Mức tham chiếu tiêu chuẩn để sử dụng trong vật lý khi đo Năng lượng tiềm năng hấp dẫn (GPE) là gì?

Câu trả lời:

Câu trả lời phụ thuộc vào những gì bạn cần biết. Nó có thể là mặt đất, hoặc trung tâm khối lượng của các vật thể.

Giải trình:

Trong trường hợp tính toán chuyển động của vật phóng đơn giản, sẽ rất thú vị khi biết động năng của vật phóng là gì tại điểm mà nó hạ cánh. Điều này làm cho một số toán học dễ dàng hơn một chút. Năng lượng tiềm năng ở độ cao tối đa là

#U = mgh #

Ở đâu # h # là chiều cao trên điểm hạ cánh. Sau đó, bạn có thể sử dụng số này để tính toán động năng khi vật phóng tới #h = 0 #.

Nếu bạn đang tính toán chuyển động quỹ đạo của các hành tinh, mặt trăng và vệ tinh, tốt hơn hết là sử dụng tâm khối lượng của mỗi vật thể. Ví dụ, để tính năng lượng tiềm năng của hệ mặt trăng trái đất, bạn sẽ cần phương trình này:

#U = (G m_ (trái đất) m _ ("mặt trăng")) / r #

Ở đâu # G # là hằng số hấp dẫn phổ quát, # m # thuật ngữ là khối lượng của trái đất và mặt trăng, và # r # là khoảng cách giữa tâm của trái đất và mặt trăng.

Phương trình này vẫn đúng cho các vật thể rơi xuống đất, nhưng biết năng lượng tiềm năng cho một thứ gì đó rơi xuống trung tâm trái đất không phải là thông tin rất hữu ích. Nếu bạn muốn biết về sự chuyển động của một quả bóng chày, biết rằng bạn là khoảng 4000 dặm từ trung tâm của trái đất sẽ không được sử dụng nhiều cho bạn.