11 γεγονότα για τη βαρυτική δυναμική ενέργεια: Οδηγός για αρχάριους!

Εξερευνήστε 11 παραδείγματα πραγματικής ζωής βαρυτικής δυναμικής ενέργειας, απεικονίζοντας ζωντανά αυτή τη θεμελιώδη έννοια της φυσικής σε καθημερινές καταστάσεις

Μας ενδιαφέρει η βαρυτική δυναμική ενέργεια του βάρους, η οποία συγκρατείται σε ένα αντικείμενο ως αποτέλεσμα της κάθετης θέσης του ή της βαρυτικής έλξης του αντικειμένου προς τη Γη. Η μάζα του αντικειμένου και το ύψος του πάνω από το σημείο μηδενικής αναφοράς είναι οι καθοριστικοί παράγοντες της δυνητικής βαρυτικής ενέργειας. Αυτό το άρθρο παραθέτει μερικά κοινά παραδείγματα βαρυτικής δυνητική ενέργεια στην καθημερινή μας ζωή.

Αντικείμενο υψωμένο σε ύψος

Η ίδια η εισαγωγή δίνει μια προϋπόθεση σε αυτό το παράδειγμα.

Εξετάστε μια μάζα m που ανυψώνεται κάθετα μέσω ενός ύψους h έναντι της βαρύτητας, μέσω ενός συστήματος τροχαλιών. Εδώ, η δύναμη που ασκείται με την ανύψωση του κιβωτίου και η δύναμη που ασκείται από τη βαρύτητα, Fg, είναι ίσα. Επομένως, η καθαρή εργασία που πραγματοποιείται είναι ίση με τη βαρυτική δυναμική ενέργεια και υπολογίζεται πολλαπλασιάζοντας το ποσό της βαρυτικής δύναμης, Fg, κατά την κατακόρυφη απόσταση, h, που έχει καλύψει το βάρος.

Αντικείμενο υψωμένο σε ύψος

Απόσυρση αυτών δυνάμεις θα αναγκάσει το αντικείμενο να πέσει πίσω στο έδαφος, μετατρέποντας έτσι τη βαρυτική δυναμική ενέργεια σε κινητική ενέργεια. Η βαρυτική δυναμική ενέργεια σε καθορισμένο ύψος Το h θεωρείται ότι παραμένει σταθερό. Το μηδέν της βαρυτικής δυναμικής ενέργειας είναι εκπληκτικά μια αυθαίρετη τιμή. Αρνητική βαρυτική Η δυναμική ενέργεια μπορεί να παρατηρηθεί κάτω από το σημείο μηδέν, το οποίο αναφέρεται επίσης ως δεδομένο.

Νερό πίσω από τον τοίχο του φράγματος

Έμμεσοι τρόποι αξιοποίησης της βαρυτικής δυνητικής ενέργειας μπορούν να παρατηρηθούν στις βιομηχανίες υδροηλεκτρικής ενέργειας.

Νερό πίσω από τον τοίχο του φράγματος

Η συσσώρευση δυναμικής βαρυτικής ενέργειας προκαλείται από τη διαφορά στο ύψος του νερού πίσω από ένα υδροηλεκτρικό φράγμα και του νερού στην αντίθετη πλευρά. Η πτώση του νερού από ένα ύψος μετατρέπει τη δυνητική του ενέργεια σε κινητική ενέργεια, η οποία περιστρέφει τον στρόβιλο για να παράγει ηλεκτρική ενέργεια.

Όχημα σταθμευμένο στην κορυφή ενός λόφου

Το όχημα μεταφέρει κινητική ενέργεια σε δυνητική ενέργεια καθώς ανεβαίνει στον λόφο.

Η άνοδος του οχήματος σε ένα ορισμένο ύψος πάνω από το επίπεδο του εδάφους του επέτρεψε να φτάσει σε μια βαρυτική δυναμική ενέργεια mgh, όπου m είναι η μάζα του οχήματος, g είναι η σταθερά βαρύτητας και h είναι το ύψος που επιτυγχάνεται πάνω από το έδαφος.

παραδείγματα βαρυτικής δυνητικής ενέργειας
Παραδείγματα βαρυτικής δυνητικής ενέργειας: Αυτοκίνητο στην κορυφή του λόφου. Πηγή εικόνας: εξηγησειςαυτο

Μόλις το όχημα αρχίσει να κατεβαίνει στον λόφο, αναπτύσσει ταχύτητα η οποία μετατρέπει τη δυνητική ενέργεια σε κινητική. Η δυνητική ενέργεια που αποθηκεύεται στη θέση του οχήματος στην κορυφή της πλαγιάς μετατρέπεται σε κινητική ενέργεια.

