Gravitační potenciální energie na mechanickou energii: Jak převést, kdy, kde, příklady a fakta

Jakýkoli objekt v klidu, který má energii díky své poloze pod vlivem gravitační síly, se nazývá gravitační potenciální energie.

Ze zákona zachování energie zahrnuje přeměna gravitační potenciální energie na mechanickou energii zrychlení nehybného tělesa k výkonu práce. V tomto příspěvku se tedy dozvíte více o přeměně gravitační potenciální energie na mechanickou energii a fakta.

Mechanická práce může být buď ve formě kinetické nebo potenciální energie.

Jak spolu souvisí gravitační potenciál a mechanická energie?

První zákon termodynamiky popisuje, jak může být energie transformována z jedné formy do druhé. Je to dostačující znát vztah mezi gravitační potenciální energií a mechanickou energii.

Hmotnost objektu a v jaké výšce je objekt umístěn nad úrovní terénu popisuje gravitační potenciální energii. Když se hmotnost a výška objektu zvýší, gravitační potenciální energie na objektu je větší; když se uvolní z maximální výšky, rychlost získaná objektem bude větší; tedy mechanické energie je také více.

To znamená, že gravitační potenciální energie a mechanická energie mají lineární vztah úměrnosti.

Jak se gravitační potenciální energie přeměňuje na mechanickou energii?

Věta práce-energie vždy specifikuje mechanickou práci vykonanou na systému přeměnou energie. Pomocí tohoto principu se gravitační potenciální energie přemění na mechanickou energii.

Objekty ve vzduchu mají maximální gravitační energii uloženou uvnitř objektu. Když padne, nahromaděná energie se uvolní a je připravena k práci získáním mechanické energie.

Soubor:Falling body.svg - Wikimedia Commons gravitační potenciální energie na mechanickou energii
Padající tělo přeměna gravitační potenciální energie na mechanickou energii
Obrázek kreditů: Wikimedia commons

Kdy se gravitační potenciální energie přemění na mechanickou energii?

Žádný předmět se nepohne, dokud jej nespustí vnější síla.

Předpokládejme, že objekt je udržován v určité výšce; objekt má maximální gravitační potenciální energii. Pokud na ně působí jakákoliv vnější síla, začnou padat uvolněním nahromaděné potenciální energie gravitací. Padající předmět má kinetickou energii.

Kinetická energie získaná objektem je práce vynaložená na objekt, tedy, přeměna gravitační potenciální energie na mechanickou energii.

Kde se gravitační potenciální energie přeměňuje na mechanickou energii?

Gravitační potenciál stoupá s rostoucí výškou. Takže když je objekt udržován v maximální výšce, existuje větší šance na získání maximální mechanické energie.

S rostoucí výškou se zvyšuje gravitace tahající objekt směrem dolů. Toto zvýšení gravitace na objekt způsobí, že se zrychlí získáním kinetické energie. Zvýšení rychlosti způsobí, že objekt přenese svou uloženou potenciální energii. Tato přenesená potenciální energie je mechanická energie.

Vzorec gravitační potenciální energie na mechanickou energii

Při přeměně gravitačního potenciálu energie na mechanickou energie, tělo se začne pohybovat a má kinetickou energii. Součet této kinetické energie a gravitační potenciální energie je mechanická energie, kterou má tělo.

Rovnice U=mgh udává gravitační potenciální energii tělesa, kde m je hmotnost tělesa, g je gravitační síla a h je výška.

Kinetická energie je dána vztahem K=1/2mv2 kde m je hmotnost a v je rychlost. Mechanická energie v důsledku gravitační potenciální energie je dána

E=U+K; tento výraz popisuje vztah mezi gravitační potenciální energií a mechanickou energií.

Gravitační potenciální energie k mechanické energetické účinnosti

Účinnost přeměny gravitační potenciální energie na mechanickou energii vyžaduje velmi menší množství gravitační energie k provedení maximální práce. Vzorec je uveden následovně;

gif

Eout je přeměněná energie a Ein je počáteční forma energie.

Protože mechanická energie není nic jiného než součet kinetické a gravitační potenciální energie, která je také známá jako celková energie systému. Takže rovnici lze zapsat jako

gif

Příklady gravitační potenciální energie k mechanické energii

vodopády

Před pádem z útesu má voda gravitační potenciální energii; jak padá, má kinetickou energii. Součet těchto dvou energií, které má voda, je mechanická energie.

Demoliční koule

Demoliční koule se používá k demolici velkých budov. Ve výšce nad zemí má míč gravitační potenciální energii; provádí mechanickou práci na budově, když spadne.

Dozrát ovoce na stromě

Zralé ovoce před pádem má gravitační potenciální energii. Když je na spadnutí, potenciální energie se přemění na mechanickou energii.

Horská dráha

Kombinace jízdy na horské dráze gravitační potenciální energie a kinetická energie. Na autosedačce se provádí určitá mechanická práce, která je zodpovědná za pohyb auta.

Kyvadlo

Kyvadlo má před zhoupnutím gravitační potenciální energii. Tato energie se přemění na mechanickou energii, když se začne houpat.

Zvednuté váhy

Vzhledem k výšce má zvýšená hmotnost gravitační potenciální energii. Když se stáhne dolů, začne působit mechanická energie.

Let letadla

Letadla mohou efektivně létat na obloze díky přeměně gravitační potenciální energie na mechanickou energii.

Ruské kolo

Zvedání a pád kabiny ruského kola jsou způsobeny přeměnou gravitační potenciální energie na mechanickou energii.

Odražený míč

Když je míč odražen v určité výšce, má gravitační potenciální energii. Při odrazu zpět se rychlost míče zvyšuje jeho přeměnou na mechanickou energii.

Houpačky

Při hraní houpaček každý zažije maximální rychlost při pohybu z větší výšky směrem k zemi. To je způsobeno přeměnou gravitační potenciální energie na mechanickou energii.

Vozidla na vrcholu kopce

Pokud zaparkujete svá vozidla na vrcholu kopce, má maximální gravitační potenciální energii. Ta se při pohybu dolů přeměňuje na kinetickou energii. Působení kinetické energie je neseno mechanickou energií.

Hydraulické turbíny

Voda padající z určité výšky způsobí rotaci turbíny. Zpočátku má voda gravitační potenciální energii, která pracuje na turbíně a mechanicky působí.

Váha

Vyvažovací činnost tradičních vah zahrnuje přeměnu gravitační potenciální energie na mechanickou energii.

Skluzavky v parku

Kvůli výšce má dítě na vrcholu skluzavky gravitační potenciální energii. Když sklouzne dolů, začne se zrychlovat, což je forma mechanické energie.

Gravitron

Gravitron pracuje na odstředivé síle a principu nulové gravitace používaném v zábavním parku. Když se graviton začne zrychlovat, gravitační potenciální energie se přemění na mechanickou energii, aby vykonala práci a zabránila osobě v pádu.

Proč investovat do čističky vzduchu?

Z tohoto příspěvku se dozvídáme, že přeměna gravitační potenciální energie na mechanickou energii probíhá produkcí kinetické energie.

Také čtení: