Ovlivňuje výška potenciální energii: Podrobná fakta, příklady a často kladené otázky

Výška a potenciální energie jsou úměrné veličiny, které se navzájem ovlivňují.

Potenciální energie není převoditelné množství; do značné míry to ovlivňuje výška objektu. Jak výška ovlivňuje potenciální energii? Chcete-li znát odpověď, pojďme si ji probrat v tomto článku.

Jak výška ovlivňuje potenciální energii

Protože výška do značné míry ovlivňuje potenciální energie, vykazuje určitou průměrnou odchylku od výšky objektu. Když je objekt ve větší výšce, potenciální energie, kterou má objekt, je větší. Jakmile se objekt začne pohybovat dolů, potenciální energie se přemění na kinetickou energii a objekt překoná potenciální energii na úrovni země.

Když se pokusíte zatlačit předmět směrem nahoru, budete se s rostoucí výškou cítit obtížně. V takovém případě je akumulovaná potenciální energie více. Protože potenciální energie je maximální dostupná energie potřebná k přeměně na jiné formy. Ve vyšší nadmořské výšce potřebujete více energie, aby se objekt pohyboval. Takže s rostoucí výškou se zvyšuje i potenciální energie.

ovlivňuje výška potenciální energii
Potenciální energie bollu na úrovni země a v určité výšce

Auto na vrcholu kopce má obrovské množství potenciální energie než auto na zemi. Potenciální energie je více vertikální, protože vůz je zvednutý do větší výšky. Pokud auto klesá, ztrácí v důsledku poklesu výšky maximum potenciální energie. Ztráta potenciální energie odpovídá zisku Kinetická energie který způsobuje pohyb auta zvýšením jeho rychlosti.

Jak výška ovlivňuje gravitační potenciál energie

Už jste někdy házeli míčem nahoru?

Pokud ano, všimli jste si, že se míč při pohybu nahoru pohybuje trochu pomalu ve srovnání s tím, když se vrací na zem?

Abychom na výše uvedené jevy odpověděli, uvažujme rovnici o gravitační potenciální energie,

PE = m*g*h

Kde m je hmotnost, g je gravitační zrychlení a h je výška objektu.

Výše uvedené říká, že potenciální energie a výška jsou ve vzájemném vztahu.

Je jasné, že s rostoucí výškou úměrně roste i gravitační potenciál.

Když je objekt zvednut a oddělen v určité vzdálenosti od zemského středu, objekt je v tomto místě opačném než gravitační síla. Vyžaduje tedy více energie, aby k němu objekt přitáhl. V tomto případě vstoupila do akce uložená potenciální energie. Kinetická energie je přeměněná forma potenciální energie a způsobuje, že se objekt vrací zpět na zem. Takže jak se výška zvyšuje, objekt má více potenciální energie k návratu do země.

Další příklad výšky ovlivňující gravitační potenciální energii je jízda na horské dráze. Vztah mezi prací a energií ilustruje horská dráha, která působením vnější síly přeměňuje celkovou mechanickou energii na práci. Zpočátku je horská dráha na vrcholu kolejové smyčky ve větší výšce.

Údaje o obrázku: Obrázek od Thorsten Dahl od Pixabay 

Když vlakový vůz dráhy začne klesat přes zatáčky, smyčky, stoupání a klesání, působí na vůz horské dráhy jako vnitřní síla pouze gravitační síla. Gravitační síla tak způsobí, že vykoná práci. Nahoře má neuvěřitelnou potenciální energii, a proto autodráha rychle klesá při použití síly. To znamená, že gravitační potenciální energie je větší ve větších výškách.

Jak zdvojnásobení výšky ovlivňuje potenciální energii

Se zdvojnásobením výšky se zdvojnásobí i potenciální energie systému.

Zvažte rovnici gravitační potenciální energie, výška objektu se zdvojnásobí, takže rovnici lze zapsat jako;

PE = m* g* (2h)

Protože je výška zdvojnásobena, je nová potenciální energie dána jako

(PE)' = 2 m*g*h

(PE)' = 2 PE

Vezměme si příklad kladiva a hřebíku. K upevnění hřebíku v dřevěném bloku je zapotřebí kladivo. Nechť je kladivo v určité výšce h; síla je potřebná k fixaci nehtu. K upevnění na dřevěnou desku je třeba provést práci na hřebíku. Kladivo má potenciální energii, protože pouze změnilo svou polohu. Práci potřebnou k upevnění hřebu odvádí kladivo vzhledem ke své výšce. Pokud se výška zdvojnásobí, je potřeba větší síly k provedení práce na hřebíku. Nyní kladivo zdvojnásobilo potenciální energii, aby vykonalo práci a vyrobilo hřebík k upevnění na bloku.

Často kladené otázky

Je elastická potenciální energie ovlivněna také výškou?

Ano, elastická potenciální energie je ovlivněna i výškou. Vliv výšky lze ilustrovat na příkladu uvedeném níže.

Deformace pružného tělesa buď expanzí nebo stlačením má za následek elastická potenciální energie. Pokud je pružina zavěšena svisle pomocí svorky a roztažena na dálku, může se velikost deformace rovnat výšce. Větší deformace tedy znamená větší potenciální energii.

Vychází výroba elektřiny z teorie potenciální energie?

Na vrcholu vodopádu je gravitační potenciální energie více, která je zodpovědná za to, že voda teče dolů z kopce.

Vodopád je prospěšná forma potenciální energie. Protože potenciální energie na vrcholu vodopádu je velmi vysoká, padá větší rychlostí a přeměňuje se na Kinetická energie. Pokud je turbína umístěna na dně vodopádu, síla vodopádu na turbínu způsobí, že se turbína otáčí a vyrábí elektřinu.

Je výška jediným faktorem, který ovlivňuje potenciální energii?

Potenciální energie je ovlivněna různými faktory, jako je hmotnost, rychlost, zrychlení v závislosti na typu potenciální energie působící na systém.

Protože gravitační potenciální energie je do značné míry ovlivněna hmotností předmětu a elastická potenciální energie je ovlivněna velikostí deformace, a elektrická potenciální energie závisí na povaze vybitého náboje. Výška je tedy jedním z faktorů, na kterých závisí potenciální energie.

Má ztrojnásobení výšky vliv na potenciální energii?

Ztrojnásobení výšky je podobné jako zdvojnásobení výšky. Stejný vliv má také na potenciální energii.

Zvýšením výšky trojnásobně zvyšuje potenciální energie svou hodnotu také trojnásobně. Výška může být zvýšena na n krát, abychom získali více potenciální energie, ale nemůžeme dosáhnout nekonečné výšky, protože nekonečná výška znamená, že objekt musí být pryč od gravitační síly.

Může mít těleso nekonečnou potenciální energii?

Klasická mechanika uvádí potenciální energii jako schopnost způsobit práci na těle. Je nemožné, aby tělo mělo nekonečnou energii, aby vykonalo práci.

Pokud má těleso nekonečné potenciální energetické prostředky, má buď těleso nekonečnou hmotnost, nebo je těleso drženo ve výšce větší, než je poloměr Země. To je v rozporu s hmotnostně-energetickou ekvivalencí. Těleso tedy nemůže mít nekonečné množství potenciální energie.

Přejděte na začátek