Tout objet au repos possédant de l'énergie en raison de sa position sous l'influence de la force gravitationnelle est appelé énergie potentielle gravitationnelle.
D'après la loi de la conservation de l'énergie, la conversion de l'énergie potentielle gravitationnelle en énergie mécanique consiste à accélérer le corps immobile pour effectuer un travail. Ainsi, dans cet article, vous en apprendrez plus sur la conversion de l'énergie potentielle gravitationnelle en énergie mécanique et sur les faits.
Le travail mécanique peut être sous forme d'énergie cinétique ou potentielle.
Quel est le lien entre le potentiel gravitationnel et l'énergie mécanique ?
La première loi de la thermodynamique décrit comment l'énergie peut être transformée d'une forme à une autre. Il suffit de connaître la relation entre l'énergie potentielle gravitationnelle et l'énergie mécanique.
La masse de l'objet et à quelle hauteur l'objet est placé au-dessus du niveau du sol décrit l'énergie potentielle gravitationnelle. Lorsque la masse et la hauteur de l'objet augmentent, l'énergie potentielle gravitationnelle sur l'objet est supérieure ; lorsqu'il est lâché d'une hauteur maximale, la vitesse acquise par l'objet sera plus grande ; ainsi, l'énergie mécanique est également plus.
Cela signifie que l'énergie potentielle gravitationnelle et l'énergie mécanique possèdent une relation de proportionnalité linéaire.
Comment l'énergie potentielle gravitationnelle est-elle convertie en énergie mécanique ?
Le théorème travail-énergie spécifie toujours le travail mécanique effectué sur le système en transformant l'énergie. En utilisant ce principe, l'énergie potentielle gravitationnelle est convertie en énergie mécanique.
Les objets dans l'air possèdent une énergie gravitationnelle maximale stockée à l'intérieur de l'objet. Lorsqu'il est amené à tomber, l'énergie stockée est libérée et prête à fonctionner en acquérant de l'énergie mécanique.
Générique de l'illustration: Wikimedia commons
Quand l'énergie potentielle gravitationnelle est-elle convertie en énergie mécanique ?
Tout objet ne bouge pas jusqu'à ce qu'une force externe le déclenche.
Supposons qu'un objet soit maintenu à une certaine hauteur ; l'objet possède une énergie potentielle gravitationnelle maximale. Si une force externe est exercée sur eux, ils commenceront à tomber en libérant leur énergie potentielle stockée par gravité. L'objet qui tombe possède une énergie cinétique.
L'énergie cinétique acquise par l'objet est le travail exercé sur l'objet, donc, conversion de l'énergie potentielle gravitationnelle à l'énergie mécanique.
Où l'énergie potentielle gravitationnelle est-elle convertie en énergie mécanique ?
Le potentiel gravitationnel augmente avec l'augmentation de la hauteur. Ainsi, lorsque l'objet est maintenu à une hauteur maximale, il y a plus de chances d'acquérir une énergie mécanique maximale.
À mesure que la hauteur augmente, la gravité tirant l'objet vers le bas augmente. Cette augmentation de l'effort de gravité sur l'objet les fait accélérer en gagnant de l'énergie cinétique. Une augmentation de la vitesse fait que l'objet transfère son énergie potentielle stockée. Cette énergie potentielle transférée est de l'énergie mécanique.
Énergie potentielle gravitationnelle à la formule de l'énergie mécanique
Lorsque la conversion du potentiel gravitationnel énergie mécanique l'énergie se produit, le corps commence à bouger, possédant de l'énergie cinétique. La somme de cette énergie cinétique et de l'énergie potentielle gravitationnelle est l'énergie mécanique possédée par le corps.
L'équation U=mgh donne l'énergie potentielle gravitationnelle d'un corps, où m est la masse du corps, g est la force gravitationnelle et h est la hauteur.
L'énergie cinétique est donnée par K=1/2mv2 où m est la masse et v la vitesse. L'énergie mécanique due à l'énergie potentielle gravitationnelle est donnée par
E=U+K ; cette expression décrit la relation entre l'énergie potentielle gravitationnelle et l'énergie mécanique.
Énergie potentielle gravitationnelle à Efficacité énergétique mécanique
L'efficacité de la conversion de l'énergie potentielle gravitationnelle en énergie mécanique implique une très faible quantité d'énergie gravitationnelle pour effectuer un travail maximal. La formule est donnée comme suit;
Eande est l'énergie convertie, et Ein est la forme initiale de l'énergie.
