Сила тяжести

Физика > Сила тяжести

Гравитационная энергия – потенциальная, связанная с гравитацией, необходимой для выполнения работы по смещению объектов.

Задача обучения

• Создать формулу для выражения гравитационной потенциальной энергии возле поверхности.

Основные пункты

• Гравитационная потенциальная энергия возле поверхности может передаваться как PE = mgh (g – гравитационное ускорение, достигающее 9.8 м/с²). Возле земной поверхности g можно считать постоянной.
• Однако при серьезных переменах в дистанции придется использовать общую формулу:
• Если мы согласны, что константа интегрирования приравнивается к нулю, тогда это касается и потенциала на бесконечность.

Термин

• Консервативная сила – по свойствам напоминает работу, осуществляемую в момент смещения частицы. Не зависит от дистанции.

Как определить силу тяжести и чему она равна? Гравитационная энергия – потенциальная, связанная с гравитационной силой, необходимой для выполнения работы. Она обусловливается гравитационной потенциальной энергией, как в примере с плотиной Гувера, где воде удается удерживаться на возвышенном резервуаре. Если тело падает внутри гравитационного поля, то сила тяжести выполнит положительную работу, а гравитационная энергия уменьшится на ту же величину.

Плотина Гувера применяет накопленную гравитационную потенциальную энергию, чтобы создать электроэнергию

Потенциальная возле Земли

Гравитационную потенциальную энергию возле Земли можно передать относительно высоты поверхности: PE = mgh (g – гравитационное ускорение, достигающее 9.8 м/с²). Возле земной поверхности g можно считать постоянной.

Общая формула

Однако дистанция может быть существенной, поэтому g не способна оставаться постоянной. Тогда приходится применять другие математические формулы, чтобы выразить гравитационную потенциальную энергию. Для этого можно интегрировать гравитацию, чья величина задается законом притяжения Ньютона. В итоге получаем:

где К – постоянная интегрирования. Расчеты упрощаются, если K = 0, а U – отрицательное. Тогда потенциал на бесконечности приравнивается к нулю.

---