พลังงานศักย์
แนะนำใหม่| English | ความหมาย |
|---|---|
| potential energy/pəˈtenʃl ˈenədʒi/ | ศักย์พลังงาน |
| gravitational potential energy/ˌɡrævɪˈteɪʃənl pəˈtenʃl ˈenədʒi/ | ศักย์พลังงานโน้มถ่วง |
| elastic potential energy/ɪˈlæstɪk pəˈtenʃl ˈenədʒi/ | ศักย์พลังงานยืดหยุ่น |
| conservative force/kənˈsɜːvətɪv fɔːs/ | แรงอนุรักษ์ |
| stable equilibrium/ˈsteɪbl ˌiːkwɪˈlɪbrɪəm/ | สมดุลเสถียร |
| unstable equilibrium/ʌnˈsteɪbl ˌiːkwɪˈlɪbrɪəm/ | ไม่สมดุล |
พลังงานที่รอคอย
- ยกหนังสือขึ้นวางบนชั้นแล้วมันนั่งนิ่งอยู่ -- แต่มันมีพลังงานซ่อนเร้นอยู่ในขณะนั้น
- ล้มลงจากชั้น พลังงานที่สะสมนั้นจะเปลี่ยนเป็นพลังงานจลน์เมื่อตกลงมา
- พลังงานที่เกี่ยวข้องกับ ตำแหน่ง เรียกว่าพลังงานศักย์
- มันคือแบตเตอรี่ที่ชาร์จใหม่ได้ในธรรมชาติ
พลังงานศักย์
- พลังงานศักย์ คือพลังงานที่สะสมอยู่ใน การจัดเรียง ของระบบ ไม่ใช่จากการเคลื่อนที่
- มันขึ้นอยู่กับ ตำแหน่ง ของสิ่งต่างๆ เท่านั้น
- สองประเภทหลักมีบทบาทสำคัญในกลศาสตร์ส่วนใหญ่
พลังงานศักย์โน้มถ่วงและยืดหยุ่น
- พลังงานศักย์โน้มถ่วง ใกล้พื้นโลก: $U_g = mgy$ -- ยกสูงขึ้น เก็บพลังงานมากขึ้น
- 弹簧中的弹性势能：$U_s = \tfrac{1}{2}kx^2$ —— 拉伸越多，储存的能量越多。
- ปล่อยทั้งสองอย่างนี้它将จะแปลงเป็นพลังงานจลน์
ยกหนังสือ $2\ \text{kg}$ ขึ้นสูง $1.5\ \text{m}$ ($g = 9.8$). มีพลังงานศักย์โน้มถ่วงสะสมอยู่กี่จูล (J)?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
$U_g = mgy = 2 \times 9.8 \times 1.5 = 29.4\ \text{J}$.
สปริง ($k = 200\ \tfrac{\text{N}}{\text{m}}$) ถูกบีบอัด $0.10\ \text{m}$. มีพลังงานศักย์ยืดหยุ่นสะสมอยู่กี่จูล (J)?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
$U_s = \tfrac{1}{2}kx^2 = \tfrac{1}{2}(200)(0.10)^2 = 1\ \text{J}$.
เลือก ทุก รูปแบบของพลังงานศักย์ที่กล่าวถึงในที่นี้
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
แรงโน้มถ่วงและแรงยืดหยุ่นเป็นพลังงานของแรงอนุรักษ์ ไม่มีพลังงานศักย์จากแรงเสียดทาน
แรงคือความชันของพลังงาน
- แรงอนุรักษ์ (โน้มถ่วง, สปริง) คือ ความชันลบ ของพลังงานศักย์ของมัน:
- ป่าเขาสูงชันของพลังงาน → แรงแรง.ราบเรียบ→ไม่มีแรง
- สิ่งนี้ทำให้กราฟพลังงานกลายเป็นแผนที่แรง
พลังงานศักย์โน้มถ่วง
ใกล้พื้นผิว พลังงานศักย์โน้มถ่วงแปรผันตรงกับความสูง
แรงเสียดทานมีพลังงานศักย์ที่เกี่ยวข้องด้วย เหมือนกับแรงโน้มถ่วง
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
มีเพียงแรงอนุรักษ์เท่านั้นที่มีพลังงานศักย์ แรงเสียดทานจะกระจายพลังงานเป็นความร้อน ซึ่งไม่สามารถเก็บไว้ได้
แรงอนุรักษ์เท่ากับ ____ ความชันของกราฟพลังงานศักย์ $F_x = -dU/dx$
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
$F_x = -dU/dx$ -- แรงชี้ "ลงเขา" บนกราฟพลังงาน
การอ่านกราฟพลังงานศักย์
- บนกราฟ $U$-เทียบกับตำแหน่ง บ่อเป็นจุดของ สมดุลเสถียร (ผลักเล็กน้อยจะกลับคืนมา)
- ยอดเขาเป็น สมดุลไม่เสถียร (ผลักเล็กน้อยจะหลุดออกไป)
- วัตถุจะเร่งความเร็วเมื่อกลิ้ง ลงเขา บนกราฟและชะลอตัวเมื่อขึ้น
บนกราฟพลังงานศักย์ จุดต่ำสุด (valley หรือจุดน้อยที่สุดเฉพาะที่) เป็นจุดของ...
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
ที่จุดต่ำสุด การผลักเล็กน้อยจะทำให้วัตถุกลับคืนมา = สมดุลมั่นคง ส่วนยอดเขาจะไม่สมดุล
สำหรับสปริง, $U_s = \tfrac{1}{2}kx^2$
- แรงคือ $F_x = -\dfrac{dU}{dx} = -kx$ -- กฎของฮุคปรากฏโดยตรงจากการหาอนุพันธ์
- กราฟของ $U_s$ เป็นพาราโบลาที่มีจุดต่ำสุดอยู่ที่ $x = 0$ -- ซึ่งเป็นจุดสมดุลเสถียร
มีเพียง แรงอนุรักษ์ เท่านั้นที่มีพลังงานศักย์ แรงเสียดทานไม่มี -- พลังงานที่มันกำจัดจะกลายเป็นความร้อนและไม่สามารถ "สะสม" หรือกู้คืนได้ ดังนั้นจึงไม่มี "พลังงานศักย์แรงเสียดทาน"
พลังงานศักย์ ถูกสะสมโดยตำแหน่ง: โน้มถ่วง $U_g = mgy$ และ ยืดหยุ่น $U_s = \tfrac{1}{2}kx^2$ แรงอนุรักษ์ คือความชันลบของพลังงาน, $F_x = -dU/dx$. บนกราฟ $U$, บ่อเป็น สมดุลเสถียร, ยอดเขาเป็น ไม่เสถียร