אנרגיה פוטנציאלית כבידה לעומת אנרגיה פוטנציאלית
אנרגיה פוטנציאלית כבידה ואנרגיה פוטנציאלית הם שני מושגים חשובים במכניקה ובסטטיקה של גופים פיזיים. מאמר זה מסביר תחילה בקצרה את שני המושגים, ולאחר מכן משווה את הדמיון וההבדלים ביניהם.
מהי אנרגיה פוטנציאלית כבידה?
כדי להבין אנרגיה פוטנציאלית כבידה, נדרש ידע רקע בתחומי כבידה. כוח הכבידה הוא הכוח המתרחש עקב מסה כלשהי. מסה היא התנאי ההכרחי והמספק לכוח הכבידה. יש שדה כבידה מוגדר סביב כל מסה.קח מסות m1 ו-m2 הממוקמות במרחק r אחד מהשני. כוח הכבידה בין שתי המסות הללו הוא G.m1m2 / r2, כאשר G הוא ה- קבוע כבידה אוניברסלי. מכיוון שלא קיימות מסות שליליות, כוח הכבידה תמיד מושך. אין כוחות כבידה דוחים. יש לציין שגם כוחות הכבידה הם הדדיים. כלומר הכוח m1 המופעל על m2 שווה ומנוגד לכוח m2 הוא מאמץ על m1 פוטנציאל הכבידה בנקודה מוגדר ככמות העבודה שנעשתה על יחידת מסה כאשר מביאים אותה מאינסוף לנקודה הנתונה. מכיוון שפוטנציאל הכבידה באינסוף הוא אפס וכמות העבודה שיש לבצע היא שלילית, פוטנציאל הכבידה תמיד שלילי. האנרגיה הפוטנציאלית הכבידה של עצם מוגדרת כעבודה הנעשית על העצם כאשר האובייקט נלקח מאינסוף לנקודה האמורה. זה שווה גם למכפלת פוטנציאל הכבידה והמסה של העצם.מכיוון שהמסה של העצם היא תמיד חיובית ופוטנציאל הכבידה של כל נקודה הוא שלילי, האנרגיה הפוטנציאלית הכבידה של כל עצם היא גם שלילית.
מהי אנרגיה פוטנציאלית?
אנרגיה פוטנציאלית של עצם היא האנרגיה של עצם עקב הנחת האובייקט. לאנרגיה פוטנציאלית יכולות להיות צורות רבות. אנרגיה פוטנציאלית כבידה היא האנרגיה הפוטנציאלית של עצם שמסה נרכשת עקב מיקום האובייקט. אנרגיה פוטנציאלית חשמלית, הידועה גם כאנרגיה פוטנציאלית אלקטרוסטטית, היא האנרגיה של עצם בעל מטען שהוא חווה עקב המיקום. האנרגיה הפוטנציאלית המגנטית, המכונה גם אנרגיה פוטנציאלית אלקטרודינמית, היא האנרגיה שחווה עצם בעל שדה מגנטי עקב המיקום. אנרגיה פוטנציאלית כבידה יכולה להיות רק שלילית. ישנן צורות אחרות של אנרגיה פוטנציאלית כגון אנרגיה פוטנציאלית גרעינית, אנרגיה פוטנציאלית כימית ואנרגיה פוטנציאלית אלסטית.אנרגיה פוטנציאלית יכולה להתרחש עקב כוחות מגע. סוג זה של אנרגיה פוטנציאלית נחווית באנרגיה פוטנציאלית אלסטית. רוב האנרגיות הפוטנציאליות האחרות מתרחשות עקב שדות.
מה ההבדל בין אנרגיה פוטנציאלית לאנרגיה פוטנציאלית כבידה?
• אנרגיה פוטנציאלית כבידה תלויה רק בפוטנציאל הכבידה של הנקודה ובמסה של העצם.
• אנרגיה פוטנציאלית יכולה להיות תלויה בגורמים רבים אחרים כגון מטען, זרם, פוטנציאל חשמלי ועוד רבים אחרים.
• פוטנציאל הכבידה יכול לקבל רק ערכים שליליים, אבל אנרגיה פוטנציאלית, באופן כללי, יכולה לקבל כל ערך.