Puisque l'énergie mécanique n'est rien d'autre que la somme de l'énergie potentielle cinétique et gravitationnelle, également appelée énergie totale du système. L'équation peut donc s'écrire sous la forme
Exemples d'énergie potentielle gravitationnelle à énergie mécanique
- Cascades
- Boulet de démolition
- Faire mûrir les fruits sur l'arbre
- Roller Coaster
- Pendule
- Poids surélevés
- Vol d'avion
- grande roue
- Balle rebondie
- Oscillations
- Véhicules au sommet de la colline
- Turbines hydrauliques
- Balance
- Toboggans dans le parc
- Gravitron
Cascades
Avant de tomber d'une falaise, l'eau possède une énergie potentielle gravitationnelle ; en tombant, il possède de l'énergie cinétique. La somme de ces deux énergies possédées par l'eau est l'énergie mécanique.
Boulet de démolition
Le boulet de démolition est utilisé pour démolir les grands bâtiments. À la hauteur au-dessus du sol, la balle a une énergie potentielle gravitationnelle ; il effectue le travail mécanique sur le bâtiment lorsqu'il tombe.
Faire mûrir les fruits sur l'arbre
Un fruit mûr avant de tomber possède une énergie potentielle gravitationnelle. Lorsqu'il est sur le point de tomber, l'énergie potentielle est convertie en énergie mécanique.
Roller Coaster
Un tour de montagnes russes combine énergie potentielle gravitationnelle et cinétique énergie. Certains travaux mécaniques sont effectués sur la chaise de voiture, qui est responsable du mouvement de la voiture.
Pendule
Le pendule possède une énergie potentielle gravitationnelle avant de se balancer. Cette énergie est convertie en énergie mécanique lorsqu'elle commence à osciller.
Poids surélevés
En raison de sa taille, un poids élevé possède une énergie potentielle gravitationnelle. Lorsqu'il est tiré vers le bas, l'énergie mécanique entre en action.
Vol d'avion
Les avions peuvent voler efficacement dans le ciel grâce à la conversion de l'énergie potentielle gravitationnelle en énergie mécanique.
grande roue
Le soulèvement et la chute de la cabine de la grande roue sont dus à la conversion de l'énergie potentielle gravitationnelle en énergie mécanique.
Balle rebondie
Lorsqu'une balle rebondit à une certaine hauteur, elle possède une énergie potentielle gravitationnelle. Lors du rebond, la vitesse de la balle est augmentée en la convertissant en énergie mécanique.
Oscillations
Tout en jouant des balançoires, tout le monde expérimente une vitesse maximale tout en se déplaçant d'une plus grande hauteur vers le niveau du sol. Cela est dû à la conversion de l'énergie potentielle gravitationnelle en énergie mécanique.
Véhicules au sommet de la colline
Si vous garez vos véhicules au sommet de la colline, elle a une énergie potentielle gravitationnelle maximale. Celle-ci est convertie en énergie cinétique lors de la descente. L'action de l'énergie cinétique est portée par l'énergie mécanique.
Turbines hydrauliques
L'eau tombant d'une certaine hauteur fait tourner la turbine. Initialement, l'eau possède une énergie potentielle gravitationnelle, qui agit sur la turbine pour effectuer une action mécanique.
Balance
L'action d'équilibrage de la balance traditionnelle implique la conversion de l'énergie potentielle gravitationnelle en énergie mécanique.
Toboggans dans le parc
En raison de sa taille, l'enfant en haut du toboggan possède une énergie potentielle gravitationnelle. Au fur et à mesure qu'il glisse vers le bas, il commence à accélérer, ce qui est la forme d'énergie mécanique.
Gravitron
Un gravitron fonctionne sur la force centrifuge et le principe d'apesanteur utilisé dans un parc d'attractions. Lorsque le graviton commence à accélérer, l'énergie potentielle gravitationnelle est convertie en énergie mécanique pour effectuer un travail et empêcher la personne de tomber.
Conclusion
À partir de cet article, nous apprenons que la conversion de l'énergie potentielle gravitationnelle en énergie mécanique s'effectue en produisant de l'énergie cinétique.
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Je m'appelle Keerthi K Murthy, j'ai obtenu un diplôme universitaire en physique, avec une spécialisation dans le domaine de la physique du solide. J'ai toujours considéré la physique comme une matière fondamentale liée à notre vie quotidienne. Étant étudiant en sciences, j'aime explorer de nouvelles choses en physique. En tant qu'écrivain, mon objectif est d'atteindre les lecteurs de manière simplifiée à travers mes articles.