Gravitacijska energija

Iz Wikipedije, slobodne enciklopedije
Idi na navigaciju Idi na pretragu

Gravitacijska energija je potencijalna energija sustava tijela (čestica), zbog njihovog međusobnog gravitacijskog privlačenja .

Vrste energije :
Atwood stroj.svg Mehanički Potencijal
Kinetički
Unutarnji
Sunčani kutak.svg Elektromagnetski Električni
Magnetski
Logo portala za naftu i plin.PNG Kemijski
Simbol zračenja zamjenski.svg Nuklearni
Gravitacijski
Vakuum
Hipotetski:
Tamno
Vidi također: Zakon održanja energije


Gravitacijski spregnuti sustav je sustav u kojem je gravitacijska energija veća od zbroja svih drugih vrsta energija (osim energije mirovanja ).

Općeprihvaćena ljestvica prema kojoj je za bilo koji sustav tijela koji se nalazi na konačnim udaljenostima gravitacijska energija negativna, a za beskonačno udaljena, to jest za gravitacijsko nedjelujuća tijela, gravitacijska energija je nula . Ukupna energija sustava, jednaka zbroju gravitacijske i kinetičke energije , konstantna je. Za izolirani sustav, gravitacijska energija je energija vezanja . Sustavi s pozitivnom ukupnom energijom ne mogu biti stacionarni.

Gravitacijska energija igra vrlo važnu ulogu u završnim fazama evolucije zvijezda, tijekom njihove transformacije u neutronske zvijezde i supernove [1] .

U klasičnoj mehanici

Za dva gravitirajuća točkasta tijela s masama M i m, gravitacijska energija jednako je:

gdje:

- gravitacijska konstanta ;
- udaljenost između središta mase tijela.

Ovaj rezultat je dobiven iz Newtonovog zakona gravitacije , pod uvjetom da je za beskonačno udaljena tijela gravitacijska energija jednaka 0. Izraz za gravitacijsku silu ima oblik

gdje:

- sila gravitacijske interakcije

S druge strane, prema definiciji potencijalne energije

Zatim:

Konstanta u ovom izrazu može se odabrati proizvoljno. Obično se bira jednako nuli tako da, kako r teži beskonačnosti, težio nuli.

Isti rezultat vrijedi i za malo tijelo koje se nalazi blizu površine velikog. U ovom slučaju, R se može smatrati jednakim , gdje Je polumjer tijela mase M , a h je udaljenost od težišta tijela mase m do površine tijela mase M.

Na površini tijela M imamo:

Ako mjere tijela mnogo veće veličine tijela , tada se formula gravitacijske energije može prepisati na sljedeći način:

gdje je vrijednost nazvano ubrzanje gravitacije. Štoviše, termin ne ovisi o visini tijela koje se diže iznad površine i može se isključiti iz izraza odabirom odgovarajuće konstante. Dakle, za malo tijelo koje se nalazi na površini velikog tijela vrijedi sljedeća formula

Konkretno, ova se formula koristi za izračunavanje potencijalne energije tijela koja se nalaze blizu površine Zemlje.

U općoj relativnosti

U općoj teoriji relativnosti, uz klasičnu negativnu komponentu energije gravitacijske veze, zbog gravitacijskog zračenja pojavljuje se i pozitivna komponenta, odnosno ukupna energija gravitacijskog sustava opada s vremenom zbog takvog zračenja.

vidi također

Bilješke (uredi)

  1. Shirokov Yu.M. , Yudin N.P. Nuklearna fizika. - M., Znanost, 1972 .-- str. 553-557 (prikaz, stručni).