Prozkoumejte 11 skutečných příkladů gravitační potenciální energie, které názorně ilustrují tento základní fyzikální koncept v každodenních situacích
Zajímá nás gravitační potenciální energie závaží, která je držena v objektu v důsledku jeho svislé polohy nebo gravitačního přitahování objektu k Zemi. Hmotnost objektu a jeho výška nad nulovým referenčním bodem jsou určujícími faktory gravitační potenciální energie. Tento článek uvádí některé běžné příklady gravitačních potenciální energie v našem každodenním životě.
Objekt zvednutý do výšky
Samotný úvod dává tomuto příkladu předpoklad.
Uvažujme hmotu m, která se zvedá vertikálně výškou h proti gravitaci, soustavou kladek. Zde síla vyvíjená zvedáním boxu a gravitační síla, Fg, jsou si rovni. Čistá odvedená práce se tedy rovná gravitační potenciální energii a vypočítá se vynásobením množství gravitační síly Fg, o svislou vzdálenost, h, kterou hmotnost pokryla.
Jejich stažení síly způsobí pád objektu zpět na zem, čímž se gravitační potenciální energie přemění na kinetickou energii. Gravitační potenciální energie ve stanovené výšce h se předpokládá, že zůstane stabilní. Nula gravitační potenciální energie je překvapivě libovolná hodnota. Negativní gravitační potenciální energii lze pozorovat pod nulovým bodem, který je také označován jako datum.
Voda za zdí přehrady
Nepřímé způsoby využití gravitační potenciální energie lze vidět v hydroenergetickém průmyslu.
Akumulace gravitační potenciální energie je způsobena rozdílem ve výšce vody za vodní elektrárnou a vody na opačné straně. Pád vody z výšky transformuje její potenciální energii na kinetickou energii, která otáčí turbínou a vyrábí elektřinu.
Vozidlo zaparkované na kopci
Při stoupání do kopce vozidlo přenáší kinetickou energii na potenciální energii.
Zvednutí vozidla do určité výšky nad úroveň terénu mu umožnilo dosáhnout gravitační potenciální energie mgh, kde m je hmotnost vozidla, g je gravitační konstanta a h je dosažená výška nad zemí.
Jakmile vozidlo začne klesat z kopce, vyvíjí rychlost, která transformuje potenciální energii na kinetickou energii. Potenciální energie uložená v poloze vozidla na vrcholu svahu se převede na Kinetická energie.
Jojo, čeká na propuštění
Yo-yo je svědkem akumulace určité potenciální energie před jejím uvolněním.
Yo-yo má gravitační potenciální energii, zatímco je drženo nad zemí, protože gravitace ji již táhne dolů. Tato potenciální energie v yo-yo se při poklesu přemění na kinetickou energii, která roste s tím, jak se vzdálenost mezi yo-yo a zemí zmenšuje. Když je yo-yo opět zadrženo, opět převádí kinetickou energii a ukládá ji jako potenciální energii.
Říční voda na vrcholu vodopádu
Gravitační potenciální energie existuje ve vodě na vrcholu opravdu vysokého vodopádu.
Vysoká rychlost vody padající z vrcholu vodopádu transformuje gravitační potenciální energii na kinetickou energii. Když tekoucí voda z vrcholu narazí na masu vody na základně vodopádu, voda stříká prudce a chaoticky ve všech oblastech.
Část kinetické energie získané voda se nyní převádí na kinetickou energii dynamické rovnováhy. To zvyšuje vnitřní energii vody a ohřívá ji na dně vodopádů.
Kniha na stole přímo na pokraji pádu
Kniha na okraji stolu, jen několik okamžiků od pádů, také vykazuje potenciální gravitační energii.
Gravitačnímu tahu brání některé vnější síly, když je kniha zvednuta nad zem, aby zůstala na stole. Gravitační síla dodává knize přitažlivou energii, pokud spadne zpět na podlahu. Děj knihy padající ze stolu prožívá gravitační zrychlení což způsobuje přeměnu potenciální energie na energii kinetickou.