Yo-yo που περιμένει να απελευθερωθεί

Ο Yo-yo γίνεται μάρτυρας της συσσώρευσης ορισμένης δυνητικής ενέργειας πριν από την απελευθέρωσή της.

Το γιο-γιο έχει βαρυτική δυνητική ενέργεια ενώ κρατιέται πάνω από το έδαφος αφού η βαρύτητα ήδη το σέρνει προς τα κάτω. Αυτή η δυνητική ενέργεια στο γιο-γιο μετατρέπεται σε κινητική όταν πέσει, η οποία αυξάνεται καθώς μειώνεται η απόσταση μεταξύ του yo-yo και του εδάφους. Καθώς το yo-yo συγκρατείται ξανά μετατρέπει ξανά την κινητική ενέργεια και την αποθηκεύει ως δυνητική ενέργεια.

Toy yo yo
Παραδείγματα βαρυτικής δυνητικής ενέργειας: Γιογιό; Πηγή εικόνας: ΜπυραρίαΠαιχνίδι γιο-γιοCC BY-SA 3.0

Νερό ποταμού στην κορυφή ενός καταρράκτη

Η βαρυτική δυνητική ενέργεια υπάρχει στο νερό στην κορυφή ενός πραγματικά υψηλού καταρράκτη.

Νερό ποταμού στην κορυφή ενός καταρράκτη

Η υψηλή ταχύτητα του νερού που πέφτει από την κορυφή του καταρράκτη μετατρέπει τη δυνητική βαρυτική ενέργεια σε κινητική ενέργεια. Όταν το νερό που ρέει από την κορυφή συγκρούεται με τη μάζα του νερού στη βάση του καταρράκτη, το νερό εκτοξεύεται βίαια και χαοτικά σε όλες τις περιοχές.

Ένα μέρος της κινητικής ενέργειας που λαμβάνεται από νερό μετατρέπεται πλέον σε κινητική ενέργεια δυναμικής ισορροπίας. Αυτό αυξάνει την εσωτερική ενέργεια του νερού και το θερμαίνει στο κάτω μέρος των καταρρακτών.

Ένα βιβλίο σε ένα τραπέζι στα πρόθυρα της πτώσης

Ένα βιβλίο στην άκρη ενός τραπεζιού, λίγα μόλις λεπτά μακριά από πτώσεις, παρουσιάζει επίσης βαρυτική δυνητική ενέργεια.

Ένα βιβλίο σε ένα τραπέζι στα πρόθυρα της πτώσης

Η βαρυτική έλξη αντιτίθεται από κάποιες εξωτερικές δυνάμεις όταν το βιβλίο υψώνεται πάνω από το έδαφος για να το κρατήσει στο τραπέζι. Η βαρυτική έλξη παρέχει στο βιβλίο μια ελκυστική ενέργεια εάν πέσει πίσω στο πάτωμα. Η δράση του βιβλίου που πέφτει από το τραπέζι εμπειρίες επιτάχυνση λόγω βαρύτητας που προκαλεί τη μετατροπή της δυναμικής ενέργειας σε κινητική.

Το ύψος, η μάζα και η δύναμη ενός αντικειμένου επηρεάζουν όλη την ενέργεια της βαρύτητάς του περισσότερο από το σημείο αναφοράς. Ένα βιβλίο σε ένα τραπέζι διαθέτει έτσι λιγότερη ενέργεια βαρύτητας από ένα βιβλίο πάνω σε ένα μεγαλύτερο γραφείο και λιγότερη ενέργεια βαρύτητας από ένα βαρύτερο βιβλίο σε ένα μόνο τραπέζι.

Ένα παιδί στην κορυφή μιας διαφάνειας

Η βαρυτική δυνητική ενέργεια είναι οποιαδήποτε αποθηκευμένη ενέργεια που μπορεί να πέσει ή να κινηθεί.

Ένα παιδί στην κορυφή μιας διαφάνειας

Οποιαδήποτε οντότητα στα πρόθυρα της πτώσης βιώνει βαρυτική δυνητική ενέργεια. Ο νεαρός έχει βαρυτική δυναμική ενέργεια στην αρχή της διαφάνειας. Επειδή κάποια ενέργεια μετατράπηκε σε θερμότητα λόγω της τριβής στην αντικειμενοφόρο πλάκα, όταν το παιδί φτάσει στον πάτο, κατέχει τόσο κινητική όσο και θερμική ενέργεια.

