Yerçekimi Potansiyel Enerjisi ve Elastik Potansiyel Enerjisi
Yerçekimi potansiyel enerjisi ve esneklik potansiyel enerjisi, mekanikte tartışılan iki önemli niceliktir. Bu makale onların tanımlarını, benzerliklerini ve farklılıklarını karşılaştırmaya ve karşılaştırmaya çalışacaktır.
Yerçekimi Potansiyel Enerjisi Nedir?
Yerçekimi potansiyel enerjisini anlamak için yerçekimi alanlarında arka plan bilgisi gereklidir. Yerçekimi, herhangi bir kütle nedeniyle oluşan kuvvettir. Kütle, yerçekimi için gerekli ve yeterli koşuldur. Herhangi bir kütlenin etrafında tanımlanmış bir yerçekimi alanı vardır. Birbirinden r uzaklıkta bulunan m1 ve m2 kütlelerini alın. Bu iki kütle arasındaki yerçekimi kuvveti G.m1.m2/r2'dır, burada G evrensel yerçekimi sabitidir. Negatif kütleler olmadığı için yerçekimi kuvveti her zaman çekicidir. İtici yerçekimi kuvvetleri yoktur. Yerçekimi kuvvetlerinin de karşılıklı olduğuna dikkat edilmelidir. Bu, m1'in m2'ye uyguladığı kuvvetin eşit olduğu ve m2'nin m1'e uyguladığı kuvvetin tersi olduğu anlamına gelir. Bir noktadaki yerçekimi potansiyeli, bir birim kütleyi sonsuzdan verilen noktaya getirirken yapılan iş miktarı olarak tanımlanır. Sonsuzdaki yerçekimi potansiyeli sıfır olduğundan ve yapılması gereken iş miktarı negatif olduğundan, yerçekimi potansiyeli her zaman negatiftir. Bir cismin yerçekimi potansiyel enerjisi, cismi sonsuzdan söz konusu noktaya götürdüğünde cisme yaptığı iş olarak tanımlanır. Bu aynı zamanda yerçekimi potansiyelinin ürününe ve nesnenin kütlesine eşittir. Nesnenin kütlesi her zaman pozitif ve herhangi bir noktanın yerçekimi potansiyeli negatif olduğundan, herhangi bir nesnenin yerçekimi potansiyel enerjisi de negatiftir.
Elastik Potansiyel Enerji Nedir?
Elastikiyet maddenin çok kullanışlı bir özelliğidir. Malzemelerin dış kuvvetler ortadan kalktıktan sonra eski haline dönebilme yeteneğidir. Elastik bir çubuğu gergin tutmak için gereken kuvvetin, çubuğun gerilmiş uzunluğu ile orantılı olduğu gözlenmiştir. Orantı sabiti yay sabiti olarak bilinir ve k ile gösterilir. Bu bize F=-kx denklemini verir. Eksi işareti, x'in kuvvete ters yönünü gösterir. Elastik potansiyel enerjisi, elastik cismi belirli bir x uzunluğu kadar germek için gereken iş miktarıdır. Uygulanan kuvvet F(x)=kx olduğundan, yapılan iş F(x)'in sıfırdan x'e dx'e göre entegrasyonuna eşittir, yani kx2 /2. Bu nedenle potansiyel enerji kx2/2'dir. Çubuğun ucuna bağlı herhangi bir cismin potansiyel enerjisinin cismin kütlesine değil, sadece yay sabitine ve gerilmiş uzunluğa bağlı olduğuna dikkat edilmelidir.
Yerçekimi ve elastik potansiyel enerji arasındaki fark nedir?
• Yerçekimi potansiyel enerjisi her zaman negatifken, esneklik potansiyel enerjisi her zaman pozitiftir.
• Yerçekimi potansiyel enerjisi cismin kütlesine bağlıdır, ancak esneklik potansiyel enerjisi kütleye bağlı değildir.
