انرژی پتانسيل گرانشی متعلق به چه جسمی است؟

انرژی پتانسيل گرانشی متعلق به چه جسمی است؟

انرژی پتانسیل گرانشی به انرژیی گفته می‌شود که در جسمی که از سطح زمین ارتفاع دارد، ذخیره شده است. این انرژی با بالا رفتن جسم از سطح زمین افزایش می‌یابد و با پایین آمدن کاهش می‌یابد. انرژی پتانسیل گرانشی با فرمول U=mgh محاسبه می‌شود. در این فرمول، U انرژی پتانسیل گرانشی جسم بر حسب ژول، m جرم جسم بر حسب کیلوگرم، g شتاب گرانش زمین برابر ۹٫۸ متر بر مجذور ثانیه (نیوتن بر کیلوگرم) و h ارتفاع جسم از مبدأ انرژی پتانسیل بر حسب متر است.

با بالا رفتن جسم از سطح زمین، ارتفاع آن افزایش می‌یابد و انرژی پتانسیل گرانشی آن نیز افزایش می‌یابد. به عنوان مثال، آبی که در پشت سد ذخیره شده است، دارای انرژی پتانسیل گرانشی است که توربین-ژنراتور این انرژی را به انرژی الکتر یکی از نوع‌های انرژی تبدیل می‌کند. انرژی پتانسیل گرانشی همچنین در مورد اجسام دیگری که دارای جرم هستند نیز محاسبه می‌شود، اما به دلیل شتاب گرانش آن‌ها کمتر از شتاب گرانش زمین است.

چگونه می‌توان انرژی پتانسیل گرانشی را محاسبه کرد؟

برای محاسبه انرژی پتانسیل گرانشی یک جسم، از فرمول زیر استفاده می‌شود:

U = mgh

در این فرمول، U نشان دهنده انرژی پتانسیل گرانشی است که به ژول اندازه‌گیری می‌شود. m نشان دهنده جرم جسم است که به کیلوگرم اندازه‌گیری می‌شود. g نشان دهنده شتاب گرانش است که برای سطح زمین برابر ۹٫۸ متر بر مجذور ثانیه (نیوتن بر کیلوگرم) است. h نشان دهنده ارتفاع جسم از مبدأ انرژی پتانسیل است که به متر اندازه‌گیری می‌شود.

به عنوان مثال، برای محاسبه انرژی پتانسیل گرانشی یک جسم با جرم ۲ کیلوگرم و ارتفاع ۵ متر، از فرمول بالا استفاده می‌کنیم:

U = mgh = 2 × .8 × 5 = 98 ژول

همچنین، می‌توان انرژی پتانسیل گرانشی را با استفاده از تغییرات ارتفاع جسم محاسبه کرد. برای مثال، اگر یک جسم با جرم ۲ کیلوگرم از ا رتفاع ۳ متر به ارتفاع ۵ متر بالا برود، تغییر ارتفاع آن ۲ متر است. با توجه به فرمول محاسبه انرژی پتانسیل گرانشی، می‌توانیم انرژی پتانسیل گرانشی این جسم را به صورت زیر محاسبه کنیم:

U = mgh = 2 × .8 × 2 = .2 ژول

بنابراین، با توجه به فرمول محاسبه انرژی پتانسیل گرانشی، می‌توانیم با دانستن جرم و ارتفاع یک جسم، انرژی پتانسیل گرانشی آن را محاسبه کنیم.