Γιγαντιαία μπάλα μιας μηχανής κατεδάφισης

Η δυνητική βαρυτική ενέργεια της μπάλας κατεδάφισης καθορίζεται από τη βαριά μάζα της μπάλας και το ύψος στο οποίο ανυψώνεται.

Υπάρχει άμεση σχέση μεταξύ της βαρυτικής δυνητικής ενέργειας και της μάζας ενός αντικειμένου, καθώς και του ύψους του πάνω από το datum. Η ανύψωση προκαλεί αύξηση της βαρυτικής δυνητικής ενέργειας του αντικειμένου.

Να καταστρέψει την μπάλα
Παραδείγματα βαρυτικής δυνητικής ενέργειας: Μπάλα κατεδάφισης. Πηγή εικόνας: Στέφαν ΚανΝα καταστρέψει την μπάλαCC BY-SA 3.0

Ένα παιδί σε μια κούνια

Ένα παιδί που απολαμβάνει σε μια ταλάντευση σε μια κίνηση από εδώ και πέρα ​​αναπτύσσει δυναμική βαρυτικής ενέργειας λόγω του ύψους του πάνω από το έδαφος.

Η βαρυτική δυναμική ενέργεια ενός παιδιού μπορεί να υπολογιστεί μετρώντας τη μάζα και το ύψος του παιδιού πάνω από το έδαφος. Η βαρυτική δυναμική ενέργεια του αντικειμένου αυξάνει τον αριθμό των φορών που αυξάνεται το ύψος πάνω από το έδαφος.

Rριμα φρούτα πριν αποκολληθούν από το κλαδί

Η κινητική και η βαρυτική δυνητική ενέργεια κάθε αντικειμένου που ανεβαίνει ή πέφτει αλλάζει.

Η δύναμη της βαρύτητας είναι μια έλξη μεταξύ δύο ή περισσότερων σημείων ή τεράστιων μαζών, παρόμοια με εκείνη μεταξύ των μαζών και της γης. Είναι ο καθοριστικός παράγοντας στο βάρος ταυτοποίηση και ως εκ τούτου, ο καρπός διαθέτει βαρυτική ενέργεια σε αυτήν την κατάσταση.

μηλιά 2 δημόσιος τομέας
Παραδείγματα βαρυτικής δυνητικής ενέργειας: Φρούτα που κρέμονται από το δέντρο. Πηγή εικόνας: publicdomainvectors.org

Ένα πουλί που κάθεται σε ένα κλαδί δέντρου

Το πουλί που βρίσκεται πάνω σε ένα κλαδί δέντρου έχει δυναμική βαρυτικής ενέργειας.

Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι ενώ είναι στο δέντρο, είναι πιο μακριά από το έδαφος παρά στο έδαφος.

Γλάστρα που κρέμεται από το κατάστρωμα

Μια γλάστρα που κρέμεται από μια αναφορά είναι ένα άλλο παράδειγμα.

Μια κρεμαστή γλάστρα διαθέτει βαρυτική δυνητική ενέργεια λόγω της μάζας της σε ένα ορισμένο ύψος από το έδαφος ή τη βάση δεδομένων.

Αεροπλάνο που πετάει από πάνω

Όταν το αεροπλάνο απογειώνεται, οι κινητήρες εκπέμπουν χημική ενέργεια από την άποψη του καυσίμου που μετατρέπεται σε μηχανική ενέργεια κατά τη διάρκεια της πτήσης, η οποία κινεί τις μηχανικές λειτουργίες όπως η περιστροφή λεπίδων ανεμιστήρα ή έλικων κ.λπ.

Η μηχανική ενέργεια δημιουργεί ώθηση, η οποία αυξάνει την ταχύτητα του αεροπλάνου. Η μηχανική ενέργεια μετατρέπεται σε κινητική ενέργεια όταν η ταχύτητα του αεροπλάνου αυξάνεται. Όταν το αεροσκάφος αρχίζει να κερδίζει ύψος, αυτή η μηχανική ενέργεια αρχίζει να μετατρέπεται σε βαρυτική δυναμική ενέργεια.

ηλιοβασίλεμα 3868713 960 720
Παραδείγματα βαρυτικής δυνητικής ενέργειας: Αφαίρεση αεροπλάνου. Πηγή εικόνας: pixabay

Διαβάστε επίσης: