هل تؤثر الجاذبية على الطاقة الكامنة: حقائق مفصلة وأسئلة شائعة


الجاذبية هي ظاهرة طبيعية تمتلكها كل الأشياء التي لها كتلة معينة وتنجذب إلى بعضها البعض.

الجسم الذي يتم الاحتفاظ به فوق الأرض لديه الحد الأقصى الطاقة الكامنة للإسراع لأسفل لأن الجاذبية تحاول سحب الجسم في اتجاه هبوطي. ثم كيف تؤثر الجاذبية على الطاقة الكامنة موضحة في هذه المقالة.

كيف تؤثر الجاذبية على الطاقة الكامنة؟

ضع في اعتبارك أن جسمًا ذا كتلة معينة يتم وضعه على ارتفاع معين بعيدًا عن الجاذبية لأن الجاذبية هي قوة الجذب التي تحاول سحب الجسم نحو الأرض. ال الطاقة الكامنة المخزنة في الجسم هي المسؤولة عن تحرك الجسم للأسفل بسبب الجاذبية. الطاقة الكامنة هي الطاقة الكافية التي يكتسبها الجسم لبدء التسارع.

اعتمادات الصورة: صورة بواسطة الكسندر انتروبوف تبدأ من Pixabay 
هل تؤثر الجاذبية على الطاقة الكامنة
توضيح لشرح كيف الجاذبية تؤثر على الطاقة الكامنة

عندما يسقط جسم ، كيف تؤثر جاذبية الموت على الطاقة الكامنة المخزنة فيه؟

عندما يسقط الجسم على الأرض ، تغير الطاقة الكامنة شكلها إلى طاقة حركية بسبب "قانون حفظ الطاقة." يكتسب الجسم المتساقط من ارتفاع أكبر سرعة قصوى ؛ ومن ثم تضيع الطاقة الكامنة. تنقل السرعة القصوى أقصى طاقة حركية.

لذلك من الواضح أن تؤثر الجاذبية على الطاقة الكامنة بشكل عكسي. إذا كان الجسم لديه الحد الأقصى الطاقة الكامنة، إذن الجاذبية هي الحد الأدنى والعكس صحيح.

تشرح النظرية العامة للنسبية أن الجاذبية هي انحناء الزمان والمكان وتكمن الطاقة في الانحناء. وبالتالي فإن الطاقة الكامنة هي أيضًا شكل من أشكال الطاقة ، والتي تتأثر بانحناء الزمكان.

اشتقاق كيف تؤثر الجاذبية على الطاقة الكامنة

افترض أن جسمًا كتلته "م" موضوع على ارتفاع "ح" مقابل الجاذبية. اكتسب الجسم قدرًا معينًا من الطاقة الكامنة "PE" عند ارتفاع "h". القوة المطلوبة لتسريع الجسم عند الارتفاع تعطى بواسطة المعادلة ،

F = dPE / درهم

منذ ذلك الحين ، عندما يبدأ الجسم في التسارع إلى أسفل ، يتم تحويل الطاقة الكامنة إلى طاقة حركية. ومن ثم فإن معدل تغير الطاقة الكامنة مع الارتفاع يعطي القوة اللازمة لتطبيقها على الجسم.

من قانون نيوتن الثاني للحركة ، فإن القوة المؤثرة على أي شخص تساوي دائمًا الكتلة مضروبة في تسارع، على سبيل المثال ، F = م * أ.

لكن هنا ، العجلة ترجع إلى الجاذبية ، وهي مكتوبة على النحو التالي ،

F = م * ز

وضع المعادلة أعلاه في معادلة الطاقة الكامنة ، نحصل عليها

mg = dPE / dh

إعادة ترتيب الشروط ،

dPE = (مجم) درهم

من خلال دمج المعادلة أعلاه ، سنحصل على معادلة الطاقة الكامنة بسبب الجاذبية.

∫dPE = ∫mgdh

PE = mgh

افترض أنه في الموضع الأولي ، لا يمتلك الجسم أي طاقة كامنة. لديها أقصى طاقة كامنة في الموضع النهائي وتعتبر الموضع الأولي للجسم على أنه مستوى الأرض والموضع النهائي للجسم مثل الارتفاع h.

عندما يفقد الجسم طاقته الكامنة واكتساب الطاقة الحركية ، هل تؤثر الجاذبية على الطاقة الكامنة ، كما هو الحال الآن ، لديه طاقة حركية؟

تعطى المعادلة الطاقة الحركية للجسم

KE = (1/2) * mv2

ثم الطاقة الإجمالية للنظام

E = KE + PE

في البداية ، اعتبرنا أن الجسم على ارتفاع "h" ، والذي يحتوي على أقصى طاقة كامنة ، ويموت عندما يسقط ويكتسب الطاقة الحركية. ومن ثم يتم إعطاء المعادلة بواسطة

KEi + PEi = KEf + PEf

(1/2) مi2+ mgh = (1/2) mvf2

في البداية ، لا يمتلك الجسم أي طاقة كامنة.

mgh = (1/2) mvf2

إعادة ترتيب الشروط التي نحصل عليها

هذا يعني أن الطاقة الكامنة هي الطاقة الوحيدة المتأثرة بالجاذبية.

