{"id":46302,"date":"2019-10-21T21:59:33","date_gmt":"2019-10-21T20:59:33","guid":{"rendered":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/was-ist-gravitationspotentialenergie-definition\/"},"modified":"2020-03-10T19:50:29","modified_gmt":"2020-03-10T18:50:29","slug":"was-ist-gravitationspotentialenergie-definition","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/de\/was-ist-gravitationspotentialenergie-definition\/","title":{"rendered":"Was ist Gravitationspotentialenergie – Definition"},"content":{"rendered":"
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Die Energie des Gravitationspotentials (U) ist die Energie, die ein Objekt aufgrund seiner Position in einem Gravitationsfeld besitzt.\u00a0Das Gravitationspotential ist pro Masseneinheit.\u00a0W\u00e4rmetechnik<\/div>\n<\/div>\n
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Gravitationspotentialenergie<\/h2>\n

In der klassischen Mechanik ist die\u00a0potentielle Energie<\/strong>\u00a0der\u00a0Gravitation<\/strong>\u00a0(U) die Energie, die ein Objekt aufgrund seiner Position in einem\u00a0Gravitationsfeld besitzt<\/strong>\u00a0.\u00a0Das Gravitationspotential<\/strong>\u00a0(V; die Gravitationsenergie pro Masseneinheit) an einem Ort ist gleich der Arbeit (\u00fcbertragene Energie)\u00a0pro Masseneinheit<\/strong>\u00a0, die erforderlich w\u00e4re, um das Objekt von einem festen Referenzort an den Ort des Objekts zu bewegen.\u00a0Die am h\u00e4ufigsten verwendete potentielle Gravitationsenergie ist f\u00fcr ein Objekt nahe der Erdoberfl\u00e4che, bei dem angenommen werden kann, dass die Gravitationsbeschleunigung konstant bei etwa\u00a09,8 m \/ s\u00a02 liegt<\/sup><\/strong>\u00a0.<\/p>\n

U = mgh<\/strong><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Erhaltung der mechanischen Energie<\/h2>\n

Zun\u00e4chst wurde das Prinzip der\u00a0Erhaltung der mechanischen Energie<\/strong>\u00a0formuliert:<\/p>\n

Die mechanische Gesamtenergie<\/strong>\u00a0(definiert als die Summe ihres Potentials und ihrer kinetischen Energie) eines Teilchens, auf das nur konservative Kr\u00e4fte einwirken,\u00a0ist konstant<\/strong>\u00a0.<\/em><\/p>\n

\"Erhaltung-der-mechanischen-Energie-Beispiel\"<\/a><\/strong><\/p>\n

Siehe auch:\u00a0Erhaltung der mechanischen Energie<\/a><\/p>\n

Ein isoliertes System<\/strong>\u00a0ist eines, bei dem\u00a0keine \u00e4u\u00dfere Kraft<\/strong>\u00a0Energie\u00e4nderungen verursacht.\u00a0Wenn nur\u00a0konservative Kr\u00e4fte<\/strong>\u00a0auf ein Objekt einwirken und\u00a0U<\/strong>\u00a0die\u00a0potentielle Energiefunktion<\/strong>\u00a0f\u00fcr die gesamte konservative Kraft ist, dann<\/p>\n

E\u00a0<\/strong>mech<\/sub><\/strong>\u00a0= U + K<\/strong><\/em><\/p>\n

Die potentielle Energie\u00a0U<\/em><\/strong>\u00a0h\u00e4ngt von der Position eines Objekts ab, das einer konservativen Kraft ausgesetzt ist.<\/p>\n

\"Potential-Energie-Gleichung\"<\/a><\/p>\n

Es ist definiert als die Arbeitsf\u00e4higkeit des Objekts und erh\u00f6ht sich, wenn das Objekt in die entgegengesetzte Richtung der Kraftrichtung bewegt wird.<\/p>\n

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Die potentielle Energie,<\/span><\/strong>\u00a0die mit einem System verbunden ist, das aus der Erde und einem nahe gelegenen Teilchen besteht, ist\u00a0\u00a0<\/span>potentielle Gravitationsenergie<\/span><\/strong>\u00a0.<\/span><\/p>\n

