소개
중력 전위 에너지는 천상의 물체 또는 행성의 표면에서 수직 거리에서 고정 된 물체의 질량에 영향을 미치는 행성의 중력장 또는 천상의 몸과 관련이 있습니다.
물체의 질량과 특정 물체의 중력 전위 에너지 사이에는 직접적인 상관 관계가 있습니다. 예를 들어, 더 우수한 질량 값을 가진 물체는 더 많은 중력 전위 에너지를 가지고 있고 그 반대로.
지구 표면으로 특정 높이에서 떨어질 때 물체에 의해 획득 된 에너지는 잠재적 에너지와 운동 에너지라는 점에 유의해야합니다. 일정 거리까지, 물체가지면에 닿기 전에 잠재적 에너지가 작용합니다.
지상에 도달하기 전에 물체가 획득 한 에너지는 운동 에너지로 변합니다.
중력 전위 에너지에 대한 방정식은 다음과 같이 표현됩니다.
중력 =m x g x h
여기서,
M은 물체의 질량 (kgs)을 나타냅니다.
G는 지구의 중력 당기를 나타냅니다 (지구 표면의 9.8 N/kg)
H는 지구 표면에서 물체의 높이를 나타냅니다 (미터)
중력 전위 에너지 공식
중력 전위 에너지는 지구 표면의 수직 위치를 기반으로 한 중력 풀로 인해 물체에 의해 획득 된 에너지입니다. 이 에너지는 주로 지구의 중력 당김과는 별도로 두 가지 주요 요인, 즉 물체의 질량과 지구 표면에서 물체의 수직 높이에 의존합니다.
중력 전위 에너지를 간단한 용어로 설명하려면 먼저 지구 표면 위의 외부 힘으로 보유한 모든 물체가 지구의 중력 풀에 의해 영향을 받고 있음을 이해해야합니다.
우리는 두 개의 대리석 공의 예를 들어 볼 수 있습니다 :
- 테이블 표면에 대리석 공을 놓고 테이블의 표면 수준 위로 다른 곳을 잡습니다.
- 테이블의 표면 수준 위로 고정되고있는 대리석 공은 의심 할 여지없이 테이블 위에 놓인 대리석 공보다 더 많은 중력 전위 에너지를 제공 할 것입니다.
중력 전위 에너지는 지구 표면에 더 가까운 물체에 작용하는 중력력을 계산하는 데 가장 효과적으로 사용됩니다. 그리고 중력 가속도는 항상 9.8 m/s2
라고 가정합니다.이제 지구 표면에서 물체를 들어 올리는 데 필요한 힘은 물체의 무게와 같기 때문에 중력 전위 에너지가 물체의 무게에 들어 올리는 높이와 동일하다는 사실과 직접적으로 관련이 있습니다.
.중력 전위 에너지에 대한 공식은 다음과 같이 표현됩니다.
중력 =무게 x 높이 =MGH
여기서, 중력 가속도는 일정한 것으로 가정됩니다. 즉, 9.8 m/s2
중력 에너지
중력 에너지는 지구 표면의 위치로 인해 물체에 저장된 에너지로 정의 될 수 있습니다. 그리고 용어에서 알 수 있듯이,이 에너지는 지구의 중력 당김의 영향을받습니다.
이 비유에 따르면, 대상이 지구 표면에 가까워 질수록 물체의 중력 에너지가 낮을 수 있습니다. 다른 용어로 중력 에너지는 중력 전위 에너지라고도합니다.
지구 표면의 물체를 서로 향하게 만드는 것은 지구의 중력장입니다. 그리고 두 개의 물체가 더 멀어짐에 따라 중력 전위 에너지가 증가한다는 점에 유의해야합니다.
서로 상호 작용하는 두 물체 사이에서 작용하는 중력 전위 에너지에 대한 방정식은 다음과 같이 표현 될 수 있습니다.
u =-gmm/r
여기서,
M과 M은 두 물체의 질량을 나타냅니다
R은 두 물체 사이의 거리를 나타냅니다
그리고 G는 중력 상수를 나타내며 6.67 x 10-11 nm2/kg2
입니다.물체가 지구 표면에 더 가까워지면 물체의 중력장이 일정 해지고 중력 전위 에너지가 다음과 같이 줄어 듭니다.
u =mgh
여기서 m은 물체의 질량을 나타냅니다.
G는 지구의 중력 당기를 나타냅니다 (지구 표면의 9.8 N/kg)
H는 지구 표면에서 물체의 높이를 나타냅니다 (m)
예 1 :질량 50kg의 물체가 언덕 꼭대기에 배치됩니다. 언덕의 높이는 해수면에서 250m입니다. 이 물체의 중력 전위 에너지는 무엇입니까?
ANS :여기에 주어진 매개 변수가 다음과 같습니다
M =50 kg
H =250 m
우리는 중력 전위 에너지가 다음 공식
를 통해 알 수 있음을 알고 있습니다.u =mgh
g =중력으로 인한 가속도 =9.8 m/s2
중력 전위 에너지
u =50kg x 9.8 m/s2 x 250m
u =122500 J =122.5 kj
예 2 :지구와 관련하여 달의 중력 전위 에너지는 무엇입니까? 달과 지구 사이의 거리는 384,400km, 지구 질량 5.98 x 1024 kg이고 달의 질량은 7.35 x 1022 kg입니다.
ANS :주어진 데이터
지구의 질량 me =5.98 x 1024 kg
달의 질량 mm =7.35 x 1022 kg
지구와 달 사이의 거리 r =384,400 km =384,400,000 m
중력 전위 에너지는 다음 공식
에 의해 계산 될 수 있습니다u =gmemm/r
여기서 G는 중력 상수이며 6.67 x 10-11 nm2/kg2
입니다.공식의 모든 값을 대체함으로써 우리는 u =7.63 x 1022 megajoule을 얻을 수 있습니다.
중력 전위
시점의 중력 잠재력은 단위 질량의 몸체를 무한대에서 그 시점으로 가져 오는 작업의 양입니다. 중력 전위는 다음과 같이 표현됩니다.
v =-gmr
따라서, 중력 전위는 객체를 무한대에서 특정 지점으로 가져 오기 위해 수행 된 작업으로 정의 될 수 있는데, 이는 해당 물체의 중력 전위의 지점이다. 따라서 중력 전위는 단위 질량 당 작업의 비율로 표현됩니다.
SI 작업 단위는-Joule과 SI 질량 단위는 킬로그램이므로 중력 전위 측정 단위는 JKG-1이됩니다.
결론
중력 전위 에너지는 물체가 지구 표면의 수직 위치와 물체의 질량 측면에서 보유하는 에너지로 정의 될 수 있습니다. 중력 에너지로 인해 물체에 의해 획득 된 에너지는 지구의 중력장과 지구 표면에서 물체의 거리에 영향을받습니다.
중력 전위 에너지는 중력 에너지라고도하며 다음 표현은이를 표현합니다.
u =mgh
