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势能物理学

势能物理学
势能物理学
Anonim

势能,存储的能量取决于系统各部分的相对位置。弹簧在压缩或拉伸时具有更多的势能。钢球比掉落到地面后具有更高的势能。在升高的位置,它可以完成更多工作。势能是系统的属性,而不是单个物体或粒子的属性;例如,由地球和凸起的球组成的系统具有更大的势能,因为两者之间的距离更远。

在具有零件的系统中会产生势能,零件的相互作用力的大小取决于零件的配置或相对位置。就地球系统而言,两者之间的重力仅取决于它们之间的距离。进一步将它们分开或抬起球所完成的工作将额外的能量转移到系统中,在系统中将其存储为重力势能。

势能还包括其他形式。存储在充电电容器的极板之间的能量是势能。所谓的化学能,即一种物质通过改变组成而起作用或产生热量的能力,可以被认为是由其分子与原子之间的相互作用力产生的势能。核能也是势能的一种形式。

粒子系统的势能仅取决于它们的初始和最终构型。它与粒子行进的路径无关。对于钢球和大地,如果球的初始位置是地面,并且最终位置是离地面10英尺,则无论球上升的方式或方式如何,势能都是相同的。势能的值是任意的,并且与参考点的选择有关。在上面给出的情况下,如果初始位置是一个10英尺深的孔的底部,则系统将具有两倍的势能。

可以通过将物体的重量乘以其在参考点上方的距离来计算地球表面附近的重力势能。在诸如原子之类的束缚系统中,电子通过吸引到原子核的电力来保持电子,势能的零参考点是距原子核的距离如此之大,以至于无法检测到电力。在这种情况下,束缚电子具有负势能,而很远的束缚电子具有零势能。

势能可以转换为运动能,称为动能,进而可以转换为其他形式,例如电能。因此,大坝后面的水通过涡轮旋转到发电机的较低水位,涡轮旋转发电机,产生电能以及湍流和摩擦产生的一些不可用的热能。

从历史上看,势能包括在动能中,作为机械能的一种形式,因此重力系统中的总能量可以计算为常数。