\"Gravitationspotential-Energie-Gleichung\"<\/a><\/p>\n

Die kinetische Energie\u00a0<\/span>K<\/span><\/em><\/strong>\u00a0h\u00e4ngt von der Geschwindigkeit eines Objekts ab und ist die F\u00e4higkeit eines sich bewegenden Objekts, an anderen Objekten zu arbeiten, wenn es mit ihnen kollidiert.<\/span><\/p>\n

\u00a0K = \u00bd mv\u00a0<\/span>2<\/span><\/sup><\/strong><\/em><\/p>\n

Die oben erw\u00e4hnte Definition (\u00a0<\/span>E\u00a0<\/span><\/strong>mech<\/span><\/sub><\/strong>\u00a0= U + K<\/span><\/strong>\u00a0) setzt voraus, dass das System\u00a0<\/span>frei von Reibung<\/span><\/strong>\u00a0und anderen\u00a0<\/span>nicht konservativen Kr\u00e4ften ist<\/span><\/strong><\/a>\u00a0.\u00a0Der Unterschied zwischen einer konservativen und einer nichtkonservativen Kraft besteht darin, dass die Arbeit der konservativen Kraft unabh\u00e4ngig vom Pfad ist, wenn eine konservative Kraft ein Objekt von einem Punkt zum anderen bewegt.<\/span><\/p>\n

In jeder realen Situation sind\u00a0<\/span>Reibungskr\u00e4fte<\/span><\/strong>\u00a0und andere nicht konservative Kr\u00e4fte vorhanden, aber in vielen F\u00e4llen sind ihre Auswirkungen auf das System so gering, dass das Prinzip der\u00a0<\/span>Erhaltung mechanischer Energie<\/span><\/strong>\u00a0als angemessene Ann\u00e4herung verwendet werden kann.\u00a0Zum Beispiel ist die Reibungskraft eine nicht konservative Kraft, weil sie die mechanische Energie in einem System reduziert.<\/span><\/p>\n

Beachten Sie, dass nicht konservative Kr\u00e4fte die mechanische Energie nicht immer reduzieren.\u00a0Eine nicht konservative Kraft ver\u00e4ndert die mechanische Energie, es gibt Kr\u00e4fte, die die gesamte mechanische Energie erh\u00f6hen, wie die von einem Motor oder Motor bereitgestellte Kraft, die ebenfalls eine nicht konservative Kraft ist.<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Block rutschen eine reibungslose Steigung hinunter<\/span><\/h2>\n

Der 1-kg-Block beginnt eine H\u00f6he H (sagen wir 1 m) \u00fcber dem Boden mit einer\u00a0<\/span>potentiellen Energie\u00a0<\/span><\/strong>mgH<\/span><\/strong>\u00a0und einer\u00a0<\/span>kinetischen Energie<\/span><\/strong>\u00a0von 0. Er gleitet auf den Boden (ohne Reibung) und kommt ohne potentielle Energie und kinetische Energie an\u00a0<\/span>K = \u00bd mv\u00a0<\/span>2<\/span><\/sup><\/strong>\u00a0.\u00a0Berechnen Sie die Geschwindigkeit des Blocks am Boden und seine kinetische Energie.<\/span><\/p>\n

E\u00a0<\/span><\/em><\/strong>mech<\/span><\/sub><\/em><\/strong>\u00a0= U + K = const<\/span><\/em><\/strong><\/p>\n

=> \u00bd mv\u00a0<\/span><\/em><\/strong>2<\/span><\/sup><\/em><\/strong>\u00a0= mgH<\/span><\/em><\/strong><\/p>\n

