ความแตกต่างระหว่างพลังงานศักย์โน้มถ่วงกับพลังงานศักย์ยืดหยุ่น

2024 ผู้เขียน: Alex Aldridge | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-17 13:51

พลังงานศักย์โน้มถ่วงเทียบกับพลังงานศักย์ยืดหยุ่น

พลังงานศักย์โน้มถ่วงและพลังงานศักย์ยืดหยุ่นเป็นปริมาณที่สำคัญสองประการที่กล่าวถึงในกลศาสตร์ บทความนี้จะพยายามเปรียบเทียบและเปรียบเทียบว่าคำจำกัดความ ความเหมือน และความแตกต่างคืออะไร

พลังงานศักย์โน้มถ่วงคืออะไร

เพื่อทำความเข้าใจพลังงานศักย์โน้มถ่วง จำเป็นต้องมีความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับสนามโน้มถ่วง แรงโน้มถ่วงคือแรงที่เกิดขึ้นจากมวลใดๆ มวลเป็นเงื่อนไขที่จำเป็นและเพียงพอสำหรับแรงโน้มถ่วงมีสนามโน้มถ่วงกำหนดไว้รอบมวลใดๆ นำมวล m1 และ m2 มาวางไว้ในระยะ r จากกัน แรงโน้มถ่วงระหว่างมวลทั้งสองนี้คือ G.m1.m2/r^{2 โดยที่ G คือค่าคงตัวโน้มถ่วงสากล เนื่องจากไม่มีมวลลบ แรงโน้มถ่วงจึงน่าสนใจเสมอ ไม่มีแรงโน้มถ่วงที่น่ารังเกียจ ต้องสังเกตว่าแรงโน้มถ่วงก็เหมือนกัน นั่นหมายความว่า แรง m1 กระทำต่อ m2 เท่ากันและตรงข้ามกับแรงที่ m2 กระทำต่อ m1 ศักย์โน้มถ่วงที่จุดหนึ่งถูกกำหนดให้เป็นปริมาณของงานที่ทำบนมวลหน่วยเมื่อนำมันจากอนันต์ไปยังจุดที่กำหนด เนื่องจากศักย์โน้มถ่วงที่ระยะอนันต์เป็นศูนย์และปริมาณงานที่ต้องทำเป็นลบ ศักย์โน้มถ่วงจึงเป็นลบเสมอ พลังงานศักย์โน้มถ่วงของวัตถุถูกกำหนดให้เป็นงานที่ทำกับวัตถุเมื่อวัตถุถูกนำจากอนันต์ไปยังจุดดังกล่าว นี่เท่ากับผลคูณของศักย์โน้มถ่วงและมวลของวัตถุด้วยเนื่องจากมวลของวัตถุนั้นเป็นบวกเสมอ และศักย์โน้มถ่วงของจุดใดจุดหนึ่งเป็นลบ พลังงานศักย์โน้มถ่วงของวัตถุใดๆ จึงเป็นลบ}

พลังงานศักย์ยืดหยุ่นคืออะไร

ความยืดหยุ่นเป็นคุณสมบัติที่มีประโยชน์มากของสสาร เป็นความสามารถของวัสดุที่จะกลับคืนสู่รูปร่างเดิมหลังจากกำจัดแรงภายนอก สังเกตได้ว่าแรงที่ต้องใช้เพื่อให้แท่งยางยืดยืดได้สัดส่วนกับความยาวที่ยืดออกของแท่ง ค่าคงที่ตามสัดส่วนเรียกว่าค่าคงที่สปริงและแสดงโดยใช้ k จะได้สมการ F=-kx เครื่องหมายลบหมายถึงทิศทางย้อนกลับของ x กับแรง พลังงานศักย์ยืดหยุ่นคือปริมาณงานที่ต้องใช้ในการยืดวัตถุยืดหยุ่นตามความยาวที่กำหนด x เนื่องจากแรงที่ใช้ F(x)=kx งานที่ทำจึงเท่ากับการรวม F(x) จากศูนย์ถึง x เทียบกับ dx ซึ่งเท่ากับ kx² /2. ดังนั้นพลังงานศักย์คือ kx^{2/2ต้องสังเกตว่าพลังงานศักย์ของวัตถุใดๆ ที่ติดอยู่กับปลายแท่งไม่ได้ขึ้นอยู่กับมวลของวัตถุแต่ขึ้นกับค่าคงที่สปริงและความยาวที่ยืดออกเท่านั้น}

พลังงานศักย์โน้มถ่วงและศักย์ยืดหยุ่นต่างกันอย่างไร

• พลังงานศักย์โน้มถ่วงเป็นลบเสมอ ในขณะที่พลังงานศักย์ยืดหยุ่นนั้นเป็นบวกเสมอ

• พลังงานศักย์โน้มถ่วงขึ้นอยู่กับมวลของวัตถุ แต่พลังงานศักย์ยืดหยุ่นไม่ได้ขึ้นอยู่กับมวล