Energia gravitațională potențială

Energia potențială a gravitației ( EIP ) este energia pe care o posedă un corp datorită poziției sale într-un câmp gravitațional .

La fel ca în cazul întregii energii, unitatea sa din sistemul internațional este joul (J).

Acest principiu este utilizat în unele sisteme de stocare a energiei prin pompare și turbină de apă la scară largă (de exemplu, stații de pompare turbine din județul Bath construite în 1998) sau la scară mică .

Determinare

Această energie potențială este adesea notată " " sau " ". La fel ca toate energiile potențiale, este definită de variația sa: variația energiei potențiale a gravitației pentru o deplasare infinitesimală este opusul muncii greutății pentru aceeași deplasare. Apoi avem următoarea relație: $E_ {pp}$ $U_ {0}$ ${\ displaystyle {\ vec {dz}}}$

{\ displaystyle dE_ {pp} = - \ delta W_ {P} = - {\ vec {P}} \ cdot {\ vec {dz}}}

unde este variația energiei potențiale, este lucrarea greutății pentru deplasarea infinitesimală , fiind greutatea obiectului în sine (forța exercitată asupra acestuia datorită masei sale și poziției sale într-un câmp gravitațional). ${\ displaystyle dE_ {pp}}$ ${\ displaystyle \ delta W_ {P}}$ ${\ displaystyle {\ vec {dz}}}$ $\ vec {P}$

Faptul că energia potențială este determinată de variația sa înseamnă că este întotdeauna definită până la o constantă arbitrară.

Aproximare curentă

Pe Pământ, gravitația este adesea considerată a fi de intensitate aproximativ independentă de altitudine, direcționată în jos (aproximativ spre centrul Pământului) și de intensitate g, cu N / kg (de obicei; 9, 81 N / kg). ${\ displaystyle 9 \ leq g \ leq 10}$

În acest caz, între punctele de altitudine z 0 și z 1 , diferența de energie potențială este egală cu: (energia primită în timp ce se deplasează de la punctul de altitudine z 0 la punctul de altitudine z 1 ). $\ Delta \, E_ {pp} = mg (z_1-z_0)$

În funcție de problemă, putem stabili o origine arbitrară a potențialelor. De exemplu, dacă studiem căderea unui obiect pe solul unui laborator, stabilim originea potențialelor la nivelul acestui teren, indiferent de altitudinea reală a laboratorului.

Prin alegerea nivelului mării ca origine a potențialelor, atunci această energie se exprimă prin: unde m (kg) este masa și h ( m ) altitudinea. $E_ {pp} = mgh$

Caz general

Pentru mișcările care implică diferențe semnificative de înălțime, gravitația nu mai poate fi considerată constantă, iar variațiile sale cu altitudinea trebuie luate în considerare pentru a determina energia potențială a gravitației. Cu toate acestea, pentru acest tip de problemă este în general mai relevant să se abandoneze conceptul de gravitație pentru cel de gravitație și, prin urmare, să se determine o energie potențială gravitațională .

Note și referințe

[PDF] Muncă și energie potențială Cned.fr, consultată în martie 2014

Articole similare