=> v = \u221a2gH = 4,43 m \/ s<\/span><\/em><\/strong><\/p>\n

=> K\u00a0<\/span><\/em><\/strong>2<\/span><\/sub><\/em><\/strong>\u00a0= \u00bd x 1 kg x (4,43 m \/ s)\u00a0<\/span><\/em><\/strong>2<\/span><\/sup><\/em><\/strong>\u00a0= 19,62 kg.m\u00a0<\/span><\/em><\/strong>2<\/span><\/sup><\/em><\/strong>\u00a0.s\u00a0<\/span><\/em><\/strong>-2<\/span><\/sup><\/em><\/strong>\u00a0= 19,62 J<\/span><\/em><\/strong><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Pendel<\/span><\/h2>\n

\"Erhaltung<\/a>Nehmen Sie ein\u00a0<\/span>Pendel an<\/span><\/strong>\u00a0(Kugel der Masse m, die an einer Schnur der L\u00e4nge\u00a0<\/span>L<\/span><\/strong>\u00a0aufgeh\u00e4ngt ist\u00a0, die wir hochgezogen haben, so dass die Kugel eine H\u00f6he\u00a0<\/span>H <L<\/span><\/strong>\u00a0\u00fcber ihrem tiefsten Punkt im Bogen ihrer Bewegung der gedehnten Schnur liegt. Das Pendel wird dem\u00a0<\/span>Konservativen<\/span><\/strong>\u00a0unterworfen\u00a0Gravitationskraft,<\/strong>\u00a0bei der Reibungskr\u00e4fte wie Luftwiderstand und Reibung am Drehpunkt vernachl\u00e4ssigbar sind.<\/span><\/p>\n

Wir befreien es von der Ruhe.\u00a0<\/span>Wie schnell geht es unten?<\/span><\/strong><\/p>\n

\"Erhaltung<\/a><\/p>\n

Das Pendel erreicht\u00a0in\u00a0vertikaler Position<\/strong>\u00a0die\u00a0<\/span>gr\u00f6\u00dfte kinetische Energie<\/span><\/strong>\u00a0und die\u00a0<\/span>geringste potentielle Energie<\/span><\/strong>\u00a0, da es die gr\u00f6\u00dfte Geschwindigkeit hat und an diesem Punkt der Erde am n\u00e4chsten ist.\u00a0Andererseits hat es\u00a0an den\u00a0extremen Positionen<\/strong>\u00a0seines Schwungs\u00a0seine\u00a0geringste kinetische Energie<\/strong>\u00a0und seine\u00a0gr\u00f6\u00dfte potentielle Energie<\/strong>\u00a0, da es keine Geschwindigkeit hat und an diesen Punkten am weitesten von der Erde entfernt ist.<\/span><\/p>\n

Wenn die Amplitude auf kleine Schwankungen begrenzt ist, betr\u00e4gt die Periode\u00a0<\/span>T<\/span><\/em>\u00a0eines einfachen Pendels, die Zeit, die f\u00fcr einen vollst\u00e4ndigen Zyklus ben\u00f6tigt wird:<\/span><\/p>\n

\"Pendelperiode<\/a><\/p>\n

Dabei ist\u00a0<\/span>L<\/span><\/em><\/strong>\u00a0die L\u00e4nge des Pendels und\u00a0<\/span>g<\/span><\/em><\/strong>\u00a0die lokale Erdbeschleunigung.\u00a0Bei kleinen Schaukeln ist die Schwungdauer f\u00fcr Schaukeln unterschiedlicher Gr\u00f6\u00dfe ungef\u00e4hr gleich.\u00a0Das hei\u00dft,\u00a0\u00a0<\/span>die Periode ist unabh\u00e4ngig von der Amplitude<\/span><\/strong>\u00a0.<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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……………………………………………………………………………………………………………………………….<\/p>\n

Dieser Artikel basiert auf der maschinellen \u00dcbersetzung des englischen Originalartikels. Weitere Informationen finden Sie im Artikel auf Englisch. Sie k\u00f6nnen uns helfen. Wenn Sie die \u00dcbersetzung korrigieren m\u00f6chten, senden Sie diese bitte an: translations@nuclear-power.com oder f\u00fcllen Sie das Online-\u00dcbersetzungsformular aus. Wir bedanken uns f\u00fcr Ihre Hilfe und werden die \u00dcbersetzung so schnell wie m\u00f6glich aktualisieren. Danke.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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