkry het.
  • Veerkonstante – die krag wat uitgeoefen word om die veer te rek of saam te druk, word veerkonstante genoem, wat altyd 'n positiewe waarde het, wat die potensiële energie beïnvloed.

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