انرژی پتانسیل گرانشی چیست؟
انرژی پتانسیل گرانشی (Gravitational Potential Energy) انرژی ذخیره شده در یک جسم است که به دلیل موقعیت عمودی یا ارتفاع آن نسبت به سطح زمین ایجاد میشود. هرچه جسم سنگینتر باشد یا در ارتفاع بالاتری قرار گیرد، انرژی پتانسیل بیشتری در خود ذخیره میکند که میتواند در هنگام سقوط به انرژی جنبشی تبدیل شود.
فرمول محاسبه (فیزیک دهم)
رابطه ریاضی انرژی پتانسیل به صورت زیر تعریف میشود:
- U (Energy):انرژی پتانسیل بر حسب ژول (J)
- m (Mass):جرم جسم بر حسب کیلوگرم (kg)
- g (Gravity):شتاب گرانش (معمولاً 9.8 m/s²)
- h (Height):ارتفاع از سطح مبنا بر حسب متر (m)
مثالهای واقعی (حل مسئله)
مثال ۱: بلند کردن وزنه
یک وزنه بردار، وزنهای به جرم ۱۰۰ کیلوگرم را تا ارتفاع ۲ متری بالا میبرد. انرژی ذخیره شده چقدر است؟ (g=9.8)
مثال ۲: روی کره ماه
اگر همین وزنه را در کره ماه (g=1.62) بلند کنیم، انرژی پتانسیل چقدر میشود؟
انرژی کمتر است چون جاذبه ماه ضعیفتر است.
اشتباهات رایج محاسباتی
- !واحد ارتفاع: ارتفاع حتماً باید بر حسب متر باشد. اگر مسئله سانتیمتر داده است، باید بر ۱۰۰ تقسیم کنید.
- !واحد جرم: جرم باید کیلوگرم باشد. گرم را به کیلوگرم تبدیل کنید (تقسیم بر ۱۰۰۰).
پرسشهای متداول
سطح مبنا چیست؟▼
سطح مبنا جایی است که ارتفاع را صفر در نظر میگیریم (معمولاً سطح زمین). انرژی پتانسیل نسبی است و همیشه نسبت به این سطح سنجیده میشود.
تفاوت انرژی پتانسیل کشسانی و گرانشی چیست؟▼
این ابزار انرژی گرانشی (mgh) را حساب میکند. انرژی پتانسیل کشسانی مربوط به فنر است (½kx²) و فرمول متفاوتی دارد.