Výška, hmotnost a síla předmětu ovlivňují veškerou jeho gravitační energii více než referenční bod. Kniha na stole má tedy méně energie gravitace než kniha na vrcholu větší kanceláře a méně energie gravitace než těžší kniha na jednom stole.
Dítě v horní části skluzavky
Gravitační potenciální energie je jakákoli uložená energie, která může padat nebo se pohybovat.
Každá entita na pokraji pádu zažívá gravitační potenciální energii. Na začátku má mladík gravitační potenciální energii na skluzu. Protože nějaká energie byla přeměněna na teplo v důsledku tření na skluzu, když mladík dosáhne dna, má kinetickou i tepelnou energii.
Obří koule bouracího stroje
O gravitační potenciální energii demoliční koule rozhoduje velká hmotnost koule a výška, do které je vyvýšena.
Existuje přímý vztah mezi gravitační potenciální energií a hmotností objektu a jeho výškou nad vztažným bodem. Nadmořská výška způsobí přírůstek gravitační potenciální energie objektu.
Dítě na houpačce
Dítě užívající si na houpačce pohybem sem a tam rozvíjí gravitační potenciální energii, která je dána jeho výškou nad zemí.
Gravitační potenciální energii dítěte lze vypočítat měřením hmotnosti a výšky dítěte nad zemí. Gravitační potenciální energie objektu se zvyšuje, kolikrát se zvyšuje výška nad zemí.
Zralé ovoce, než se odlepí z větve
Kinetická a gravitační potenciální energie jakéhokoli objektu, který stoupá nebo klesá, se mění.
Gravitační síla je přitažlivost mezi dvěma nebo více body nebo obrovskými hmotami, podobná síle mezi hmotami a zemí. Je to určující faktor v váha identifikace, a proto má ovoce v tomto stavu gravitační energii.
Pták sedící na větvi stromu
Pták posazený na vrcholu větve stromu má potenciální gravitační energii.
Důvodem je skutečnost, že zatímco je na stromě, je dále od země než na zemi.
Květináč visící z paluby
Květináč visící z odkazu je dalším příkladem.
Závěsný květináč má gravitační potenciální energii díky své hmotnosti v určité výšce od země nebo od základny.
Letadlo letí nad hlavou
Když letadlo vzlétne, motory vyzařují chemickou energii v podobě paliva, které se během letu mění na mechanickou energii, která pohání mechanické operace, jako je otáčení lopatek ventilátoru nebo vrtulí atd.
Mechanická energie vytváří tah, který zvyšuje rychlost letadla. Mechanická energie se mění na kinetickou energii když se rychlost letadla zvýší. Když letadlo začne nabírat výšku, tato mechanická energie se začne přeměňovat na gravitační potenciální energii.
Také čtení:
- Příklad kinetické energie na zvuk
- Mechanická energie na energii záření
- Může být elastická potenciální energie záporná?
- Solární energie k ohřevu energie
- Je kinetická energie zachována při elastické srážce
- Příklad mechanické až kinetické energie
- Příklad zářivé energie na elektrickou energii
- Potenciální energie vs potenciální rozdíl
- Může být potenciální energie záporná
- Využití kinetické energie
Mám vzdělání v Aerospace Engineering, v současné době pracuji na aplikaci robotiky v obranném a vesmírném průmyslu. Neustále se učím a moje vášeň pro výtvarné umění mě udržuje nakloněnou k navrhování nových inženýrských konceptů.
S tím, že roboti v budoucnu nahradí téměř všechny lidské činy, rád svým čtenářům jednoduchým, ale poučným způsobem přiblížím základní aspekty předmětu. Rovněž bych rád udržoval aktuální informace o pokroku v leteckém a kosmickém průmyslu současně.