Může být potenciální energie negativní: Podrobná fakta, příklady a často kladené otázky

Obecně se zamyslete nad tím, zda může mít tělo negativní energii? Pokud ano, co znamená negativní energie a je možné získat negativní energii?

Projekt celkovou energii systému může být záporná, pokud velikost potenciální energie je větší než velikost Kinetická energie. Když to víme, vyvstává otázka: Může být potenciální energie záporná? Odpověď na tuto otázku je podrobně uvedena v tomto článku.

Jak může být potenciální energie negativní

Záporná potenciální energie je relativní pojem, který závisí na vztažné soustavě.

Projekt potenciální energie může být záporná, když je tělo udržováno v referenčním bodě s nulovou energií. Pokud je objekt držen pod zemským povrchem, má negativní potenciální energii.

Uvažujme objekt ve třech různých výškách. Jestliže A je bod pod zemským povrchem, pak B je bod na zemském povrchu. C je bod nad zemským povrchem. Nyní je objekt v bodě B; protože bod B je na zemském povrchu, má nulovou potenciální energii.

Když se objekt zvedne a dosáhne bodu C, má maximum potenciální energie kvůli své výšce. Dokud je objekt v bodě C, jeho potenciální energie bude maximální. Předpokládejme, že objekt spadne zpět do bodu B, jeho potenciální energie se sníží a zisk I bude nulový.

Pokud objekt v B spadne do bodu A, který je pod zemským povrchem, objekt má určitou potenciální energii. Potenciál objektu v bodě A je negativní, protože referenční energie pod povrchem země je nula. Můžeme tedy říci, že práce vykonaná gravitačním polem přivádí hmotu z nekonečna na zemský povrch, potenciál energie je negativní. Podobně, když je míč vyhozen do vzduchu, míč získává pozitivní potenciální energii, když se míč pohybuje proti gravitační síle.

Když míč padá zpět na zem v důsledku gravitační přitažlivosti, kinetická energie, kterou má objekt, je maximální. Ideologicky můžeme říci, že nyní míč získal negativní potenciální energii.

Může být potenciální energie pružiny záporná

Jak může být potenciální energie na jaře negativní? To je základní otázka, která vyvstává, když mluvíme o prameni, protože celková energie pramene je vždy kladná.

• Pružina může mít negativní potenciální energii v závislosti na poloze pružiny.
• Pružina má potenciální energii, když je stlačena nebo protažena.

Obecně má pružina dvě krajní polohy a rovnovážnou polohu. Pružina má v krajní poloze nulovou potenciální energii.  

Umístíme-li pružinu do referenčního nulového bodu jako rovnovážnou polohu, má pružina zápornou potenciální energii as

Kde; k je konstanta pružiny; x je posunutí pružiny. Pokud se však pružina uvolní ze stlačení, získá zpět svou původní polohu. Během procesu jaro ztratilo svou potenciální energii. Když se pružina vrátí do své výchozí polohy, získá zpět svou ztracenou potenciální energii. Ale bude tam malý rozdíl v potenciální energii.

Nyní se změní potenciální energie

Abychom kompenzovali potenciální energii, můžeme přidat konstantu. Ať V₀ být konstantní; pak bude potenciální energie

Z výše uvedeného výrazu víme, že i když má pružina negativní potenciální energii, změna potenciální energie pružiny je vždy pozitivní, protože síla odpovídající změně potenciální energie pružiny je rovna jednoduché harmonický pohyb.

Může být gravitační potenciální energie záporná??

Pokud se těleso musí dostat pod referenční hladinu energie nebo je drženo ve větší výšce od gravitace, je gravitační potenciální energie záporná.

Předpokládejme, že se tělo pohybuje v určité výšce; gravitace k ní chce přitáhnout tělo. Tělo ale potřebuje určité množství gravitační potenciální energie cestovat proti gravitaci tím, že práci vykonanou gravitací učiní zápornou. Proto se gravitační potenciální energie stává zápornou, když tělo cestuje do nekonečné výšky.

Normálně, když je tělo zvednuto, má buď nulové nebo maximální množství potenciální energie. Ale v případě gravitační potenciální energie bude práce vykonaná gravitací vždy záporná.

Podle rovnice gravitační potenciální energie,

Podobně PE₂ = -Fd cosXNUMX = mgh

PE₁ a PE₂ oba jsou v jiné vztažné soustavě, takže gravitační potenciální energie má kladnou i zápornou hodnotu.

Často kladené otázky

Ovlivňuje negativní potenciální energie kinetickou energii?

Kinetická energie je vlastněna pohybujícím se tělesem v důsledku práce, kterou na tělese vykonává potenciální energie.

Kinetická energie je vždy kladná, protože množství zahrnuté v kinetické energii, tj. hmotnost a rychlost, jsou vždy kladné, protože druhá mocnina libovolného čísla je vždy kladná. Kinetická energie tedy zůstává kladná, i když je potenciální energie záporná.

Co způsobilo negativní práci provedenou na objektu?

Práce vykonaná objektem je považována za negativní pouze tehdy, když je objekt posunut proti působící síle.

Třecí síla je jedním z důvodů negativní vykonané práce. Třecí síla vždy zpomaluje pohyb v opačném směru než působící síla, což způsobí, že práce vykonaná na předmětu je záporná. Dalším důvodem je gravitační síla; jestliže se objekt od gravitace vzdaluje, pak gravitace způsobí práci vykonanou na objektu záporně.

Uveďte příklady negativní potenciální energie.

Některé z příkladů negativní potenciální energie jsou uvedeny níže:

• Pokud považujeme referenční bod za tabulku, pak kniha na podlaze má negativní potenciální energii.
• Planety ve sluneční soustavě mají negativní potenciální energii.
• Krysa v díře v zemi má negativní potenciální energii.

Co znamená negativní potenciální energie pružiny?

Záporná potenciální energie pružiny je definována ve smyslu směru vratné síly a působící síly.

V elastickém tělese je práce vykonaná na předmětu způsobená vratnou silou opačná než síla aplikace, pak se akumulovaná potenciální energie považuje za zápornou. jarní potenciální energie.

Jaký faktor ovlivňuje potenciální energii pružiny?

Potenciální energie pružiny je ovlivněna faktory, jako je;

• Deformace – stlačení nebo prodloužení pružiny udává, kolik potenciální energie pružina získala.
• Konstanta pružiny – síla vyvíjená k natažení nebo stlačení pružiny se nazývá konstanta pružiny, která má vždy kladnou hodnotu, která ovlivňuje potenciální energii.

Také čtení:

• Jak odhadnout ztráty mechanické energie v robotických aplikacích
• Jak odhadnout produkci energie ve fúzních reaktorech
• Jak vypočítat energii záření ze slunce
• Jak určit energii v laserovém paprsku
• Příklad potenciální energie na tepelnou energii
• Jak vypočítat energii v rozšířené realitě
• Jak zvýšit energetickou účinnost při pěstování ve skleníku
• Jak odhadnout energii v elektromotoru
• Jak využít magnetickou energii v technologii magnetického chlazení
• Mechanická energie na chemickou energii