بعض الحقائق الشيقة حول الطاقة الكامنة

  • في 19th وصف الفيزيائي الاسكتلندي في القرن الماضي الطاقة المخزنة التي يمتلكها الجسم على أنها "الطاقة الكامنة."
  • الطاقة الكامنة تسمى تخزين الطاقة لأن الكائن الثابت يمتلكه ، ويمكن استخدامه لاحقًا.
  • الطاقة الكامنة لديها القدرة على تحويل نفسها إلى أشكال أخرى من الطاقة بمجهود خارجي.
  • وبالمثل ، يمكن أن يمتلك الجسم طاقة كامنة من أشكال أخرى من الطاقة عندما يتم تشغيله بواسطة قوة خارجية.
  • يمكن أن تؤثر الجاذبية فقط على الطاقة الكامنة عندما يتم وضع الجسم عموديًا.
  • يمتلك مدار الأرض قوة جذابة تسمى الجاذبية التي هي سبب القمر أن تكون في مدار الأرض. هذه الجاذبية هي سبب المد والجزر على الأرض.
  • تبخر الماء وتشكيل السحب وتكثيفها إلى سائل ثم تراجعها مرة أخرى إلى الأرض كمطر هي العملية الطبيعية بسبب طاقة الجاذبية الكامنة.
  • القمر لديه طاقة الجاذبية الكامنة، وهو المسؤول عن سحب مياه المحيط إلى الحوض الطبيعي.
  • طاقة المد والجزر هي الإشارة إلى وجود الشمس طاقة الجاذبية الكامنة.

الأسئلة المتكررة

هل تؤثر الجاذبية على الطاقة الكامنة عندما يتم تثبيت الزنبرك عموديًا؟

يكتسب الربيع الطاقة الكامنة بسبب هندسته واتجاهه.

يزداد ضغط الزنبرك عندما تستخدم القوة في اتجاه التسارع بفعل الجاذبية. إذا قمت بقياس القوى المؤثرة على الزنبرك في موضع مختلف ، فإن الزنبرك يُظهر قيمة مختلفة. هذا يعني أن ملف الطاقة الكامنة في الربيع سيكون أكثر عندما تشبك عموديًا وتضغط في الاتجاه الهابط.

هل الجاذبية مرتبطة بتغيرات الطاقة الكامنة؟

نعم ، الجاذبية المرتبطة تتغير الطاقة الكامنة مع المسافة.

نظرًا لأن الجاذبية تعتمد على المسافة بين الأرض وارتفاع الجسم ، فإن الطاقة الكامنة المرتبطة بها تعتمد أيضًا عليها. وبالتالي مع زيادة المسافة ، تزداد الطاقة الكامنة أيضًا عن طريق تقليل قوة الجاذبية.

لماذا تؤثر الكتلة على قوة الجاذبية؟

قانون نيوتن للجاذبية يعرّف أن الكتلة تتوافق بشكل مباشر مع قوة الجاذبية.

لم تكن هناك نظرية لشرح سبب تأثير الكتلة على الجاذبية ، ولكن من خلال دراسة بعض النظريات العلمية ، يُقال إن كل كتلة على الأرض تُصدر جسيمًا صغيرًا يسمى الجرافيتون ، وهو المسؤول عن جذب الجسم للجسم الآخر تجاهه. وبالتالي ، يمتلك الجسم ذو الكتلة الأكبر جاذبية أكبر.

هل يمكن لجسم ما أن يمتلك طاقة وضع جاذبية لا نهائية؟

من الناحية المثالية ، الكائن مع ارتفاع لانهائي و يمكن أن تحتوي الكتلة على طاقة وضع جاذبية لا نهائية.

في تطبيق العالم الحقيقي ، لانهائي طاقة الجاذبية الكامنة من الصعب تحقيقه حيث إن الكائن ذي الكتلة اللانهائية مستحيل. إذا وضعنا جسمًا على ارتفاع غير محدود ، يجب ألا يكون هناك جاذبية لسحب الجسم لأسفل. ومن ثم لا يمكن أن يمتلك الجسم طاقة وضع الجاذبية اللانهائية.

هل تعتمد طاقة الجاذبية الكامنة على الاتجاه؟

الكمية المادية التي تعتمد على الاتجاه تسمى كمية متجه ولكن الطاقة الكامنة لا ترتبط بالاتجاه ولكنها مرتبطة بالحجم.

الفئة الفرعية للطاقة الكامنة هي طاقة الجاذبية الكامنة. تتوافق طاقة وضع الجاذبية مع النقطة الأولية والأخيرة للجسم ، وليس المسار الذي يتتبعه الجسم أثناء السفر نحو وجهته النهائية. ومن ثم فإن الجاذبية مستقلة عن اتجاه الجسم.

كيرثي مورثي

أنا Keerthi K Murthy ، لقد أكملت التخرج في الفيزياء ، مع التخصص في مجال فيزياء الجوامد. لطالما اعتبرت الفيزياء كموضوع أساسي مرتبط بحياتنا اليومية. كوني طالب علوم أستمتع باستكشاف أشياء جديدة في الفيزياء. ككاتب ، هدفي هو الوصول إلى القراء بالطريقة المبسطة من خلال مقالاتي. تصلني - keerthikmurthy24@gmail.com

آخر المقالات

الرابط هل المضخة الحرارية غاز أم كهربائي؟ 5 حقائق يجب أن تعرفها

هل المضخة الحرارية غازية أم كهربائية؟ 5 حقائق يجب أن تعرفها

المضخة الحرارية هي آلة تنقل الطاقة الحرارية إلى طاقة ميكانيكية. دعونا نناقش ما إذا كانت المضخة الحرارية تعمل بالغاز أو الكهرباء. يتم توليد المضخة الحرارية بالكهرباء. إلى عن على...