Verwantskap tussen potensiële energie en afstand: gedetailleerde feite


In hierdie artikel gaan ons die verband tussen potensiële energie en afstand bespreek.

Die potensiële energie kan met afstand toeneem of afneem, afhangende van die tipe kragte wat op die sisteem inwerk. Vir afstootkragte sal die potensiële energie verminder en vir aantrekkingskragte sal die potensiële energie eskaleer met toenemende afstand.

Neem potensiële energie toe met afstand tussen deeltjies

Die potensiële energie van enige stelsel hang werklik af van die afstand, afhangende van die tipe kragte wat op die voorwerpe inwerk. Die potensiële energie hang onteenseglik af van die afstand en is omgekeerd eweredig aan mekaar. As die krag tussen die twee aantreklik is, sal die potensiële energie toeneem met toenemende afstand tussen hulle albei, en as die krag afstotend is, sal die potensiële energie toeneem en die afstand tussen hulle verminder.

Kom ons brei ons bespreking uit oor hoe die verandering in afstand die potensiële energie sal beïnvloed.

Swaartekrag:

'n Swak gravitasietrek word gevoel op al die voorwerpe wat naby en op die aarde voorkom as gevolg van die swaartekrag van die aarde. Die potensiële energie van enige voorwerp op die oppervlak van die Aarde is altyd gelyk aan nul. Die potensiële energie wat verband hou met enige voorwerp hang af van die gewig van die voorwerp as gevolg van swaartekrag en die hoogte van die voorwerp vanaf die grond. Die potensiële energie word dus aangedui as:-

V=mgh

Dit wys dat die potensiële energie direk eweredig is aan die hoogte van die voorwerp bo die grond. Maar soos die gravitasiekrag van die Aarde uitgeoefen word op die voorwerpe wat dit omring, word die voorwerp teruggetrek na die Aarde se oppervlak en gedurende daardie tyd word die potensiële energie van die voorwerp gebruik om terug na die grond terug te keer en die potensiële energie om te skakel in kinetiese energie wat die voorwerp na die grond versnel. Dit is die universele feit dat al die voorwerpe geneig is om die minste potensiële energievlak te beset.

Gravitasiepotensiële Energie tussen twee liggame in die ruimte:

Die gravitasiekrag wat op die twee liggame in die ruimte uitgeoefen word, is omgekeerd eweredig aan die kwadraat van die afstand tussen hulle albei. Dit word voorgestel deur die formule

F=G*(m1m2)/r2

Waar G 'n gravitasiekonstante is.

Die potensiële energie van die massas as gevolg van die gravitasiekrag is die integrale waarde van die aantrekkingskrag ervaring tussen die twee massas en daarom kan ons skryf

Potensiële energie -

Uit die bogenoemde vergelyking kan ons sê dat die potensiële energie van die twee liggame afhang van die afstand tussen die twee wat in 'n lyn verbind is. Die negatiewe teken dui aan dat die werk wat verrig is negatief is en dus is die krag 'n aantrekkingskrag. As die afstand tussen die twee dus toeneem, sal die werk wat verrig word minder wees en die potensiële energie sal toeneem.

Dit wys duidelik dat, as die afstand tussen die hemelliggame groot is, dit beteken dat die potensiële energie wat met die hemelse voorwerp geassosieer word ook groter is.

Elektriese potensiaal energie:

Elektriese potensiaal is die hoeveelheid potensiaal per eenheidlading, terwyl elektriese potensiële energie die hoeveelheid energie is wat benodig word om die gelaaide deeltjie van die afstand na daardie punt te bring.

Beskou 'n ladingdeeltjie q1 met 'n positiewe lading van 1C wat op 'n afstand 'r' van die puntlading gehou word.

verband tussen potensiële energie en afstand
Laai deeltjie op 'n afstand 'r' vanaf die bron

Dan is die potensiaal van 'n lading q1sal

Wanneer die puntlading vervang word deur 'n lading q2 met dieselfde lading as dié van q1 dan die kragervaring op lading q1 as gevolg van q2 en op aanklag q2 as gevolg van q1 is

Twee gelyke ladings geskei deur 'n afstand 'r'

Aangesien potensiële energie wat met die deeltjie geassosieer word, die integrale resultaat is van al die kragte wat op die deeltjie inwerk. Daarom sal die potensiële energie gelyk wees aan

In hierdie geval, aangesien die skeiding tussen die twee ladings sal toeneem, sal die potensiële energie afneem met betrekking tot afstand. Aangesien twee gelyke ladings van mekaar sal afstoot, is groot potensiële energie nodig om die twee ladings nader aan mekaar te bring.

Nou, as die lading wat by die bron gehou word negatief gelaai is, dan sal die elektrostatiese krag wat ewe veel op elke deeltjie uitgeoefen word

Twee teenoorgestelde gelaaide deeltjies geskei deur 'n afstand 'r'

Die negatiewe teken van die potensiële energie dui aan dat die krag tussen die twee teenoorgestelde gelaaide deeltjies aantreklik is. In hierdie geval, soos die afstand tussen die twee ladingdeeltjies toeneem, sal die potensiële energie wat deur die deeltjies gegenereer word om mekaar aan te trek ook toeneem.

Potensiële energie as gevolg van lente:

Houtblok vasgemaak met tou

Oorweeg 'n houtblok met massa 'm' wat aan die een kant van die veer vasgemaak is met veerkonstante waarde 'k' en 'n ander punt van die veer wat aan die stewige muur geheg is. Die krag word toegepas in die rigting soos in die figuur getoon om die houtblok na die afstand 'x' vanaf die aanvanklike posisie te verplaas. Die krag wat nodig is om die houtblok wat aan die tou vasgemaak is, te trek, is kx. 'n Blok sal genoeg potensiële energie kry wat wanneer dit vrygestel word omgeskakel word in kinetiese energie en as gevolg van die elastiese eienskap van die veer, sal 'n blok effens na die rigiede muur beweeg.

Die potensiële energie van die veer is gelyk aan die werk wat die veer verrig en word gegee as die integraal van die krag wat op die massa inwerk as gevolg van die veer. Daarom,

 

As die massa wat aan die tou geheg is verder getrek word, sal die potensiële energie ook met die kwadraat van die verplasing toeneem.

Lees meer oor potensiële energie.

Hoe massa en afstand van 'n voorwerp die potensiële energie beïnvloed

Soos per die massa-energie-ekwivalensieverhouding beskryf deur Albert Einstein en geformuleer deur die vergelyking E=mc2; die massa van die voorwerp is gekorreleer met die energie waarmee dit geassosieer word. Die interne energie wat in die voorwerp gestoor word, is sy potensiaal. Om enige werk te doen word hierdie potensiële energie benut deur hierdie energie na 'n ander vorm van energie te transformeer.

In die meeste van die gevalle soos hierbo gesien, neem die potensiële energie af met afstand omdat die potensiële energie omgekeerd eweredig is aan die afstand tussen die voorwerp en die bron of tussen die twee voorwerpe. Maar ons het ook opgemerk dat wanneer die krag tussen die twee liggame aantreklik is, die potensiële energie toeneem namate die afstand tussen beide toeneem.

Waarom neem potensiële energie toe met afstand

As die afstand tussen die twee voorwerpe toeneem, sal die potensiële energie ook styg as die krag wat tussen die twee voorwerpe inwerk 'n aantrekkingskrag is. Dit is omdat; minder en minder krag sal nodig wees om die voorwerpe van mekaar te hou as ons aanhou om die afstand tussen hulle albei te vergroot, aangesien die krag afneem tot die kwadraat van die afstand tussen hulle wat groter word.

Werk wat deur die stelsel gedoen word, lyk soos die potensiële energie wat benodig word om die werk te doen. As die twee liggame wat vir mekaar aantreklik nader aan mekaar geplaas word, sal baie minder potensiële energie nodig wees om die twee voorwerpe nader te bring. As die liggame ver is, sal meer potensiaal vereis word om dieselfde werk te doen. Meer en meer potensiële energie sal benodig word as die afstand tussen die twee voorwerpe groter word.

Lees meer oor 20+ voorbeelde van potensiële energie: gedetailleerde feite.

Algemene vrae

Vind die potensiële energie van die tou met 'n veerkonstante van 25Nm-1 en verplasing 20cm.

Gegee:

k=25Nm-1

x=20cm=0.2m

Die potensiaal energie gestoor in 'n tou wat op 'n afstand van 20 cm gestrek is, is 0.5 J.

Waarom is die potensiële energie van die aantrekkingskrag negatief?

In aantrekkingskragte oefen die deeltjies 'n aantrekkingskrag uit om hulle nader aan mekaar te trek. Werk moet gedoen word om hulle albei op 'n beperkte afstand te hou.

Krag wat aangewend word om dit te doen is in die rigting wat die aantrekkingskrag tussen die twee deeltjies teenstaan ​​en dus die werk wat in 'n rigting gedoen word om die aantrekkingskrag teë te werk. Aangesien die potensiële energie wat toegepas word in ooreenstemming is met die werk wat gedoen is, is dit dus negatief.

AKSHITA MAPARI

Hallo, ek is Akshita Mapari. Ek het M.Sc. in Fisika. Ek het aan projekte gewerk soos Numeriese modellering van winde en golwe tydens sikloon, Fisika van speelgoed en gemeganiseerde opwindingsmasjiene in pretpark gebaseer op Klassieke Meganika. Ek het 'n kursus oor Arduino gevolg en het 'n paar mini-projekte op Arduino UNO bereik. Ek hou altyd daarvan om nuwe sones op die gebied van wetenskap te verken. Ek glo persoonlik dat leer meer entoesiasties is as dit met kreatiwiteit geleer word. Afgesien hiervan hou ek daarvan om te lees, te reis, op kitaar te tokkel, klippe en lae te identifiseer, fotografie en skaak te speel. Koppel my op LinkedIn - linkedin.com/in/akshita-mapari-b38a68122

Onlangse plasings